RINGKASAN MATERI CAHAYA PADA FISIKA YANG MUDAH DIPAHAMI

A. PENGERTIAN CAHAYA
Cahaya adalah gelombang elektromagnetik sehingga dapat merambat dalam ruang hampa.

Cepat rambat cahaya dalam ruang hampa adalah 3 x 10⁸ m/det dengan panjang gelombang berkisar antara 4.000 - 8.000 angstrom.

a. Sumber Cahaya
Sumber cahaya adalah benda yang berpijar dan dapat memancarkan cahaya.

Contoh:

• Sumber cahaya alamiah, misalnya matahari dan bintang
• Sumber cahaya buatan, misalnya lilin dan lampu

b. Benda Gelap
Benda gelap adalah benda yang tidak berpijar dan tidak dapat memancarkan cahayanya sendiri sehingga hanya mampu berpijar jika ada cahaya yang jatuh kepadanya.

Benda gelap dibedakan menjadi tiga, yaitu:

1. Benda bening, adalah benda yang dapat meneruskan hampir semua cahaya yang jatuh kepadanya. Contoh: kaca bening, udara, dan air.
2. Benda baur, adalah benda yang dapat meneruskan sebagian cahaya yang jatuh padanya. Contoh: kaca buram, asap tebal, dan kertas tipis.
3. Benda tak tembus, adalah benda yang tidak dapat meneruskan cahaya yang jatuh kepadanya. Contoh: karton tebal, dinding tembok, dan cermin.

B. SIFAT-SIFAT CAHAYA
a. Cahaya Merambat Lurus 
Cahaya merambat menurut garis lurus jika melalui medium yang sama kerapatan optiknya.

b. Cahaya dapat Dipantulkan
1. Terjadinya Pemantulan Cahaya
Cahaya dapat dipantulkan jika mengenai suatu penghalang.

2. Hukum Pemantulan Cahaya
Hukum Snellius menyatakan bahwa:

• Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.
• Sudut datang (i) = sudut pantul (r)

3. Pemantulan Baur dan Pemantulan Teratur

• Pemantulan baur adalah pemantulan cahaya oleh permukaan yang tidak rata.

• Pemantulan teratur adalah pemantulan cahaya oleh permukaan bidang pantul yang rata.

4. Proses Penglihatan Benda oleh Mata
Mata melihat suatu benda jika terdapat cahaya yang dipantulkan oleh benda itu sampai di mata. Semakin banyak cahaya pantul dari suatu benda yang sampai pada mata, semakin jelas mata melihat benda tersebut.

c. Cahaya dapat Dibiaskan
Cahaya yang merambat dari suatu medium ke medium lain yang berbeda kerapatan optiknya akan mengalami pembiasan atau pembelokan.

Hukum Snellius menyatakan bahwa:

• Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
• Hasil perbandingan proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar bias pada bidang batas antara dua medium merupakan bilangan tetap yang dinamakan indeks bias relatif.

d. Pemantulan Sempurna
Pemantulan sempurna terjadi apabila:

• Sinar datang dan medium optik lebih rapat ke medium optik yang kurang rapat.
• Sudut datang lebih besar daripada sudut batas antara kedua medium

C. PEMANTULAN CAHAYA OLEH CERMIN
Cermin adalah permukaan yang mampu memantulkan sebagian besar atau seluruh cahaya yang jatuh padanya.
a. Cermin Datar
Cermin datar adalah cermin yang memiliki permukaan datar.

Sifat bayangan pada cermin datar adalah maya (tidak dapat ditangkap oleh layar), tegak, dan sama besar dengan bendanya.

AC = AC'

b. Cermin Cekung
Cermin cekung adalah cermin yang memiliki permukaan cekung sehingga dikenal pula sebagai cermin positif dan bersifat konvergen (mengumpulkan cahaya).

1. Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung

• Sinar datang yang sejajar sumbu utama, akan dipantulkan menuju titik fokus (F).
• Sinar datang yang melalui titik fokus (F), akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
• Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan (M), akan dipantulkan melalui titik pusat kelengkungan juga (M).

2. Pembentukan bayangan pada cermin cekung
Benda di ruang III, bayangan di ruang II
Sifat bayangannya nyata, terbalik, dan diperkecil.

Benda di ruang II, bayangan di ruang III
Sifat bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar.

Benda di ruang I, bayangan di ruang IV
Sifat bayangan maya, tegak, dan diperbesar.

c. Cermin Cembung
Cermin cembung adalah cermin yang memiliki permukaan cembung sehingga dikenal pula sebagai cermin negatif dan bersifat divergen (menyebarkan cahaya).

1. Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

• Sinar datang yang sejajar sumbu utama, akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).
• Sinar datang yang melalui titik fokus (F), akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
• Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan (M), akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat kelengkungan (M) juga.

2. Pembentukan bayangan pada cermin cembung
Sifat bayangan pada cermin cembung dengan benda nyata adalah maya, tegak, dan diperkecil.

d. Hubungan antara Jarak Benda dan Jarak Bayangan 

f = jarak titik fokus dari cermin
s = jarak benda dari cermin
s' = jarak bayangan dari cermin
R = jari-jari kelengkungan cermin
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h' = tinggi bayangan

Catatan:

• Untuk cermin datar, f dan R bernilai tak berhingga.
• Untuk cermin cekung, f dan R bernilai positif.
• Untuk cermin cembung, f dan R bernilai negatif.

D. PEMBIASAN CAHAYA OLEH LENSA
Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan melengkung yang mampu melewatkan sebagian besar atau seluruh cahaya yang jatuh padanya.
a. Lensa Cembung (Konveks)
Lensa cembung  adalah lensa yang bersifat mengumpulkan berkas cahaya yang jatuh padanya (konvergen).

1. Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

• Sinar datang yang sejajar sumbu utama, akan dibiaskan melalui titik fokus di belakang lensa (F₂)
• Sinar datang yang menuju titik fokus di depan lensa (F₁), akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
• Sinar datang yang melalui titik pusat optik lensa (O), tidak mengalami pembiasan.

2. Pembentukan bayangan pada lensa cembung
Benda di ruang III, bayangan di ruang II
Sifat bayangannya nyata, terbalik, dan diperkecil

Benda di ruang II, bayangan di ruang III
Sifat bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar

Benda di ruang I, bayangan di ruang IV
Sifat bayangan maya, tegak, dan diperbesar

b. Lensa Cekung (Konkaf)
Lensa cekung adalah lensa yang bersifat menyebarkan berkas sinar yang jatuh padanya (divergen).

1. Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

• Sinar datang yang sejajar sumbu utama, akan dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus di depan lensa (F₂).
• Sinar datang yang menuju titik fokus di belakang lensa (F₁), akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
• Sinar datang yang melalui titik pusat optik lensa (O), tidak mengalami pembiasan.

2. Pembentukan bayangan pada lensa cekung
Sifat bayangan pada cermin cembung dengan benda nyata adalah maya, tegak, dan diperkecil.

c. Rumus Perbesaran dan Pembentukan Bayangan Pada Lensa

f = jarak titik fokus dari cermin
s = jarak benda dari cermin
s' = jarak bayangan dari cermin
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h' = tinggi bayangan

Catatan:
s > 0, benda nyata (terletak di depan lensa)
s' > 0, bayangan nyata (terletak di belakang lensa)
s' < 0, bayangan maya (terletak di depan lensa)
f > 0 (positif), fokus nyata (lensa cembung)
f < 0 (negatif), fokus maya (lensa cekung)

d. Indeks Bias Medium
1. Indeks bias mutlak
Indeks bias mutlak adalah perbandingan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam suatu medium.

Cepat rambat cahaya dalam medium dapat dirumuskan sebagai berikut:

v = cepat rambat cahaya dalam medium (m/det)
c = cepat rambat cahaya di ruang hampa (3 ×10⁸ m/det)

n = indeks bias

2. Indeks bias relatif
Indeks bias relatif didefinisikan sebagai perbandingan indeks bias medium 1 terhadap indeks bias medium 2.

Indeks bias relatif dapat dirumuskan sebagai berikut:

e. Sudut Deviasi pada Prisma
Sudut deviasi pada prisma adalah sudut yang terbentuk antara sinar datang ke prisma dan sinar yang keluar dari prisma.

Sudut deviasi bernilai minimum apabila berkas sinar dalam prisma memotong prima sehingga terbentuk irisan segititga sama kaki (ADE).

E. KEKUATAN LENSA
Kekuatan lensa adalah kemampuan lensa dalam memfokuskan sinar-sinar yang datang. Kekuatan suatu lensa dapat dirumuskan sebagai berikut:

P = kekuatan lensa (dioptri)
f = jarak fokus lensa (m)

Share this post