Fisika

Alat-alat optik

Optikal : Ilmu yang mempelajari tentang cahaya.
Ciri - ciri cahaya :

• Tidak memerlukan medium untuk merambat
• Gelombang elektro magnetik
• Dapat merambat di ruang hampa

Optik dibagi menjadi 2, yaitu :

• Optik fisis : Membicarakan tentang pemantulan dan pembiasan
• Optik geometris : Mempelajari sifat-sifat cahaya

Sifat - sifat cahaya :
1. Dapat mengalami pemantulan / refleksi
2. Dapat mengalami pembiasan / refraksi
3. Dapat mengalami kelenturan / difraksi
4. Dapat mengalami interpensi
5. Dapat mengalami polarisasi

Cahaya termasuk gelombang transversal. Gelombang transfersal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getar.

Cepat rambat cahaya tergantung kepada index bias medium rambatnya. Bila cahaya merambat dari satu medium ke medium yang lain :

• frekwensi tetap
• intensitas gelombang dan amplitudonya berubah-ubah
• panjang gelombang dan kecepatan berubah-ubah

Pemantulan ada 2, yaitu :

• pemantulan teratur 
• pemantulan tidak teratur

Hukum pemantulan :

Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang batas (Hukum Snellius).




3 Jenis berkas cahaya :
1. Sejajar / paralel
2. Divergen / menyebar
3. Konvergen / mengumpul

Teori tentang cahaya :
1. Teori Emisi oleh Isaac Newton
Dari sumber cahaya dipancarkan partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan ke segala arah dengan kecepatan yang sama besar. Bila mengenai mata, maka kita dapat melihat sumber cahaya.
2. Teori Gelombang oleh  Christian Hygets
Setiap titik pada permukaan gelombang dapat dianggap sebagai sumber gelombang kecil yang menyebar maju dengan laju yang sama dengan laju gelombang itu sendiri. Cahay pada dasarnya sama dengan gelombang, yang berbeda pada frekwensi dengan panjang gelombangnya.
3. Teori Thomas Young dan Agustin Fresnell
Cahaya dapat mengalami lenturan (difraksi) dan perpaduan (interferensi) Peristiwa ini tidak dapat diterapkan oleh Teori Emisi Newton.
4. Teori Jean Beon Foucault
Cepat rambat cahaya di air lebih kecil dibandingkan cepat rambat cahaya di udara.
5. Teori Maxwell
Cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya, yaitu sebesar 3x10⁸ m/s. Jadi cahaya adalah gelombang elektromagnetik.
6. Teori Heinrick Rudolph Hertz
Gelombang eletromagnetik adalah gelombang transfersal. Ini sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi.
7. Teori Pieter Zeeman
Percobaannya tentang pengaruh medan magnet yang kuat terhadap berkas cahaya. Cahaya dapat dibelokkan oleh medan magnet yang kuat.
8. Teori Johanes Stark
Cahaya dapat dibelokkan oleh medan listrik yang kuat.
9. Teori Muchelson dan Morley
Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa.
10. Teori Ludwig Planck
Cahaya merupakan paket-paket energi yang disebut kuantum.
11. Teori Albert Einstein
Cahaya bersifat dualisme, artinya bersifat sebagai partikel dan gelombang.

Kesimpulan dari teori - teori tersebu, yaitu cahaya dapat bersifat sebagai gelombang maupun partikel, tetapi sifat ini tidak dapat muncul keduanya sekaligus.

MATA

Jenis bayangan yang diterima oleh retina, nyata, terbalik, diperkecil.
Saat mata melihat benda-benda dekat, otot-otot mata (siliar) akan meregang sehinggal lensanya lebih cembung dan mata berakomodasi maksimum.
Saat melihat benda-benda jauh, otot siliar akan mengendur sehinggal lensanya lebih cekung.

Cacat mata
a. Miopi : P = -100/PR
PR = Titik jauh (Lensa cekung [-] )
b. Hipermetropi : P = 100 cm/S - 100cm/PP
S = Jarak benda yang ingin dilihat
PP = Titik dekat [Lensa cembung [+] )

CERMIN

Cermin datar
Sifat cermin datar :
1. Jarak benda ke cermin sama dengan jarak bayangan ke cermin
2. Tinggi benda = tinggi bayangan
3. Bersifat maya / semu
4. Tegak berhadapan dan berlawanan arah

Cermin cekung
Sifat cermin cekung :
1. Jika benda berada di ruang I, maka bayangan berada di ruang IV. Sifat bayangannnya
adalah maya, tegak, dan diperbesar.
2. Jika benda berada di ruang II, maka bayangan berada di ruang III. Sifat bayangannnya
adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.
3. Jika benda benda berada di ruang III, maka bayangan berada di ruang II. Sifat bayangannya
adalah nyata, terbalik, dan diperkecil
4. Jika benda berada di titik F, bayangan tidak berhingga.
5. Jika benda berada di titik M, bayangan di titik itu juga.

Cermin cembung 
Sifat cermin cembung :
Sifat bayangan pada cermin cembung selalu maya, tegak, dan diperkecil.

RUMUS :

*M = Perbesaran bayangan
*Cermin cekung -> F dan R ( + )
*Cermin cembung -> F dan R ( - )
*P = 1/f
Kalau f = meter --> P=100/f
Kalau f = centimeter --> P=1/f






Contoh soal :
1. Sebuah benda terletak 12 cm di cermin cekung dengan R = 20 cm. Tentukan :
a. jarak bayangan dan perbesarannya
b. tinggi benda jika tinggi bayangan = 10 cm
PENYELESAIAN :
a) 1/f = 1/s + 1/s'
1/10 = 1/12 + 1/s'
1/s' = 1/10 - 1/12
1/s' = 6/60 - 5/60
1/s' = 1/60

s' = 60 cm

b) M = | s'/s |
         = 60/12
    M = 5 cm
M = | h'/h |
5  = 10/h
h  = 10/5
h  = 2 cm

2. Sebuah benda yang tingginya 6 cm berada 20 cm di depan cermin cembung yang R = 40 cm. Hitung jarak, tinggi, dan perbesaran bayangan!
PENYELESAIAN :
a. 1/f = 1/s + 1/s'
    1/-20 = 1/20 + 1/s' 
     s' = -10 cm +
b. M = | h'/h | = | s'/s |
M = s'/s
    = 10/20

M = 0,5 x

c. M = | h'/h |
   1/2 = h'/6
   6 = 2h'
   3 cm = h' 

Hukum Pembiasan
Sinar datang, sudut bias, garis normal berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar.
Index bias : Ukuran kemampuan medium untuk membelokkan cahaya.
n : Perbandingan sudut sinar datang dengan sudut sinar bias

RUMUS :

Soal  
 1. Seberkas cahaya datang dari udara ke zat cair dengan sudut datang 45° dan sudut bias 30° . Apabila diketahui C = 3x10pangkat8 m/s. Tentukan index bias zat cair dan kelajuan cahaya pada zat cair!



  
PENYELESAIAN :

n = sin i / sin r
  = sin 45 / sin 30
 = 1/2 akar 2 / 1/2
 = akar 2 = 1,4

n = c/v
1,4 = 3x10pangkat8 / v
v = 3x10pangkat8 / 1,4
= 2,14 x 10pangkat 8 m/s 

Soal-Soal Fisika/Alat optik

Lensa okuler dan lensa objektif sebuah teropong bintang yaitu 50 cm & 120 cm tentukanlah

• panjang teropong
• perbesaran total teropong

Perbesaran teleskop dengan mata tak berakomodasi adalah 35 kali dan jarak fokus objektifnya 60 cm, tentukan :

• jarak fokus lensa okuler
• panjang teleskop

Sebuah teleskop bumi dengan mata tak berakomodasi mempunyai lensa objektif dengan panjang fokus 46 cm, lensa okuler dengan panjang fokus 10 cm, dan lensa pembalik dengan fokus 4 cm. Tentukan;

• perbesaran bayangan
• panjang teleskop

Dengan tak berakomodasi jarak lensa mata ke retina adalah 1,5 cm, berapa kuat tersebut?
Sebuah jeruk terletak 15 cm didepan cermin cekung tinggi benda 3 cm titik fokus cermin cekung 10 cm. Hitunglah:

• jarak bayangan
• perbesaran bayangan
• tinggi bayangan

Dengan mata berakomodasi maksimum sebuah lup mempunyai panjang fokus 8 cm. Berapa perbesaran bayangan?
Sebuah lup berkekuatan 28D. Berapa jarak fokus lup?
Sebuah pensil terletak 10 cm didepan cermin cembung tinggi benda 15 cm, titik fokus cekung 22 cm. Hitunglah:

• jarak bayangan
• perbesaran bayangan
• tinggi bayangan

Sebuah telur terletak 20 cm didepan lensa bikonveks dengan jari jari kelengkungan 10cm jika tinggi benda 5 cm. Tentukan:

• perbesaran
• tinggi bayangan

Sebuah batu terletak 15 cm didepan bikonkaf dengan jari jari kelengkungan 8 cm jika tinggi benda 4 cm. Tentukan

• perbesaran
• tinggi bayangan

Mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum jika benda diletakan 15 cm di depan lensa objektif dengan titik fokus objektif 13 cm, titik fokus okuler 20 cm dan panjang teropong 35 cm tentukan:

• perbesaran lensa objektif
• perbesaran lensa okuler
• perbesaran total

Sebuah teleskop menghasilkan perbesaran 36 kali dan jarak fokus 85 cm ,tentukan panjang teleskop!
Teleskop mempunyai perbesaran 15 kali, jarak fokus objektif 36 cm, tentukan panjang teleskop!
Dengan mata berakomodasi maksimum lup mempunyai jarak fokus 7 cm, berapa perbesaran lup?
Sebuah teropong memiliki perbesaran 19 kali, jarak fokus lensa objektif 37cm. Berapa panjang teropong?
Kekuatan lensa objektif dan okuler adalah 90D dan 30D perbesaran total 45 kali. Berapa perbesaran lensa okuler?
Sebuah teleskop mempunyai jarak fokus lensa objektif 35 cm dan jarak fokus lensa okuler 40 cm. Berapa panjang teleskop?
Sebuah teleskop mempunyai fokus lensa objektif 16 cm dan fokus lensa okuler 8 cm. Berapa perbesaran teleskop?
Doni tidak dapat melihat dengan jelas dengan jarak 5 m atau lebih. Berapa kekuatan kacamata yang harus di pakai Doni?
Sebuah lup berkekuatan 15D dengan mata tak berakomodasi. Tentukan perbesaran lup!