A. Sifat Cahaya
Cahaya memiliki beberapa sifat, yaitu:
1. Merambat lurus,
2. Dapat dipantulkan,
Cahaya memiliki
sifat dapat dipantulkan jika menumbuk suatu permukaan bidang.
Pemantulan yang terjadi dapat berupa pemantulan baur dan
pemantulan teratur. Pemantulan baur terjadi jika cahaya dipantulkan
oleh bidang yang tidak rata, seperti aspal, tembok, dan batang kayu.
Pemantulan teratur terjadi jika cahaya dipantulkan oleh bidang yang
rata, seperti cermin datar. Pada pemantulan baur dan pemantulan
teratur, sudut pantulan cahaya besarnya selalu sama dengan sudut
datang cahaya.
Hal tersebut adalah sesuai dengan hukum pemantulan cahaya
yang dikemukakan oleh Snellius. Snellius menambahkan konsep
garis normal yang merupakan garis khayal yang tegak lurus
dengan bidang pantul. Garis normal berguna untuk mempermudah
kamu menggambarkan pembentukan bayangan oleh cahaya. Snellius
mengemukakan bahwa:
(1) Sinar datang garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu
bidang datar.
(2)Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul (∠i = ∠r)
3. Dapat dibiaskan,
Cahaya akan dibiaskan ketika melalui dua medium yang memiliki
kerapatan optik yang berbeda. Kecepatan cahaya akan menurun saat
dari udara memasuki air atau medium yang lebih rapat. Semakin besar
perubahan kecepatan cahaya saat melalui dua medium yang berbeda,
akan semakin besar pula efek pembiasan yang terjadi. Namun,
pembiasan tidak akan terjadi saat cahaya masuk dengan posisi tegak
lurus bidang batas kedua medium.
4. Merupakan
gelombang elektromagnetik.
Gelombang cahaya terbentuk karena adanya perubahan
medan magnet dan medan listrik secara periodik, sehingga merupakan
gelombang elektromagnet.
Salah satu fenomena yang dapat membuktikan bahwa cahaya itu
mampu mentransfer energi adalah saat lilin yang dinyalakan di sebuah
ruang yang gelap dan kemudian lilin tersebut dapat menerangi ruangan.
Contoh lainnya adalah matahari yang memancarkan gelombang
cahayanya melalui ruang angkasa (tanpa medium). Gelombang cahaya
matahari memancar ke segala arah sampai ke bumi meskipun melalui
ruang hampa udara. Hal ini berarti gelombang cahaya dapat merambat
pada ruang kosong (hampa udara) tanpa adanya materi. Berdasarkan
frekuensinya, gelombang elektromagnetik ada bermacam-macam.
Berikut klasifikasi gelombang elektromagnetik yang dikenal dengan
spektrum elektromagnetik.
Cahaya tampak adalah cahaya yang memiliki panjang gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia.
Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 400 nm sampai
700 nm, yang besarnya seratus kali lebih kecil daripada lebar rambut
manusia. Warna cahaya yang dapat kamu lihat tergantung pada
panjang gelombang dari gelombang cahaya yang masuk ke mata.
B. Pembentukan Bayangan pada Cermin
a. Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar
Pada saat menentukan bayangan pada cermin datar melalui
diagram sinar, titik bayangan adalah titik potong berkas sinar-sinar
pantul. Bayangan bersifat nyata apabila titik potongnya diperoleh
dari perpotongan sinar-sinar pantul yang konvergen (mengumpul).
Sebaliknya, bayangan bersifat maya apabila titik potongnya merupakan
hasil perpanjangan sinar-sinar pantul yang divergen (menyebar). Bayangan pada cermin datar bersifat maya. Titik bayangan
dihasilkan dari perpotongan sinar-sinar pantul yang digambarkan oleh
garis putus-putus.
b. Pembentukan Bayangan pada Cermin Lengkung
Cermin cekung dan cembung irisan permukaannya berbentuk
bola. Cermin yang irisan permukaan bola bagian mengilapnya terdapat
di dalam disebut cermin cekung, sedangkan cermin yang irisan
permukaan bola bagian mengkilapnya terdapat di luar disebut cermin
cembung.
Unsur - Unsur Cermin Lenkung
Bagian M adalah titik pusat
kelengkungan cermin, yaitu titik
pusat bola. Titik tengah cermin
adalah O. Sumbu utama yaitu, OM,
garis yang menghubungkan titik M
dan O. Sudut POM adalah sudut
buka cermin jika titik P dan M adalah
ujung-ujung cermin. Berdasarkan
Gambar 11.12, maka kita dapat
menentukan unsur-unsur cermin
lengkung, yaitu sebagai berikut.
a) Pusat kelengkungan cermin
Pusat kelengkungan cermin merupakan titik di pusat bola yang diiris
menjadi cermin. Pusat kelengkungan cermin biasanya disimbolkan
dengan M.
b) Vertex
Vertex merupakan titik di permukaan cermin dimana sumbu utama
bertemu dengan cermin dan disimbolkan dengan O.
c) Titik api (fokus)
Titik api adalah titik bertemunya sinar-sinar pantul yang datangnya
sejajar dengan sumbu utama (terletak antara vertex dan pusat) dan
disimbolkan dengan F.
d) Jari-jari kelengkungan cermin
Jari-jari kelengkungan cermin adalah jarak dari vertex (O) ke pusat
kelengkungan cermin (M). Jari-jari kelengkungan cermin biasanya
disimbolkan dengan R.
e) Jarak fokus
Jarak fokus cermin adalah jarak dari vertex ke titik api dan
disimbolkan dengan f
1. Cermin Cekung
Hukum pemantulan yang menyatakan besar sudut datang sama
dengan sudut pantul, berlaku pula untuk cermin cekung. Pada
cermin cekung, garis normal adalah garis yang menghubungkan titik
pusat lengkung cermin M dengan titik jatuhnya sinar. Garis normal
pada cermin lengkung berubah-ubah, bergantung pada titik jatuh
sinar. Misalnya, jika sinar datang dari K mengenai cermin cekung di
B, maka garis normalnya adalah garis MB dan sudut datangnya adalah
sudut KBM = α. Sesuai hukum pemantulan, maka sudut pantulnya,
adalah sudut MBC = α dan sinar pantulnya adalah sinar BC.
Sinar datang dari K mengenai cermin cekung di D, maka garis
normalnya adalah garis MD dan sudut datangnya adalah sudut KDM
= β. Sesuai hukum pemantulan, maka sudut pantulnya, adalah sudut
MDC = β, sedangkan sinar pantulnya adalah sinar DC. Hal yang sama
berlaku juga pada cermin cembung.
- Sinar-sinar Istimewa pada Cermin Cekung
-Melukis Pembentukan Bayangan oleh Cermin Cekung
-Persamaan Cermin Cekung
Persamaan cermin cekung menyatakan hubungan kuantitatif
antara jarak benda ke cermin (s), jarak bayangan ke cermin (s'), dan
panjang fokus (f)
Selain persamaan tersebut kamu juga harus mengetahui perbesaran
bayangan yang dihasilkan oleh cermin cekung. Rumus perbesaran
pada cermin cekung adalah
Contoh soal :
2) Cermin Cembung
Jika benda diletakkan di depan cermin cembung, maka bayangan
yang terbentuk akan bersifat maya, tegak, dan diperkecil.
-Persamaan Cermin Cembung
Rumus-rumus yang berlaku untuk cermin cekung juga berlaku untuk
cermin cembung. Namun, ada hal yang perlu diperhatikan yaitu titik
fokus F dan titik pusat kelengkungan cermin M untuk cermin cembung
terletak di belakang cermin. Oleh karena itu, dalam menggunakan
persamaan cermin cembung jarak fokus (f) dan jari-jari cermin (R)
selalu dimasukkan bertanda negatif. Dengan catatan bahwa dalam
cermin cembung harga f dan R bernilai negatif (−).
Contoh soal:
Sebuah cermin cembung memiliki jari-jari kelengkungan 30 cm.
Jika benda diletakkan pada jarak 10 cm di depan cermin cembung,
tentukan jarak bayangan yang dibentuknya, nyatakan sifat-sifatnya,
dan buatlah gambar diagram sinar!
Diketahui:
Jarak benda (s) = 10 cm (di ruang I)
Jarak fokus cermin (f) = 1
2 jari-jari kelengkungan = 1
2 × 30 cm
= 15 cm
Ditanyakan: jarak bayangan, sifat bayangan, dan gambar diagram
sinar?
Lensa
a. Pembentukan Bayangan pada Lensa
Lup memiliki bagian utama
berupa lensa cembung yang berfungsi untuk memperbesar bayangan
benda yang akan diteliti. Lensa adalah benda bening yang memiliki
permukaan berbentuk cekung atau cembung dan berfungsi untuk
membiaskan cahaya.
Lensa secara umum ada yang berbentuk cembung dan cekung.
Jika dipegang, lensa cembung bagian tengahnya lebih tebal dari
bagian pinggir. Lensa cekung bagian tengahnya lebih tipis dari bagian
pinggirnya.
b. Sinar-Sinar istimewa pada Pembiasan Cahaya oleh Lensa
Cembung
c. Pembiasan pada Lensa Cekung
Sifat bayangan yang terbentuk pada lensa cekung bergantung
pada posisi benda. Sifat bayangan pada lensa cekung dapat ditentukan
melalui bantuan diagram sinar dan sinar-sinar istimewa. Pada lensa cekung, benda yang terletak di depan lensa akan
selalu menghasilkan bayangan maya, tegak, diperkecil, dan terletak
di depan lensa.
d. Persamaan pada Lensa
Persamaan pada lensa cembung sama dengan persamaan pada
lensa cekung. Hubungan antara jarak fokus (f), jarak bayangan (s'),
dan jarak benda (s) adalah sebagai berikut.
Pada lensa cembung, titik fokus bernilai positif (sama seperti pada
cermin cekung), sedangkan pada lensa cekung, titik fokus bernilai
negatif (sama seperti pada cermin cembung).
Setiap lensa mempunyai kemampuan yang berbeda-beda dalam
mengumpulkan atau menyebarkan sinar. Kemampuan lensa dalam
mengumpulkan atau menyebarkan sinar disebut kuat lensa (D) dan
memiliki satuan dioptri. Kuat lensa merupakan kebalikan dari panjang
fokus. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut:
Indra Penglihat Manusia
Bagian-bagian Mata manusia
Mata kita dibalut oleh tiga lapis jaringan yang berlainan. Lapisan
luar adalah lapisan sklera, lapisan ini membentuk kornea. Lapisan
tengah adalah lapisan koroid, lapisan ini membentuk iris.
1) Kornea
Mata memiliki bentuk seperti bola dengan diameter ± 2,5 cm.
Lapisan terluar mata disebut sklera yang membentuk putih mata, dan
bersambung dengan bagian depan yang bening yang disebut kornea.
Cahaya masuk ke mata melewati kornea. Lapisan kornea mata terluar
bersifat kuat dan tembus cahaya. Kornea berfungsi melindungi bagian
yang sensitif yang berada di belakangnya dan membantu memfokuskan
bayangan pada retina.
2) Iris atau Selaput Pelangi
Setelah cahaya melewati kornea, selanjutnya cahaya akan menuju
ke pupil. Pupil adalah bagian berwarna hitam yang merupakan jalan
masuknya cahaya ke dalam mata. Pupil dikelilingi oleh iris, yang
merupakan bagian berwarna pada mata yang terletak di belakang
kornea. Sekarang kamu mengetahui bahwa warna mata sebenarnya
adalah warna iris. Jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata kamu
diatur oleh iris. Besar dan kecilnya iris dan pupil bergantung pada
jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata.
3) Lensa Mata
Setelah melewati pupil, cahaya bergerak merambat menuju ke lensa.
Lensa mata kamu berbentuk bikonvex (cembung depan-belakang),
seperti lensa pada kaca pembesar. Lensa mata bersifat fleksibel. Otot
siliar yang ada dalam mata akan membantu mengubah kecembungan
lensa mata kamu.
Ketika kamu melihat benda yang berada pada jarak jauh, otot
siliaris akan mengalami relaksasi. Hal ini akan menyebabkan lensa
mata menjadi lebih datar atau mata melihat tanpa berakomodasi.
Ketika kamu melihat benda yang berada pada jarak dekat, otot
siliaris akan mengalami kontraksi. Hal ini akan menyebabkan lensa
mata menjadi lebih cembung. Pada kondisi ini mata dikatakan
berakomodasi maksimum. Dengan mengubah kecembungan lensa,
lensa dapat menangkap bayangan yang jelas pada jarak jauh atau dekat
yang selanjutnya bayangan tersebut akan dibentuk di retina.
4) Retina
Cahaya yang melewati lensa selanjutnya akan membentuk bayangan
yang kemudian ditangkap oleh retina. Retina merupakan sel yang
sensitif terhadap cahaya matahari atau saraf penerima rangsang sinar
(fotoreseptor) yang terletak pada bagian belakang mata. Retina terdiri
atas dua macam sel fotoreseptor, yaitu sel batang dan sel kerucut. Sel
kerucut memungkinkan kamu melihat warna, tetapi membutuhkan
cahaya yang lebih terang dibandingkan sel batang. Sel batang akan
menunjukkan responsnya ketika berada pada tempat yang redup. Sel
batang mampu menerima rangsang sinar tidak berwarna, jumlahnya
sekitar 125 juta. Sel kerucut mampu menerima rangsang sinar yang
kuat dan warna, jumlahnya 6,5 - 7 juta.
Ketika sel kerucut menyerap cahaya, maka akan terjadi reaksi
kimia. Reaksi kimia ini akan menghasilkan impuls saraf yang kemudian
ditransmisikan ke otak oleh saraf mata. Sel batang akan menunjukkan
responsnya ketika berada pada tempat yang redup. Sel-sel batang
mengandung pigmen yang disebut rodopsin, yaitu senyawa antara
vitamin A dan protein. Bila terkena sinar terang rodopsin terurai, dan
205
Ilmu Pengetahuan Alam
terbentuk kembali menjadi rodopsin pada keadaan gelap. Pembentukan
kembali rodopsin memerlukan waktu yang disebut adaptasi gelap atau
adaptasi rodopsin. Pada saat itu mata sulit untuk melihat. Sekarang
kamu mengetahui mengapa vitamin A penting bagi kesehatan mata.
Sel kerucut mengandung pigmen iodopsin, yaitu senyawa antara
retinin dan opsin. Ada tiga macam sel kerucut yang masing-masing
peka terhadap warna merah, biru, dan hijau. Akibatnya, kamu dapat
melihat seluruh spektrum warna yang merupakan kombinasi dari
ketiga warna.
d. Gangguan pada Indra Penglihat
1) Rabun Dekat (Hipermetropi)
Seorang penderita rabun dekat tidak dapat melihat benda yang
berada pada jarak dekat (± 30 cm) dengan jelas. Hal ini karena bayangan
yang terbentuk jatuh di belakang retina, sehingga bayangan yang
jatuh pada retina menjadi tidak jelas (kabur). Kacamata positif dapat
menolong penderita rabun dekat, sebab lensa cembung mengumpulkan
cahaya sebelum cahaya masuk ke mata. Dengan demikian, kornea
dan lensa dapat membentuk bayangan yang jelas pada retina.
dengan:
PH = Kekuatan lensa kacamata untuk hipermetropi (dioptri
atau D)
s = Jarak benda di depan kacamata (cm)
PP (Punctum Proximum) = titik dekat mata seseorang (cm)
2) Rabun Jauh (Miopi)
Seorang penderita rabun jauh tidak dapat melihat benda yang
berada pada jarak jauh (tak hingga) dengan jelas. Hal ini dikarenakan
bayangan yang terbentuk jatuh di depan retina, seperti yang ditunjukkan
Gambar 11.32. Kacamata negatif dapat menolong penderita rabun jauh
karena lensa cekung akan dapat membuat cahaya menyebar sebelum
cahaya masuk ke mata. Dengan demikian, bayangan yang jelas akan
terbentuk di retina
3)Buta Warna
Buta warna merupakan
suatu kelainan pada mata yang
disebabkan ketidakmampuan
sel-sel kerucut mata untuk
menangkap suatu warna
tertentu. Penyakit ini bersifat
menurun. Buta warna ada
yang buta warna total dan buta
warna sebagian. Uji Ishihara adalah salah satu gambar yang dipakai untuk menguji buta warna.
4) Presbiopi
Presbiopi disebut juga rabun jauh dan dekat atau rabun tua,
karena kelainan mata ini biasanya diderita oleh orang yang sudah tua.
Kelainan jenis ini membuat si penderita tidak mampu melihat dengan
jelas benda-benda yang berada di jarak jauh maupun benda yang
berada pada jarak dekat. Hal tersebut diakibatkan oleh berkurangnya
daya akomodasi mata. Kelainan ini biasanya diatasi dengan kacamata
rangkap, yaitu kacamata cembung dan cekung. Pada kacamata dengan
lensa rangkap atau kacamata bifokal, lensa negatif bekerja seperti
pada kacamata untuk penderita miopi, sedangkan lensa positif bekerja
seperti pada kacamata untuk penderita hipermetropi.
5) Astigmatisma
Astigmatisma atau dikenal dengan istilah silinder adalah sebuah
gangguan pada mata karena penyimpangan dalam pembentukan
bayangan pada lensa. Hal ini disebabkan oleh cacat lensa yang tidak
dapat memberikan gambaran atau bayangan garis vertikal dengan
horizontal secara bersamaan. Penglihatan si penderita menjadi kabur.
Untuk mengatasi gangguan ini, dapat menggunakan lensa silindris.
0 komentar:
Posting Komentar