IPA · Bab 14 Cahaya

Saeful Karim

24/08/2021 11:52:41

SMP 8 KTSP

Daftar Isi

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan Bab 2 Sistem Gerak pada Manusia Bab 3 Sistem Pencernaan Manusia Bab 4 Sistem Pernapasan Manusia Bab 5 Sistem Peredaran Darah Manusia Bab 6 Sistem dalam Kehidupan Tumbuhan Bab 7 Atom, Ion, dan Molekul Bab 8 Bahan Kimia dalam Kehidupan Bab 9 Gaya dan Penerapannya Bab 10 Energi dan Perubahannya Bab 11 Tekanan Bab 12 Getaran dan Gelombang Bab 13 Bunyi Bab 14 Cahaya Bab 15 Alat Optik

Halaman

273

Bab

Setelah mempelajari bab ini, kamu harus mampu:

Hasil yang harus kamu capai:

Cahaya

Mengapa kamu dapat melihat benda-benda di sekitarmu?

Apakah kamu dapat melihat ketika lampu di rumahmu

padam? Kamu dapat melihatnya karena ada cahaya. Pada

malam hari atau dalam sebuah kamar yang gelap kamu

tidak dapat melihat apa-apa karena tidak ada cahaya. Bisa

dibayangkan kalau Tuhan tidak menciptakan cahaya, apakah

kamu dapat melihat benda-benda di sekeliling kamu?

Adanya matahari sebagai sumber cahaya yang paling besar

serta mata kamu yang begitu indah merupakan ciptaan

Tuhan yang maha kuasa sehingga kamu dapat melihat benda

di sekitar kamu. Oleh karena itu, marilah bersyukur dengan

cara memelihara alam ini dan mempelajari segala kejadian

di alam ini.

Sumber: Dokumentasi Penerbit

memahami konsep dan penerapan getaran, gelombang, dan optika dalam produk

teknologi sehari-hari.

menyelidiki sifat-sifat cahaya dan hubungannya dengan berbagai bentuk cermin dan lensa.

Pengertian Cahaya

Pemantulan Cahaya

Cermin dan Sifat

Bayangan

Pembiasan Cahaya

Lensa

Bayangan pada Lensa

Dispersi Cahaya

274

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Untuk mempermudahmu dalam mempelajari bab ini, pelajarilah diagram alur yang disajikan sebagai berikut.

Cahaya adalah salah satu bentuk gelombang. Cahaya

dapat merambat di ruang hampa udara karena termasuk

jenis gelombang elektromagnetik. Jika cahaya mengenai

suatu benda, seperti halnya gelombang mekanik, cahaya

tersebut dapat dipantulkan dan dibiaskan.

Pada bab ini, kamu akan mempelajari beberapa sifat

cahaya, di antaranya cahaya dapat merambat lurus, dapat

dipantulkan, dapat dibiaskan, dan dapat mengalami

penguraian warna. Selain itu, akan dipelajari pula sifat-sifat

lensa dan cermin. Sifat-sifat cahaya pada cermin dan lensa

banyak dimanfaatkan untuk membuat alat yang bermanfaat

bagi manusia, misalnya mikroskop, lup, teleskop, dan lensa.

Sumber

Dokumentasi Penerbit

Indeks bias dan

sudut deviasi

Teropong panggung

dan kacamata (+)

Lup, kamera,

mikroskop, dan

kacamata (+)

sifat-sifatnya

terdiri atas

contohnya

pada

contohnya

pada

dirumuskan

dalam

digunakan

pada

parameter

Mengalami

pemantulan

Pemantulan

tidak teratur

Pemantulan

teratur

Hukum

Pemantulan

Lensa

Cekung

Cembung

Cermin

Cahaya

Merambat

lurus

Hukum

Snellius

Mengalami

pembiasan

Mengalami

penguraian/dispersi

Gambar 14.1

Kamu dapat melihat benda-

benda di sekitarmu karena

adanya cahaya.

Diagram Alur

275

Cahaya

Ayo Coba 14.1

Pikirkan jawaban pertanyaan berikut sebelum kamu membaca uraian materi bab ini. Kemudian, periksa

kembali jawabanmu setelah kamu selesai membaca uraian bab ini. Apakah ada yang harus diperbaiki dengan jawaban

tersebut?

Dalam keseharianmu, kamu tidak bisa lepas

dari cahaya. Semua aktivitas yang kamu lakukan

memerlukan cahaya sebagai penerangan. Tahukah

kamu bagaimana proses melihat. Apakah sifat-sifat

cahaya?

Pada saat kamu memasukkan sebuah pensil ke

dalam gelas yang berisi air, tampak pensil tersebut

agak bengkok. Dalam Fisika, disebut apa peristiwa

tersebut?

A. Pengertian Cahaya

Di bawah terik matahari kamu dapat melihat bayangan

mu bergerak sesuai dengan gerakanmu. Secepat apapun

kamu bergerak, bayanganmu tetap ada di dekatmu. Ketika

hari berubah menjadi mendung, bayanganmu tidak terlihat.

Ke manakah bayanganmu itu? Apakah yang menyebabkan

bayanganmu ada?

Bayangan terjadi karena adanya cahaya. Cahaya

merupakan salah satu bentuk gelombang. Cahaya dapat

merambat tanpa medium termasuk jenis gelombang

elektromagnetik. Tuhan telah menciptakan Matahari dan

cahayanya sedemikian rupa sehingga makhluk yang berada

di Bumi dapat memanfaatkan cahaya tersebut.

1. Cahaya Merambat Lurus

Bagaimanakah cahaya itu bergerak, apakah merambat

lurus atau berkelok-kelok? Pernahkah kamu memperhatikan

seberkas cahaya yang masuk pada sebuah lubang kecil

di ruang yang relatif gelap? Bagaimanakah perambatan

cahaya yang kamu lihat? Untuk membuktikan jawabanmu,

lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.1 berikut.

Tujuan

Mengamati perambatan cahaya

Alat dan bahan

Kotak cahaya, tiga lembar karton berukuran 20 × 20 cm, dan layar

Cara kerja

Siapkan alat dan bahan.

Berilah lubang kecil di bagian tengah ketiga karton.

Susunlah alat dan bahan seperti pada Gambar 14.2.

Aturlah ketiga karton sehingga cahaya tertangkap di layar, lalu

amati perambatan cahaya tersebut.

Tes Materi Awal

Gambar 14.2

Cahaya merambat dengan

lintasan lurus pada sebuah

lubang di suatu ruangan.

276

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Ayo Coba 14.2

Jika kamu melakukan kegiatan tersebut dengan baik,

cahaya akan keluar dari karton terakhir ketika lubang

ketiga karton tersebut berada pada satu garis lurus. Hal ini

membuktikan bahwa cahaya merambat lurus. Hal yang sama

terjadi pada saat kamu melihat perambatan cahaya melalui

lubang kecil di suatu ruang yang gelap. Jika sumber cahaya

tersebut adalah Matahari, kamu akan melihat perbedaan

arah rambat cahaya di ruang gelap tersebut ketika Matahari

terbit sampai Matahari terbenam.

Akibat cahaya merambat lurus, benda yang tidak tembus

cahaya seperti buku, pohon, kertas, atau tubuh manusia akan

membentuk bayangan apabila terkena cahaya.

Bayangan Umbra dan Penumbra

Coba kamu perhatikan, ketika kamu berada di bawah

cahaya lampu, adakah bayangan tubuhmu yang dapat kamu

lihat? Bagaimanakah terjadinya pembentukan bayangan

tersebut? Untuk lebih memahami terjadinya kedua bayangan

ini, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.2

berikut.

Pertanyaan

Jika ketiga karton diletakkan sembarang (tidak sejajar), apakah

cahaya dapat keluar dari karton terakhir?

Bagaimanakah posisi ketiga lubang karton tersebut agar

cahaya dapat ditangkap oleh layar?

Apakah yang dapat kamu simpulkan dari hasil kegiatan

tersebut?

Tujuan

Mengamati pembentukan bayangan gelap dan bayangan kabur

Alat dan bahan

Lampu senter, bola pingpong, seutas tali, dan layar

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Susunlah alat dan bahan seperti Gambar 14.3.

Nyalakan lampu senter dan amati bayangan yang terjadi pada

layar.

Geser bola tersebut mendekati layar atau mendekati senter

sehingga mendapatkan bayangan yang jelas dan kabur.

Pertanyaan

Ada berapakah bayangan yang tampak pada layar?

Bagaimanakah bentuk bayangan tersebut?

Gambar 14.3

Suatu benda yang terkena

cahaya akan membentuk

bayangan inti dan bayangan

kabur.

277

Cahaya

Jika sebuah benda tidak tembus cahaya dikenai cahaya,

di belakang benda tersebut akan terbentuk dua bayangan,

yaitu bayangan inti dan bayangan kabur. Bayangan inti

disebut umbra dan bayangan kabur disebut penumbra.

Gerhana bulan total terjadi karena Bulan masuk ke

dalam bayang-bayang umbra Bumi. Pada gerhana matahari

total, sebagian tempat di Bumi masuk ke dalam bayang-

bayang umbra bulan.

Jelaskan apa yang dimaksud dengan cahaya.

Bagaimanakah bayangan inti dan bayangan

kabur terbetuk pada saat terjadi gerhana

bulan?

B. Pemantulan Cahaya

Pernahkan kamu melihat indahnya Bulan purnama dan

bertaburnya Bintang pada malam hari yang cerah? Tentunya

hal itu akan mengingatkanmu pada Sang Pencipta. Begitu

indah ciptaan-Nya sehingga patut kamu syukuri dan kamu

pelajari agar keimananmu bertambah. Terangnya benda-

benda langit tersebut karena adanya cahaya. Bintang bersinar

karena dia memiliki cahaya sendiri, sedangkan Bulan tampak

bercahaya karena pantulan dari cahaya Matahari. Akan

tetapi, manusia di Bumi seolah-olah melihat Bulan tersebut

memancarkan cahayanya sendiri.

Dalam kehidupan sehari-hari, kamu tidak dapat melihat

benda-benda di sekitarmu tanpa adanya cahaya. Pada malam

hari ketika lampu listrik rumahmu padam, kamu tidak dapat

melihat apapun di sekitarmu. Hal tersebut terjadi karena

tidak ada cahaya yang dipantulkan oleh benda di sekitarmu.

Jadi, kamu dapat melihat suatu benda apabila ada cahaya

yang dipantulkan oleh benda tersebut ke matamu.

1. Pemantulan Teratur

dan Pemantulan Baur

Pemantulan cahaya pada benda yang tidak tembus cahaya,

ada yang teratur dan ada pula yang tidak teratur. Kamu dapat

melihat cahaya yang dipantulkan benda-benda di sekitarmu

tidak menyilaukan mata, tetapi terasa teduh dan nyaman.

Namun, cahaya yang dipantulkan cermin ke mata akan sangat

menyilaukan. Mengapa demikian? Untuk mengetahuinya,

lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.3

berikut.

Gambar 14.4

Umbra dan penumbra pada

gerhana matahari.

Kerjakanlah di buku latihanmu.

Soal Penguasaan Materi 14.1

Penumbra

Umbra

Bulan

Matahari

Bumi

278

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Ayo Coba 14.3

Tujuan

Mengamati pemantulan teratur dan pemantulan baur

Alat dan bahan

Kotak cahaya, cermin datar, papan triplek putih, dan kertas putih

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Jatuhkan seberkas cahaya pada cermin dan papan triplek.

Tangkaplah kedua cahaya pantul tersebut oleh kertas putih.

Pertanyaan

Apakah sinar pantul dari kedua bahan tersebut dapat

ditangkap kertas?

Mengapa sinar pantul yang berasal dari cermin lebih mudah

ditangkap oleh layar daripada yang berasal dari papan triplek?

Cermin datar memiliki permukaan yang rata dan licin,

sedangkan permukaan papan triplek kasar atau tidak rata.

Hal tersebut menyebabkan sinar pantul pada cermin datar

menghasilkan berkas yang sejajar menuju suatu arah tertentu.

Sebaliknya, permukaan triplek tidak rata, penuh tonjolan, dan

lekukan yang menyebabkan sinar pantul tidak menuju ke satu

arah tertentu, tetapi menuju berbagai arah secara tidak teratur.

Pemantulan cahaya oleh permukaan rata disebut pemantulan

teratur, sedangkan pemantulan cahaya oleh permukaan yang

tidak rata disebut pemantulan baur.

Pada saat melihat benda-benda di sekitarmu atau melihat

pemandangan, matamu akan terasa nyaman. Hal tersebut

karena sinar pantul yang terjadi termasuk pemantulan baur.

Intensitas cahaya yang mengenai matamu tidak terlalu besar

karena tidak semua sinar pantul menuju mata. Jika cahaya

mengenai suatu benda, sebagian yang lain akan diteruskan

dan sebagian akan dipantulkan, misalnya pada kaca bening.

2. Hukum Pemantulan

Pemantulan teratur terjadi pada benda yang tidak

tembus cahaya dan permukaannya rata. Cermin merupakan

suatu benda yang permukaannya sangat halus dan rata

sehingga hampir semua cahaya yang datang padanya dapat

dipantulkan. Bagaimanakah sifat-sifat cahaya yang terjadi

pada cermin? Untuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatan

Ayo Coba 14.4

berikut.

Gambar 14.5

Skema percobaan untuk

mengamati pemantulan baur

dan teratur.

Gambar 14.6

Pemantulan baur

279

Cahaya

Ayo Coba 14.4

Tujuan

Mengidentifikasi sifat-sifat cahaya pada cermin

Alat dan bahan

Lampu senter, cermin datar, kertas karbon, kertas HVS, penggaris,

dan busur derajat

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Tutuplah kaca lampu senter dengan kertas karbon yang tengah-

tengahnya telah diberi lubang kecil.

Tariklah garis horisontal pada kertas HVS, lalu tarik pula

garis yang tegak lurus dengan garis tadi di tengah-tengahnya.

Letakkan cermin datar di atas kertas tersebut dengan garis

yang tegak lurus berada di tengah-tengah cermin. Perhatikan

Gambar 14.7.

Jatuhkan seberkas sinar pada titik perpotongan kedua garis

tersebut.

Berilah tanda perjalanan berkas sinar datang dan berkas sinar

pantul dari cermin pada kertas tersebut.

Ambillah kertas HVS, lalu tariklah garis sinar datang dan sinar

pantul yang telah diberi tanda tersebut.

Ukurlah sudut antara sinar datang dan garis tegak lurus cermin

serta ukur pula sudut antara sinar pantul dan garis tegak lurus

cermin. Bandingkan hasilnya.

Ulangi kegiatan di atas beberapa kali untuk mendapatkan

kesimpulan yang benar.

Keterangan

(1)

Sinar yang datang ke cermin disebut sinar datang.

(2)

Sinar yang dipantulkan cermin disebut sinar pantul.

(3)

Garis yang tegak lurus permukaan cermin disebut garis normal.

(4)

Sudut antara sinar datang dan garis normal disebut sudut datang.

(5)

Sudut antara sinar pantul dan garis normal disebut sudut pantul.

Pertanyaan

Apakah sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak

pada satu bidang?

Apakah besarnya sudut datang dan sudut pantul sama besar?

Berikan kesimpulan dari kedua jawaban di atas.

Kesimpulan di atas merupakan Hukum Pemantulan

Cahaya yang menyatakan sebagai berikut.

Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak

pada satu bidang datar.

Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul.

Sinar datang

Sinar pantul

Gambar 14.7

Skema percobaan untuk

mengidentifikasi sifat

pemantulan cahaya.

Gambar 14.8

Hukum Pemantulan Cahaya

280

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Seberkas sinar datang pada permukaan cermin membentuk sudut

30° terhadap permukaan cermin. Tentukan besarnya sudut pantul.

Gambarkan pula jalannya sinar yang terjadi.

Penyelesaian:

Diketahui

= 90°–30° = 60°

Ditanyakan

: besarnya sudut pantul (

Jawab:

Hukum Pemantulan menyatakan bahwa sudut datang = sudut

pantul (

i = r

Jadi, besarnya sudut pantul

= 60°.

C. Cermin dan Sifat Bayangan

1. Cermin Datar

Ketika kamu akan berangkat ke sekolah, setelah

mandi pasti kamu akan mencari cermin untuk merapikan

penampilanmu sehingga menambah percaya diri. Mengapa

menggunakan cermin? Cermin apakah yang kamu gunakan?

Cermin yang kamu gunakan adalah cermin datar. Mengapa

tidak menggunakan cermin cekung atau cermin cembung?

Permukaan cermin datar sangat halus dan memiliki

permukaan yang datar pada bagian pemantulannya,

biasanya terbuat dari kaca. Di belakang kaca dilapisi logam

tipis mengilap sehingga tidak tembus cahaya. Ketika kamu

bercermin, bayangan wajahmu ada di belakang cermin

tersebut berhadap-hadapan denganmu seakan kembaran

yang persis sama. Akan tetapi, posisimu menjadi berubah,

tangan kanan menjadi tangan kiri, telinga kirimu menjadi

telingan kanan, begitu juga seluruh anggota badanmu.

Mengapa demikian? Apakah bayanganmu nyata? Apakah

tinggi dan besar badanmu sama? Untuk menjawab

pertanyaan-pertanyaan tersebut, lakukanlah kegiatan Ayo

Coba 14.5

berikut.

Seberkas sinar datang pada sebuah

permuka

an seng (anggap permukaan

nya rata) membentuk sudut 46° dengan

permukaan cermin. Di manakah kamu

akan melihat pantulan sinar tersebut

menyilaukan mata? Mengapa?

Mengapa alat yang baik untuk bercermin

adalah cermin datar? Jelaskan.

Contoh Soal 14.1

Kerjakanlah di buku latihanmu.

Soal Penguasaan Materi 14.2

281

Cahaya

Ayo Coba 14.5

Tujuan

Mengamati pembentukan bayangan pada cermin datar

Alat dan bahan

Sebuah cermin datar, sebuah lilin, penggaris, dan kertas HVS.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Buatlah garis di tengah-tengah kertas HVS sehingga memotong

kertas menjadi dua bagian yang sama. Letakkan cermin datar

tepat pada garis tersebut.

Letakkan sebuah lilin yang menyala di depan cermin tersebut.

Amati bayangannya. Dapatkah kamu menangkap bayangan

tersebut menggunakan kertas?

Keterangan

(1)

Lilin pertama yang berada di depan cermin disebut benda.

(2)

Lilin yang terlihat di belakang cermin disebut bayangan.

(3)

Jarak antara benda dan cermin disebut jarak benda (

(4)

Jarak antara bayangan dan cermin disebut jarak bayangan (

Pertanyaan

Bayangan maya atau nyatakah yang di bentuk oleh cermin

datar?

Apakah bayangan yang terbentuk sama tegak?

Bagaimanakah perbandingan antara tinggi bayangan dan

tinggi bendanya?

Bagaimanakah jarak bayangan dan jarak bendanya? Apakah

sama?

Berikan kesimpulan dari sifat bayangan yang terjadi pada

cermin datar.

2. Pembentukan Bayangan

pada Cermin Datar

Ketika kamu bercermin, bayanganmu tidak pernah

dapat dipegang atau ditangkap dengan layar. Bayangan

seperti itu disebut bayangan maya atau bayangan semu.

Bayangan maya selalu terletak di belakang cermin. Bayangan

ini terbentuk karena sinar-sinar pantul yang teratur pada

cermin. Oleh karena itu, kamu dapat menentukan sifat-sifat

bayangan pada cermin datar.

Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar

adalah sebagai berikut.

Bayangannya maya.

Bayangannya sama tegak dengan bendanya.

Bayangannya sama besar dengan bendanya.

Bayangannya sama tinggi dengan bendanya.

Gambar 14.9

Skema percobaan untuk

memperoleh bayangan pada

cermin datar.

282

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Ayo Coba 14.6

Keteraturan sinar-sinar pantul pada cermin datar

dapat digunakan untuk menggambarkan bayangan secara

grafis dengan cara menggambarkan sinar datang dan sinar

pantulnya. Perhatikan Gambar 14.10.

Cara menggambar bayangan dengan perjalanan cahaya

adalah sebagai berikut.

Buatlah dua berkas sinar datang sembarang ke permukaan

cermin dari bagian atas benda dan dari bagian bawah benda.

Buatlah sinar pantul dengan menggunakan Hukum

Pemantul

an Cahaya, yaitu sudut datang sama dengan

sudut pantul.

Perpanjang sinar pantul tersebut hingga bertemu pada

satu titik.

Pertemuan titik itu adalah bayangan dari benda tersebut,

terbentuk bayangan A' B'.

Bayangan yang terbentuk adalah hasil perpotongan per

panjangan sinar-sinar pantul sehingga disebut sinar maya.

3. Cermin Cekung

Selain cermin datar, ada pula cermin lengkung. Cermin

tersebut adalah cermin cekung dan cermin cembung.

Cermin cekung memiliki permukaan pemantul yang

bentuknya melengkung atau membentuk cekungan. Garis

normal pada cermin cekung adalah garis yang melalui pusat

kelengkungan, yaitu di titik

atau 2

. Sinar yang melalui

titik ini akan dipantulkan ke titik itu juga.

Untuk mempelajari sifat-sifat cermin cekung, lakukanlah

kegiatan Ayo Coba 14.6 berikut.

Tujuan

Mengamati jalannya sinar pada cermin cekung

Alat dan bahan

Kotak cahaya monokromatis, cermin cekung, catu daya, kisi sejajar,

dan layar.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan. Sumber cahaya monokromatis

dapat dibuat dengan membungkus lampu dengan plastik

atau kertas berwarna.

Susunlah alat dan bahan seperti Gambar 14.11.

Nyalakan kotak cahaya yang telah dirangkai dengan kisi sejajar

sehingga menghasilkan beberapa berkas cahaya. Arahkan

cahaya tersebut pada permukaan cermin cekung dan amati

sinar pantul yang terjadi.

Gambar 14.10

Gambar bayangan pada cermin

datar.

Gambar 14.11

Skema percobaan untuk

mengamati bayangan pada

cermin cekung.

283

Cahaya

Ayo Coba 14.7

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar pantul

atau konvergen. Ketika sinar-sinar sejajar dikenakan pada

cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu

titik. Titik perpotongan tersebut dinamakan titik api atau

titik fokus (

). Perhatikan Gambar 14.12.

Ke manakah arah sinar pantul pada cermin cekung jika

sinar datang melalui titik fokus? Untuk mengetahuinya,

lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.7.

Pertanyaan

Bagaimanakah jalannya sinar pantul yang terjadi ketika sinar

sejajar dikenakan pada cermin cekung?

Apakah sinar-sinar pantul tersebut dapat ditangkap oleh kertas

HVS?

Berikan kesimpulan dari sifat-sifat cermin cekung yang kamu

amati.

Tujuan

Mengamati sifat cermin cekung

Alat dan bahan

Buku, pensil, penggaris plastik, dan meja.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan seperti pada kegiatan Ayo Coba 14.6.

Carilah titik fokus cermin cekung dengan cara memberikan

sinar datang sejajar dengan sumbu utama cermin. Berilah ciri

pada titik tersebut.

Lewatkan sinar datang melalui titik fokus pada cermin. Amati

sinar pantulnya. Lakukan beberapa kali dari beberapa posisi.

Lewatkan sinar datang melalui titik di dua kali titik fokusnya,

yaitu di titik

Pertanyaan

Bagaimanakah jalannya sinar pantul ketika sinar datang

melalui titik fokus?

Bagaimana pula jalannya sinar pantul ketika sinar datang

melalui titik

Berilah kesimpulanmu dari hasil kegiatan ini.

Gambar 14.12

Cermin cekung akan

mengumpulkan sinar pantul

(konvergen).

284

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Ketika sinar-sinar datang yang melalui titik fokus

mengenai permukaan cermin cekung, ternyata semua sinar

tersebut akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.

Akan tetapi, jika sinar datang dilewatkan melalui titik

), sinar pantulnya akan dipantulkan ke titik itu juga. Dari

hasil kegiatan Ayo Coba 14.6 dan Ayo Coba 14.7, kamu dapat

menyimpulkan bahwa pada cermin cekung terdapat sinar-

sinar istimewa sebagai berikut.

Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan

dipantulkan melalui titik fokus.

Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar

sumbu utama.

Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin

akan dipantulkan ke titik itu juga.

4. Pembentukan Bayangan

pada Cermin Cekung

Jika kamu bercermin pada cermin cekung, kamu tidak

akan mendapatkan bayanganmu selalu di belakang cermin.

Mengapa demikian? Bagaimanakah pembentukan bayangan

pada cermin cekung? Untuk lebih memahaminya, lakukanlah

kegiatan Ayo Coba 14.8 berikut.

Gambar 14.13

Pemantulan sinar datang sejajar

dengan sumbu utama pada

cermin cekung.

Gambar 14.14

Pemantulan sinar datang

melalui titik fokus cermin

cekung.

Gambar 14.15

Pemantulan sinar datang

melalui titik pusat

kelengkungan.

285

Cahaya

Ayo Coba 14.8

Tujuan

Membuat bayangan sebuah benda pada cermin cekung

Alat dan bahan

Lilin dan cermin cekung.

Cara kerja

Letakkanlah di depan cermin cekung pada jarak lebih besar dari 2

Untuk mendapatkan bayangan benda, gunakan minimal dua

sinar istimewa dengan cara sebagai berikut.

Tariklah sinar datang sejajar dengan sumbu utama

melewati puncak benda ke cermin (sinar a) sehingga sinar

pantulnya akan melalui titik fokus (sinar c).

Tarik kembali sinar datang melalui titik fokus yang

melewati puncak benda ke cermin (sinar b) sehingga sinar

pantulnya akan sejajar dengan sumbu utama (sinar d).

Titik perpotongan kedua sinar pantul tersebut (sinar c

dan d) merupakan letak puncak bayangan benda.

Kamu dapat membuat bayangan pada titik tersebut dengan

sifat yang bisa langsung kamu amati, yaitu nyata (karena

bayangan terbentuk dari perpotongan langsung sinar-sinar

pantul), terbalik, dan diperkecil.

Pertanyaan

Coba kamu diskusikan dengan temanmu, di manakah letak

bayangan benda dan sifat-sifat bayangannya jika benda diletakkan

di antara titik

dan titik

di antra titik

dan cermin.

Ketika kamu meletakkan sebuah benda dengan jarak lebih

besar daripada titik fokus cermin cekung, bayangan benda yang

terjadi selalu nyata karena merupakan perpotongan langsung

sinar-sinar pantulnya (di depan cermin cekung). Akan tetapi,

ketika benda kamu letakkan pada jarak di antara titik fokus

dan cermin, kamu tidak akan mendapatkan bayangan di depan

cermin. Bayangan benda akan kelihatan di belakang cermin

cekung, diperbesar, dan tegak.

Jika gambar jalannya sinar yang kamu buat pada kegiatan

Ayo Coba 14.8 benar, kamu dapat membandingkannya

dengan Gambar 14.17 dan Gambar 14.18.

Gambar 14.16

Pembentukkan bayangan pada

cermin cekung.

Gambar 14.17

Bayangan benda yang

diletakkan antara

dan

memiliki sifat nyata, terbalik,

dan diperbesar.

Benda

Bayangan

Perhatikan gambar.

Sifat bayangan benda P yang

dihasilkan cermin adalah ....

(UN 2007)

a. maya-tegak-diperbesar

b. maya-tegak-diperkecil

c. nyata-tegak-diperbesar

d. nyata-terbalik-diperkecil

Jawaban (d)

Soal ini sama dengan contoh

pembentukan bayangan

benda pada Gambar 14.16.

Sifat bayangan benda yang

terbentuk adalah nyata,

terbalik, dan diperkecil.

Pembahasan UN

286

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Hubungan antara jarak benda (

) dan jarak bayangan (

s’

)

akan menghasilkan jarak fokus

. hubungan tersebut secara

matematis dapat ditulis

(14–1)

dengan

= jarak fokus (m),

= jarak benda (m), dan

jarak bayangan (m).

Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan cermin cekung. Jika

jarak fokus cermin tersebut 6 cm, tentukan jarak bayangan yang

dibentuknya dan nyatakan sifat-sifatnya.

Penyelesaian:

Diketahui

= 10 cm (di antara

dan

)

= 6 cm

Ditanyakan

jarak bayangan (

)

Jawab :

=-=

Oleh karena jarak

' positif, bayangannya adalah nyata, diperbesar,

dan terbalik.

Gambar 14.18

Bayangan benda yang

diletakkan di antara titik fokus

dan cermin memiliki sifat maya,

sama tegak, dan diperbesar.

Contoh Soal 14.3

287

Cahaya

5. Cermin Cembung

Selain cermin datar dan cermin cekung, terdapat pula

cermin cembung. Pada cermin cembung, bagian mukanya

berbentuk seperti kulit bola, tetapi bagian muka cermin

cembung melengkung ke luar. Titik fokus cermin cembung

berada di belakang cermin sehingga bersifat maya dan

bernilai negatif. Bagaimanakah sifat-sifat cahaya pantul pada

cermin cembung?

Jika sinar datang sejajar dengan sumbu utama mengenai

cermin cembung, sinar pantul akan menyebar. Cermin

cembung memiliki sifat menyebarkan sinar (divergen). Jika

sinar-sinar pantul pada cermin cembung kamu perpanjang

pangkalnya, sinar akan berpotongan di titik fokus (titik

api) di belakang cermin. Pada perhitungan, titik api cermin

cembung bernilai negatif karena bersifat semu.

Sinar-sinar pantul pada cermin cembung seolah-olah

berasal dari titik fokus menyebar ke luar. Seperti halnya pada

cermin cekung, pada cermin cembung pun berlaku sinar-

sinar istimewa, tetapi dengan sifat yang berbeda.

Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan

dipantulkan seolah-olah dari titik fokus.

Sinar datang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar

sumbu utama.

Gambar 14.19

Cermin cembung akan

menyebarkan sinar pantul

(divergen).

Gambar 14.20

Pemantulan sinar datang sejajar

dengan sumbu utama pada

cermin cembung.

Gambar 14.21

Pemantulan sinar datang

menuju titik fokus cermin

cembung.

288

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Sinar datang menuju titik

) akan dipantulkan

seolah-olah dari titik itu juga.

6. Pembentukan Bayangan

pada Cermin Cembung

Bayangan yang terbentuk pada cermin cembung

selalu maya dan berada di belakang cermin. Mengapa

demikian? Secara grafis, kamu cukup menggunakan dua

berkas sinar istimewa untuk mendapatkan bayangan pada

cermin cembung, perhatikan Gambar 14.23. sebuah lilin

yang diletakkan di depan cermin cembung akan memiliki

bayangan maya di belakang cermin.

Bayangan

Benda

Benda yang diletakkan di depan cermin cembung akan

selalu menghasilkan bayangan di belakang cermin dengan

sifat maya, sama tegak, dan diperkecil.

Hubungan antara jarak benda (

) dan jarak bayangan

(

), dan titik fokus (

) memiliki persamaan yang sama dengan

cermin cekung. Perbedaannya, pada cermin cembung nilai

jarak fokus selalu negatif.

(14–2)

dengan

= bernilai negatif (–)

Gambar 14.22

Pemantulan sinar datang

menuju titik pusat

kelengkungan cermin cembung.

Gambar 14.23

Bayangan yang terbentuk pada

cermin cembung selalu maya,

tegak, dan diperkecil.

Sebuah cermin cembung memiliki jari-jari kelengkungan 30 cm.

Jika benda diletakkan pada jarak 10 cm di depan cermin, berapakah

jarak bayangan benda? Sebutkan sifat-sifatnya.

Contoh Soal 14.4

289

Cahaya

7. Penomoran Ruang Benda

dan Bayangan pada Cermin

Untuk memudahkan pengecekan sifat-sifat bayangan

pada cermin, dibuat nomor-nomor ruang beda dan bayangan,

sebagai berikut.

ruang

III

ruang

III

Penyelesaian:

Diketahui

jari-jari (

) = 30 cm

= 10 cm

Jawab:

Jarak fokus =

jari-jari

(

Karena cermin yang digunakan adalah cermin cembung, jarak

fokus bernilai negatif,

= –15 cm.

Jarak bayangan benda ditentukan menggunakan Persamaan (14–2)

sebagai berikut.

=–

–'

=–

'–

–'

=–

–(

)

–(

Jadi, jarak benda adalah –6 cm yang terletak di belakang cermin

atau maya. Sifat-sifatnya adalah maya, sama tegak, dan diperkecil.

Gambar 14.24

Penomoran ruang cermin

cekung

Gambar 14.25

Penomoran ruang cermin

cembung

290

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Benda diletakkan pada jarak 7 cm di depan cermin cekung yang

bertitik fokus 6 cm. Terletak di ruang manakah bayangan yang

terjadi? Sebutkan sifat-sifatnya.

Penyelesaian:

Ruang benda di antara

dan

atau di ruang II sehingga bayangan

harus di ruang III supaya jumlahnya lima. Ruang III berada di

depan cermin sehingga sifat bayangannya adalah maya, terbalik,

dan diperbesar.

Gambarlah bayangan benda berikut

menggunakan cara grafis.

Sebuah cermin cekung memiliki jarak

6 cm. Gambarkan bayangan benda dan

tentukan sifat-sifatnya jika benda tersebut

diletakkan pada jarak:

2 cm,

8 cm, dan

6 cm,

12 cm.

Sebuah cermin cembung memiliki jarak

fokus 10 cm. Lukislah jalannya sinar dan

bayangan yang terjadi menggunakan

sinar-sinar istimewa, kemudian cocokkan

hasilnya dengan perhitunganmu jika

benda diletakkan pada jarak:

2 cm,

10 cm, dan

12 cm.

Aturan pemakaian untuk penomoran ruang cermin

cekung dan cembung adalah sebagai berikut.

Ruang benda dan ruang bayangan menggunakan nomor

ruang yang sama.

Jumlah nomor ruang benda dan bayangan harus sama

dengan lima.

Bayangan yang berada di depan cermin selalu nyata dan

terbalik dan bayangan di belakang cermin selalu maya

dan sama tegak.

Jika nomor bayangan lebih besar daripada nomor benda,

bayangan diperbesar.

Jika nomor bayangan lebih kecil daripada nomor benda,

bayangan diperkecil.

Contoh Soal 14.5

Kerjakanlah di buku latihanmu.

Soal Penguasaan Materi 14.3

D. Pembiasan Cahaya

Ketika kamu memasukkan sebagian pensil ke dalam air, apa

yang terjadi? Seakan-akan pensilmu menjadi patah. Mengapa

demikian? Kamu telah mempelajari sifat-sifat cahaya pada

291

Cahaya

benda yang tidak tembus cahaya. Bagaimanakah jika cahaya

tersebut mengenai benda bening yang tembus cahaya? Untuk

memahaminya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.9.

Ayo Coba 14.9

Tujuan

Mengamati pembiasan cahaya pada kaca plan paralel

Alat dan bahan

Kotak cahaya monokromatis, catu daya, kertas HVS, penggaris,

dan kaca plan paralel.

Cara kerja

Siapkan alat dan bahan.

Rangkaikan kotak cahaya dengan catu daya dan pilihlah kisi

tunggal untuk mendapatkan satu berkas cahaya.

Letakkan kaca plan paralel di atas kertas HVS dan buatlah

batas-batas dari kaca tersebut pada kertas.

Lewatkan seberkas cahaya tunggal pada kaca plan paralel

dengan membentuk sudut tertentu. Amati perjalanan

sinarnya.

Tandai arah sinar datang dan arah sinar setelah keluar dari

kaca.

Matikan catu daya dan angkat kaca plan paralel, kemudian

tariklah garis perjalanan sinar hasil pengamatan tersebut.

Pertanyaan

Apakah berkas cahaya yang masuk ke dalam kaca dan pada

saat keluar dari kaca membentuk garis lurus?

Apakah kerapatan massa udara dan kerapatan massa kaca

sama?

Apakah besarnya sudut datang dan sudut bias di dalam kaca

sama?

Gambar 14.26

Cahaya tunggal dilewatkan

pada kaca plan paralel.

Berkas cahaya dari udara yang masuk ke dalam kaca akan

mengalami pembelokan. Peristiwa tersebut disebut pembiasan

cahaya. Hal ini disebabkan medium udara dan medium kaca

memiliki kerapatan optik yang berbeda. Jadi, kamu dapat

menyimpulkan bahwa pembiasan cahaya terjadi akibat cahaya

melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.

Sinar bias akan mendekati garis normal ketika sinar

datang dari medium kurang rapat (udara) ke medium lebih

rapat (kaca). Sinar bias akan menjauhi garis normal ketika

cahaya merambat dari medium lebih rapat (kaca) ke medium

kurang rapat (udara).

Terjadinya pembiasan tersebut telah dibuktikan oleh

seorang ahli matematika dan perbintangan Belanda pada

1621 bernama Willebrord Snell. Kesimpulan hasil percobaannya

dirumuskan dan dikenal dengan Hukum Snellius.

Sinar datang

Kaca planparalel

Sinar bias

Permukaan dua

bidang batas

Udara

Gambar 14.27

Sinar datang sejajar dengan

sinar yang keluar dari kaca plan

paralel.

292

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Hukum Snellius menyatakan sebagai berikut.

Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada

satu bidang datar.

Jika sinar datang dari medium yang kurang rapat

menuju medium yang lebih rapat, sinar akan dibiaskan

mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium

yang lebih rapat menuju medium yang kurang rapat,

sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.

1. Indeks Bias

Berkas cahaya yang melewati dua medium yang berbeda

menyebabkan cahaya berbelok. Di dalam medium yang

lebih rapat, kecepatan cahaya lebih kecil dibandingkan pada

medium yang kurang rapat. Akibatnya, cahaya membelok.

Perbandingan laju cahaya dari dua medium tersebut disebut

indeks bias dan diberi simbol (

). Jika cahaya merambat dari

udara atau hampa ke suatu medium, indeks biasnya disebut

indeks bias mutlak. Secara matematis dituliskan.

(14–4)

dengan:

indeks bias mutlak,

= laju cahaya (m/s), dan

= laju cahaya dalam medium (m/s).

Indeks bias mutlak dari beberapa medium diperlihatkan

pada Tabel 14.1 berikut.

Tabel 14.1

Indeks Bias dari Beberapa Medium

No.

Medium

Indeks

Va ku m

1,0000

Udara

1,0003

Air (20

1,33

Kuarsa

1,46

Kerona

1,52

Flinta

1,58

Kaca plexi

1,51

Intan

2,42

Sumber

Fundamentals of Physics

, 2001

Jika salah satu medium tersebut bukan udara,

perbandingan laju cahaya tersebut merupakan nilai relatif

atau indeks bias relatif. Misalnya, berkas cahaya merambat

dari medium 1 dengan kelajuan

masuk pada medium 2

dengan kelajuan

, indeks bias relatif medium 2 terhadap

medium 1 adalah:

Key Point

Hal Penting

Ketika cahaya dibiaskan,

perbandingan

sin

adalah

tetap. Nilai tetapan ini

disebut indeks bias medium.

Nilai tersebut juga sama

dengan perbandingan antara

kecepatan cahaya di ruang

vakum dan kecepatan

cahaya di medium,

When light is refract ed,

the ratio

sin

is a constant.

The value of this constant

is the refractive index of the

medium. It is also equal to the

ratio of the speed of light in

vacuo to the speed of light in

the medium,

293

Cahaya

maka

(14–3)

dengan:

indeks bias relatif medium 2 terhadap

medium 1,

= laju di medium 1 (m/s), dan

= laju di medium 2 (m/s).

2. Sudut Deviasi

Prisma adalah benda bening, seperti kaca plan

paralel yang ujungnya membentuk sudut. Pada saat kamu

mempelajari perjalanan cahaya pada kaca plan pararel,

kamu tahu bahwa cahaya yang datang dari udara akan sejajar

setelah melewati kaca dan kembali ke udara. Bagaimanakah

perjalanan sinar pada prisma? Untuk memahaminya,

lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.10.

Ayo Coba 14.10

Tujuan

Mengamati jalannya sinar pada prisma

Alat dan bahan

Kotak cahaya, prisma, kertas HVS, pensil, dan penggaris.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Letakkan prisma pada kertas HVS dan buatlah tanda dari sisi-

sisi alas prisma.

Jatuhkan seberkas cahaya pada permukaan prisma. Amati

perjalanan sinarnya.

Buatlah garis perjalanan sinar pada kertas HVS yang telah

kamu beri tanda.

Perpanjang sinar datang pertama sampai keluar dari prisma.

Bandingkan dengan sinar bias akhir.

Pertanyaan

Apakah sinar datang pertama dengan sinar bias akhir

berpotongan?

Berilah kesimpulanmu dari hasil percobaan tersebut.

294

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Perhatikan Tabel 6.1, apakah yang akan

terjadi jika berkas cahaya:

dari air masuk ke kaca;

dari kaca kerona masuk ke es?

Hitunglah berapa kelajuan cahaya pada

kaca apabila indeks bias mutlak kaca 1,46

dan laju cahaya di udara 3 ×10

m/s.

Gambarkan perjalanan sinarnya apabila

cahaya merambat seperti pada gambar berikut.

udara

air

udara

kaca

Ketika sinar dilewatkan pada prisma, ternyata terjadi

penyimpangan arah sinar datang pertama dengan sinar

bias akhir. Hal ini diakibatkan karena ujung-ujung prisma

membentuk sudut. Sudut yang dibentuk antara perpanjangan

sinar datang pertama dan sinar bias akhir disebut sudut

deviasi atau sudut penyimpangan.

dengan

sudut deviasi

sudut datang pertama

sinar bias pertama

sudut datang akhir

sinar bias akhir

sudut pembias prisma

Gambar 14.28

Perambatan sinar pada prisma

segitiga.

Kerjakanlah di buku latihanmu.

Soal Penguasaan Materi 14.4

E. Lensa

Ketika kamu melihat ikan di dalam akuarium bundar,

kamu akan melihat ukuran ikan lebih besar daripada ukuran

sebenarnya. Mengapa demikian? Pernahkah kamu melihat ikan

di dalam akuarium bundar yang berada di Sea World Ancol?

Akuarium berbentuk bundar berfungsi seperti lensa. Lensa

biasanya digunakan untuk membantu supaya orang yang cacat

mata bisa melihat objek dengan jelas. Apakah lensa itu?

295

Cahaya

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua

permukaan berdasarkan bentuk permukaannya. Lensa

dibedakan menjadi enam macam, yaitu lensa cembung

rangkap (bikonveks), lensa cembung datar (plan konveks),

lensa cembung-cekung (konkaf-konveks), lensa cekung rangkap

(bikonkaf ), lensa cekung datar (plan konkaf ), dan lensa cekung-

cembung (konveks-konkaf ).

1. Lensa Cembung

Lensa cembung memiliki ciri lebih tebal di tengah-

tengahnya daripada pinggirnya (Gambar 14.29 a, b, dan c).

Apabila kamu raba, akan terasa permukaan di bagian

tengahnya lebih cembung. Bagaimanakah sifat-sifat lensa

cembung apabila dikenai cahaya? Untuk mengetahuinya,

lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.11.

Gambar 14.29

Jenis lensa

1. Lensa cembung

(a) bikonveks,

(b) plan konveks,

2. Lensa cekung

(d) bikonkaf

(e) plan konkaf, dan

(f) konveks-konkaf.

Ayo Coba 14.11

Tujuan

Mengamati perjalanan sinar pada lensa cembung

Alat dan bahan

Kotak cahaya, beberapa lensa cembung, kertas HVS, dan

penggaris.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Pegang dan rabalah permukaan lensa cembung dan bedakan

dengan lensa yang lain.

Letakkan lensa cembung di tengah-tengah kertas HVS.

Jatuhkan sinar sejajar sumbu utama lensa cembung.

Amati berkas sinar sejajar tersebut setelah melewati lensa

cembung.

Pertanyaan

Ketika sinar sejajar dilewatkan pada lensa cembung, apakah

yang terjadi pada sinar biasnya?

Titik apakah hasil pertemuan sinar bias yang tampak paling

terang pada layar? Apakah titik api itu nyata?

Gambar 14.30

Skema percobaan pengamatan

sinar pada lensa cembung.

296

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Jika sinar-sinar sejajar kamu lewatkan pada lensa

cembung, sinar-sinar biasnya akan berkumpul pada satu

titik. Sifat lensa cembung adalah mengumpulkan sinar

(konvergen). Titik pertemuan sinar-sinar bias disebut titik

fokus (titik api).

Arahkanlah sebuah lensa cembung pada sinar matahari,

kemudian letakkan di bawahnya secarik kertas. Aturlah

jarak kertas ke lensa sampai titik api lensa tepat pada kertas.

Diamkan beberapa saat. Apakah yang terjadi? Jika Matahari

cukup terik, sinar bias cahaya matahari akan membakar

kertas. Hal tersebut membuktikan bahwa titik fokus lensa

cembung bersifat nyata dan bernilai positif.

2. Lensa Cekung

Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya

berbentuk cekung lebih tipis dari bagian tepinya. Beberapa

bentuk lensa cekung diperlihat

kan pada Gambar 14.29

e, dan f. Bagaimanakah sifat-sifat lensa cekung? Untuk

mengetahuinya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 14.12.

Gambar 14.31

Lensa cembung bersifat

konvergen atau mengumpulkan

sinar.

Ayo Coba 14.12

Tujuan

Menentukan titik fokus (

) pada lensa cekung

Alat dan bahan

Beberapa lensa cekung, kotak cahaya, kisi sejajar, dan catu daya.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Rabalah beberapa lensa cekung. Apakah yang membedakannya

dengan lensa cembung?

Jatuhkan sinar sejajar pada lensa cekung rangkap (bikonkaf ).

Amati perjalanan sinar biasnya.

Pertanyaan

Ketika sinar sejajar dilewatkan pada lensa cekung, apakah

yang akan terjadi pada sinar biasnya?

Di manakah letak titik fokus lensa cekung?

Apakah titik api (titik fokus) tersebut dapat ditangkap oleh

layar?

Jadi, apakah sifat titik fokus lensa cekung tersebut?

297

Cahaya

Jika sinar-sinar sejajar dikenakan pada lensa cekung,

sinar-sinar biasnya akan menyebar seolah-olah berasal dari

satu titik yang disebut titik fokus.

Titik fokus lensa cekung berada pada sisi yang sama

dengan sinar datang sehingga titik fokus lensa cekung

bersifat maya atau semu dan bernilai negatif.

Jelaskan apa yang dimaksud dengan lensa?

Termasuk jenis lensa apakah kaca spion

pada kendaraan bermotor?

Bagaimana sifat-sifat lensa cekung dan

lensa cembung?

Gambar 14.32

Lensa cekung bersifat divergen

atau menyebarkan sinar.

Kerjakanlah di buku latihanmu.

Soal Penguasaan Materi 14.5

F. Bayangan pada Lensa

Ketika kamu menggunakan kacamata, lup, teropong,

atau alat lainnya yang menggunakan lensa, yang kamu lihat

adalah hasil pertemuan sinar-sinar bias. Bagaimanakah sifat-

sifat bayangan ini? Untuk mengetahuinya, lakukan dahulu

kegiatan Ayo Coba 14.13.

Ayo Coba 14.13

Tujuan

Mengamati bayangan pada lensa

Alat dan bahan

Sebuah lensa cembung dan lensa cekung.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Dekatlah masing-masing lensa pada tulisan di bukumu.

Geser-geserlah jarak antara tulisan dan lensa. Amati hasil yang

ditunjukkan masing-masing lensa.

Pertanyaan

Bandingkan bayangan yang terbentuk oleh lensa cembung dan

lensa cekung. Apakah terdapat perbedaan?

Apakah yang dapat kamu simpulkan dari kegiatan tersebut?

298

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Ketika kamu dekatkan lensa cembung pada jarak tertentu

ke tulisan di bukumu, kamu dapat melihat jelas tulisanmu

membesar. Akan tetapi, jika jarak lensa dan tulisanmu

diperbesar ternyata bayangan tidak terus membesar, tetapi

menghilang. Mengapa hal ini terjadi?

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua

permukaan lengkung sehingga pada lensa terdapat dua

titik fokus seperti diperlihatkan pada Gambar 14.33 dan

Gambar 14.34.

1. Pembentukan Bayangan

pada Lensa Cembung

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai

berikut.

Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan

dibiaskan melalui titik fokus

Sinar yang datang melalui titik fokus pasif

akan

dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.

Sinar yang melalui titik pusat optik (

) akan diteruskan

(tidak dibiaskan).

Gambar 14.33

Sketsa lensa cembung beserta

letak titik fokusnya.

Gambar 14.34

Sketsa lensa cekung beserta

letak titik fokusnya.

Gambar 14.35

Pembiasan sinar datang sejajar

sumbu utama pada lensa

cembung.

Gambar 14.36

Pembiasan sinar datang melalui

titik fokus pasif pada lensa

cembung.

Gambar 14.37

Sinar yang melalui titik pusat

lensa cembung tidak dibiaskan.

299

Cahaya

Sama halnya seperti ketika kamu melukis bayangan pada

cermin maka ketika melukis bayangan pada lensa cembung

pun cukup menggunakan dua sinar istimewa. Bayangan yang

tejadi merupakan hasil perpotongan sinar-sinar bias atau

perpanjangan sinar-sinar bias. Misalnya, benda diletakkan

pada jarak lebih besar daripada

. Di manakah bayangannya?

Perhatikan Gambar 14.38.

Lensa cembung

Sinar datang sejajar dengan sumbu utama (sinar a) akan

dibiaskan melalui titik fokus

(sinar c) dan sinar datang

melalui titik fokus

(sinar b) akan dibiaskan sejajar sumbu

utama (sinar d). Hasil perpotongan sinar-sinar bias (sinar

c dan d) membentuk satu titik ujung bayangan. Jika kamu

tarik garis tegak lurus dari sumbu utama ke titik itu akan

terbentuk bayangan nyata. Jika benda diletakkan pada jarak

lebih besar dari pada 2

, sifat bayangannya adalah nyata,

terbalik, dan diperkecil.

Bayangan pada lensa cembung untuk beberapa posisi

diperlihatkan pada Gambar 14.39 dan Gambar 14.40.

Jika benda diletakkan antara

dan 2

, sifat bayangan

nyata, terbalik, dan diperbesar.

Lensa cembung

Jika benda diletakkan pada jarak lebih kecil daripada

sifat bayangannya adalah maya, sama tegak, dan diperbesar.

Lensa cembung

Jika benda diletakkan pada titik

atau 2

bayangan yang

terbentuk seperti pada Gambar 14.41 dan Gambar 14.42.

Gambar 14.38

Jalannya garis-garis sinar pada

lensa cembung jika benda

diletakkan dengan jarak lebih

besar dari 2

Gambar 14.39

Bayangan benda yang

terbentuk jika benda

diletakkan di antara titik

dan 2

Gambar 14.40

Bayangan benda yang berada di

antara

dan

bersifat maya,

tegak, dan diperbesar.

300

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

Lensa cembung

2. Pembentukan Bayangan

pada Lensa Cekung

Seperti halnya pada lensa cembung, untuk menggambar

kan bayangan pada lensa cekung pun dapat digunakan

perjalanan tiga sinar istimewanya. Tiga sinar istimewa pada

lensa cekung adalah sebagai berikut.

Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan

seolah-olah dari titik fokus

Sinar datang menuju titik fokus pasif

akan dibiaskan

sejajar dengan sumbu utama.

Sinar datang melalui pusat lensa

akan diteruskan.

Gambar 14.41

Benda yang diletakkan di titik

fokus akan berada di tempat

yang jauh tidak terhingga.

Gambar 14.42

Benda yang diletakkan pada

titik 2

sifatnya nyata, terbalik,

dan diperbesar.

Gambar 14.43

Pembiasan sinar datang sejajar

sumbu utama pada lensa

cekung.

Gambar 14.44

Pembiasan sinar datang menuju

titik fokus pasif pada lensa

cekung.

Gambar 14.45

Sinar datang melalui pusat

lensa cekung akan diteruskan.

301

Cahaya

Untuk melukiskan bayangan pada lensa cekung cukup

digunakan dua berkas sinar istimewa saja. Perhatikan

Gambar 14.46 berikut.

Lensa cekung

Oleh karena benda harus diletakkan di depan lensa,

bayangan yang terjadi akan selalu sama, yaitu maya, sama

tegak, dan diperkecil.

3. Pembagian Ruang pada Lensa

Untuk memudahkan pemeriksaan bayangan, kamu dapat

membagi-bagi ruang benda dan ruang bayangan, yaitu:

Ruang

benda

III

Ruang

benda

Ruang

benda

Ruang

benda

Ruang

bayangan

Ruang

bayangan

Ruang

bayangan

Ruang

bayangan

III

Lensa Cembung

Aturan pemakaian ruang benda dan bayangan adalah

sebagai berikut.

Jumlah ruang benda dan ruang bayangan sama dengan 5

(lima).

Jika nomor ruang bayangan lebih besar dari ruang benda,

bayangan akan diperbesar.

Jika nomor ruang bayangan lebih kecil daripada ruang

benda, bayangan akan diperkecil.

Jika bayangan berada di belakang lensa, sifatnya nyata

dan terbalik.

Jika bayangan berada di depan lensa, sifatnya maya dan

sama tegak.

Gambar 14.46

Bayangan benda yang

terbentuk oleh lensa cekung

selalu bersifat maya, tegak, dan

diperkecil.

Gambar 14.47

Penomoran ruang pada lensa

cembung.

Sebuah benda diletakkan di ruang antara

dan 2

. Di manakah

letak bayangannya? Sebutkan sifat-sifatnya.

Penyelesaian:

Ruang benda berada di antara

dan 2

berarti ruang II. Agar jumlah

ruang benda dan ruang bayangan sama dengan 5, berarti bayangan

ada di ruang III. Oleh karena ruang bayangan lebih besar dari ruang

benda, bayangan memiliki sifat nyata, terbalik, dan diperbesar.

Contoh Soal 14.6

302

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

G. Dispersi Cahaya

Kamu akan melihat suatu benda sesuai dengan warnanya

ketika cahaya matahari atau cahaya putih mengenai benda

tersebut. Akan tetapi, kamu tidak akan melihat warna

sebenarnya jika yang dikenakan padanya adalah cahaya

warna lain. Mengapa demikian? Warna benda akan terlihat

ketika ada warna cahaya tertentu yang dipantulkan ke mata

kamu. Kamu akan melihat orang memakai baju berwarna

merah apabila dari baju orang tersebut ada warna merah yang

dipantulkan ke mata kamu. Kamu akan melihat daun pisang

berwarna hijau jika daun pisang tersebut memantulkan

warna hijau ke matamu.

Kamu dapat melihat warna sebuah benda ketika

cahaya matahari menerangi suatu benda. Semua warna

cahaya, seperti merah, kuning, biru, jingga, atau hijau dapat

dibedakan oleh mata kamu ketika matahari meneranginya.

Hal ini menunjukkan bahwa cahaya matahari memiliki

semua warna cahaya. Cahaya seperti ini disebut cahaya

polikromatik. Bagaimana membuktikannya? Marilah kita

lakukan kegiatan Ayo Coba 14.14.

Dari bayangan-bayangan yang terbentuk

pada Gambar 14.42 sampai Gambar 14.44,

gambar manakah yang merupakan fungsi

dari kaca pembesar (lup)?

Di manakah letak bayangan jika benda

diletakkan di titik fokus? Gambarkan.

Kerjakanlah di buku latihanmu.

Soal Penguasaan Materi 14.6

Ayo Coba 14.14

Tujuan

Mengamati perjalanan sinar pada lensa

Alat dan bahan

Kotak cahaya, catu daya, dan prisma.

Cara kerja

Sediakan alat dan bahan.

Peganglah sebuah prisma dan arahkan pada sinar matahari.

Tangkaplah sinar bias dari prisma oleh kertas putih. Amati

hasilnya.

Jatuhkan seberkas cahaya pada prisma dan tangkaplah sinar

biasnya oleh kertas putih. Amati yang terjadi.

303

Cahaya

Ketika cahaya putih (polikromatik) dilewatkan pada

prisma, ternyata sinar biasnya akan terurai menjadi beberapa

cahaya yang dikenal dengan warna pelangi. Warna pelangi yang

terbentuk membentuk deretan warna kontinu. Kadangkala,

kamu tidak dapat membedakan batas satu dengan yang lainnya.

Hasil pengamatan menunjukkan ada tujuh warna cahaya yang

diuraikan, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan

ungu. Penguraian warna putih menjadi warna-warna cahaya

pembentuknya disebut dispersi cahaya.

Sumber

Dokumentasi Penerbit

Pertanyaan

Apakah yang terjadi ketika cahaya polikromatik melewati

prisma?

Warna apakah yang kamu lihat?

Apa yang dapat kamu simpulkan dari hasil pengamatanmu?

Gambar 14.48

Penguraian cahaya atau dispersi

cahaya pada prisma.

Apa yang dimaksud dengan dispersi?

Jelaskan perbedaan antara cahaya mono

kromatik dan cahaya polikromatik.

Kerjakanlah di buku latihanmu.

Soal Penguasaan Materi 14.7

304

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

•

Cahaya merambat lurus menyebabkan

terjadinya bayang-bayang benda tidak

tembus cahaya.

•

Hukum Pemantulan Cahaya:

besar sudut datang sama dengan

besar sudut pantul;

sinar datang, sinar pantul, dan garis

normal terletak pada satu bidang datar.

•

Pemantulan baur disebabkan oleh bidang

pantul yang tidak rata sehingga cahaya yang

terpantul menjadi berbaur ke segala arah.

•

Pemantulan teratur disebabkan oleh

bidang pantul yang rata sehingga cahaya

yang dipantulkan menjadi sejajar.

•

Cermin cekung bersifat konvergen, yaitu

mengumpulkan berkas-berkas cahaya yang

dipantulkannya.

•

Pembentukan bayangan pada cermin

cekung akan berpotongan di satu titik

yang dinamakan titik fokus.

• Titik fokus cermin cekung berada di depan

cermin dan bersifat nyata.

•

Cermin cembung bersifat divergen, yaitu

berkas cahaya yang dipantulkan akan menyebar.

•

Bayangan yang dibentuk cermin cembung

di manapun bendanya diletakkan, asalkan

di depan cermin, memiliki sifat maya,

tegak, dan diperkecil.

• Pada cermin cekung dan cermin cembung,

hubungan antara jarak benda, jarak

bayangan, dan tititk fokus adalah:

•

Pembiasan cahaya adalah peristiwa

pembelokan berkas cahaya melewati dua

medium yang berbeda.

•

Hukum Snellius pertama menyatakan:

sinar datang, sinar bias, dan garis

normal terletak pada satu bidang

datar.

sinar datang dari medium kurang

rapat menuju medium lebih rapat akan

dibiaskan mendekati garis normal dan

sinar datang dari medium lebih rapat

ke medium kurang rapat akan dibias

kan menjauhi garis normal.

•

Perbandingan kecepatan cahaya di udara

dan kecepatan cahaya di medium disebut

indeks bias.

•

Sudut penyimpangan sinar datang dengan

sinar bias yang keluar dari prisma ke udara

disebut sudut deviasi.

•

Lensa cembung bersifat konvergen.

• Titik fokus lensa cembung bersifat maya.

•

Alat yang menggunakan lensa cembung

adalah lup, kamera, dan mikroskop.

•

Lensa cekung bersifat divergen atau

menyebarkan sinar.

• Titik fokus lensa cekung bersifat maya.

• Peristiwa terurainya warna putih menjadi

tujuh warna cahaya disebut dispersi.

Refleksi

Selamat, kamu telah selesai mempelajari

Bab Cahaya. Sangat menarik, bukan? Dapat kamu

bayangkan apabila tidak ada cahaya? Kehidupan

tidak akan berjalan sebagaimana mestinya.

Manusia yang dilengkapi oleh Tuhan dengan

kemampuan berkreasi telah menciptakan banyak

hal dari sifat yang dimiliki cahaya, seperti alat-alat

optik yang akan kamu pelajari di Bab 15.

Adakah materi di Bab ini yang belum kamu

mengerti? Ayo baca kembali hingga kamu benar-

benar paham. Lengkapi pemahamanmu dengan

membaca literatur-literatur dari buku, majalah,

koran, dan internet. Diskusikan materi bab ini

dengan teman-temanmu yang lain. Kalian pasti

akan menemukan sesuatu tentang cahaya yang

tidak diajarkan di kelas. Selamat belajar.

Rangkuman

305

Cahaya

Berikut ini merupakan bunyi hukum

pemantulan:

sinar datang, sinar pantul, dan garis

normal terletak pada satu bidang datar ;

sinar datang dan sinar pantul

memiliki arah yang sama;

sudut sinar datang sama dengan

sudut sinar pantul.

Pernyataan yang benar adalah ....

1, 2, dan 3

1 dan 2

1 dan 3

2 dan 3

Bayang-bayang umbra terjadi karena ....

sumber cahaya kecil sehingga berkas

cahaya dapat dianggap sebagai

sebuah titik

sumber cahaya sama dengan titik

sumber cahaya lebih besar daripada

benda

sumber cahaya lebih jauh daripada

benda

Apabila cahaya mengenai permukaan

yang tidak rata ....

cahaya akan dipantulkan teratur

cahaya akan diserap

cahaya akan dipantulkan baur

cahaya akan dibelokkan

Bayangan yang terbentuk dari cermin

datar adalah ....

bayangan maya

bayangan nyata

bayangan sejati

bayang-bayang

Seberkas sinar datang dari udara (

= 1)

dengan sudut 45

terhadap garis normal.

Jika diketahui sudut bias sinar adalah 30

indeks bias medium tersebut adalah ....

Cahaya matahari yang datang pada cermin

cekung sejajar dengan sumbu utama ....

akan dikumpulkan pada titik fokus

akan dikumpulkan pada titik keleng

kungan cermin

akan dipantulkan sejajar

akan dipantulkan tidak beraturan

Sinar-sinar sejajar yang jatuh pada cermin

cekung akan dikumpulkan pada satu

titik. Hal ini membuktikan bahwa cermin

cekung bersifat ....

divergen

menyebarkan sinar

konvergen

membiaskan cahaya

Lensa yang memiliki sifat menyebarkan

berkas cahaya adalah ....

lensa cekung

lensa cembung

lensa cembung datar

lensa bikonveks

Jika sebuah benda berada di ruang II

cermin cekung (antara

dan 2

), sifat

bayangan yang terjadi adalah ....

maya, diperbesar, terbalik, di belakang

lensa

nyata, diperkecil, terbalik, di depan

lensa

maya, diperkecil, tidak terbalik, di

depan lensa

nyata, diperbesar, terbalik, di belakang

lensa

10.

Agar benda pada cermin cekung dihasilkan

sifat bayangan maya dan diperbesar maka

harus di letakkan di ....

A. Pilihlah jawaban yang paling tepat.

Kerjakanlah di buku latihanmu

es Kompetensi Bab 14

306

Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

B. Selesaikan soal-soal berikut dengan benar.

Sebutkan contoh dalam kehidupan

sehari-hari yang memperlihatkan

bahwa cahaya merambat lurus.

Bagaimana cara membuktikan bahwa

cahaya merambat lurus?

Jelaskan terjadinya bayang-bayang umbra

dan bayang-bayang penumbra.

Apakah kegunaan cermin cekung dan cermin

cembung dalam kehidupan sehari-hari?

Menurutmu, termasuk dalam jenis gelombang apakah cahaya itu? Apakah gelombang longitudinal

atau gelombang transversal? Bagaimana cara kamu membuktikannya?

Lukislah bayangan benda pada lensa

cembung apabila benda diletakkan:

antara

dan

antara

dan 2

lebih besar daripada 2

Sebutkan sifat bayangan yang terjadi.

Terangkan terjadinya dispersi pada prisma?

antara

dan

di titik

antara

dan

di titik

11.

Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh

cermin cembung adalah

(1) nyata

(2) tegak

(3) sama besar

(4) maya

Pernyataan di atas yang benar adalah ....

(1) dan (2)

(1) dan (3)

(2) dan (4)

(4) saja

12. Sudut deviasi adalah ....

sudut antara sinar datang dan sinar

bias pada prisma

sudut antara sinar datang dan sinar

bias pada kaca plan paralel

sudut antara perpanjangan sinar datang

dan perpanjangan sinar bias akhir

sudut antara perpanjangan sinar bias

pertama dan sinar bias akhir

13. Sifat lensa cembung adalah ....

mengumpulkan sinar

membuat bayangan nyata

membuat bayangan maya

menyebarkan sinar

14.

Berikut ini merupakan penggunaan lensa

cembung,

kecuali

....

kaca pembesar

kacamata

mikroskop

lampu sorot

15.

Penguraian warna putih menjadi warna-

warna cahaya pembentuknya disebut ....

dispersi cahaya

difraksi cahaya

refleksi cahaya

refraksi cahaya

C. Jawablah soal tantangan berikut dengan tepat.