Rumus Alat Optik: Pemantulan, Cermin, dan Pembiasan

Artikel ini akan membahas tentang rumus alat optik: pemantulan, cermin, dan pembiasan

Halo, Sobat Zenius! Buat kalian yang udah masuk ke kelas 11, sebelum kalian belajar lebih lanjut tentang pemanasan global dan dinamika partikel, kalian harus pahami dulu alat-alat optik.

Pemantulan

Perubahan arah rambat cahaya kembali ke medium asalnya, setelah menumbuk antarmuka dua medium.

Jenis-jenis Pemantulan

Pemantulan Teratur

Pemantulan teratur terjadi saat sinar datang dari seberkas cahaya mengenai permukaan yang rata, sehingga sinar akan dipantulkan dengan arah yang sama.

Pemantulan Baur

Pemantulan baur terjadi saat sinar datang dari seberkas cahaya mengenai permukaan yang tidak rata (bergelombang) sehingga sinar pantul akan mengarah sembarang dan acak.

contoh : pemantulan cahaya mengenai permukaan tanah, air, dll.

Hukum Pemantulan

1. Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berada pada satu bidang datar
2. Sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul

Cermin

Pemantulan pada Cermin Datar

Skema proses pembentukan bayangan pada cermin datar

Sifat – sifat pada cermin datar :

1. Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin
2. Tinggi bayangan yang dihasilkan sama dengan tinggi benda
3. Sifat bayangan yang dihasilkan adalah maya, tegak dan sama besar

Pemantulan pada Banyak Cermin Datar

Proses pembentukan bayangan pada banyak cermin datar

Sehingga banyaknya bayangan dapat ditentukan dengan persamaan:

Dengan:

n: jumlah bayangan yang terbentuk

sudut antara dua cermin datar

Perbesaran Linear

Perbandingan ukuran antara bayangan yang dihasilkan dengan benda aslinya. Perbesaran linear dapat dicari dengan persamaan:

Dengan:

M: perbesaran linear

h’: tinggi bayangan

h: tinggi benda

s’: jarak bayangan ke cermin

s: jarak benda ke cermin

Persamaan Umum Cermin Lengkung

Cermin lengkung terbagi menjadi cermin cekung dan cembung.

Hubungan fokus dan jari-jari kelengkungan cermin memenuhi:

f = 1/2 R

Persamaan umum cermin lengkung:

1/f = 1/s + 1/s’

Dengan:

f: fokus cermin

R: jari-jari kelengkungan cermin

Pemantulan pada Cermin Cekung

Cermin cekung bersifat konvergen yaitu mengumpulkan sinar.

Bagian-bagian cermin cekung

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung

1. Sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui fokus
2. Sinar datang yang melewati fokus akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama
3. Sinar datang yang melalui titik lengkung akan dipantulkan Kembali ke arah yang sama

Bayangan akan terletak pada titik perpotongan sinar-sinar pantul. Berikut cara melukiskan bayangan pada cermin cekung

Sifat-sifat bayangan pada cermin cekung

Pemantulan pada Cermin Cembung

Cermin cembung memiliki sifat divergen yaitu menyebarkan sinar.

Bagian-bagian cermin cembung

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus
2. Sinar datang yang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama
3. Sinar datang yang menuju ke titik pusat kelengkungan dipantulkan kembal seolah-olah berasal dari titik pusat kelengkungan tersebut

Cara melukiskan bayangan pada cermin cembung

Sifat bayangan yang dihasilkan cermin cembung selalu maya, tegak dan diperkecil.

Pembiasan

Pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya akibat melalui 2 medium yang berbeda. Berikut ini merupakan hukum – hukum yang membahas tentang pembiasan

Hukum 1 Snellius

Hukum 1 Snellius berbunyi  “sinar datang, sinar bias dan garis normal berada pada satu bidang batas”. Indeks bias adalah perbandingan antara kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di suatu medium

n = c/v

Dengan :

n: indeks bias

c: cepat rambat cahaya di ruang hampa (ms^-1)

v: cepat rambat cahaya di suatu medium (ms^-1)

Hukum 2 Snellius

Saat cahaya datang dari medium dengan indeks bias kecil ke medium dengan indeks bias besar, maka cahaya akan dibelokkan mendekati garis normal.

Saat cahaya datang dari medium dengan indeks bias besar ke medium dengan indeks bias kecil, maka cahaya akan dibelokkan menjauhi garis normal.

Persamaan Snellius

Persamaan Snellius untuk pembiasan memenuhi:

Dengan:

n: indeks bias

v: cepat rambat cahaya di suatu medium (ms^-1)

panjang gelombang cahaya (m)

Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan :

1. Semakin besar indeks bias medium, maka semakin kecil kecepatan cahaya pada medium tersebut. Begitupun sebaliknya.
2. Semakin besar indeks bias medium, maka semakin kecil panjang cahaya pada medium tersebut.

Kedalaman Semu

Kedalaman semu dapat ditentukan dengan persamaan

dengan:

h’: kedalaman semu

h: kedalaman sesungguhnya

n_u: indeks bias udara

n_a: indeks bias air

Pergeseran pada Keping Kaca Sejajar

Pergeseran sinar pada keping kaca sejajar dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

dengan:

t: pergesaran sinar

d: tebal keping kaca sejajar

i: sudut sinar datang

r: sudut sinar bias

Pembiasan pada Permukaan Lengkung

Perbedaan antara pembiasan pada bidang datar dan lengkung adalah dari penentuan garis normal bidangnya. Pada bidang datar selalu sama, sedangkan pada bidang lengkung berbeda-beda tergantung titiknya. Pada bidang lengkung garis normal ditarik dari titik pusat lengkungnya seperti berikut (garis putus-putus merah).

pada pembiasan oleh bidang lengkung berlaku persamaan berikut.

Dengan:

n₁: indeks bias sinar datang

n₂: indeks bias sinar bias

s: jarak benda ke bidang lengkung

s’: jarak bayangan ke bidang lengkung

R: jari-jari kelengkungan

Pemantulan Sempurna

Pemantulan sempurna adalah fenomena saat cahaya melewati dua medium berbeda  tanpa mengalami pembiasan. Pemantulan sempurna terjadi apabila memenuhi syarat :

1. cahaya datang dari medium berindeks bias tinggi ke rendah
2. sudut sinar datang lebih besar dari sudut kritis

Sudut Kritis

Sudut kritis adalah sudut datang yang menyebabkan cahaya dibiaskan dengan sudut bias sebesar. Besar sudut kritis dapat ditentukan dengan

atau

untuk

n₂>n₁

dengan:

i_k: sudut kritis

n₁: indeks bias medium renggang

n₂: indeks bias medium rapat

Terima kasih karena telah membaca artikel tentang rumus alat optik ini hingga tuntas. Gue harap kalian semua jadi paham dan bisa ngebantai semua soal rumus alat optik dengan mudah. Jadi, lo bisa lebih mendalami materi tentang rumus alat optik di sekolah, deh! Sampai bertemu di artikel selanjutnya ya! Oh iya, jangan lupa untuk terus berlatih ya. Bisa kalian coba dengan ngerjain soal-soal yang ada di Zenius. Semangat terus ya, Sobat Zenius!

Baca Juga Artikel Lainnya

Sifat dan Rumus Cermin Cekung

Latihan Soal Lengkap untuk UN SMA Fisika

Panduan Belajar Fisika untuk UN SMA 2019