Halaman
CAHAYA
BAB
22
Oh, itu karena kaca
spion terbuat dari
cermin cembung dan
bukan dari cermin datar
seperti cermin yang kita
pakai ini.
Oh, jadi
begitu, ya?
Aku baru
tahu,
lho
!
Wah, asyik sekali.
Setelah mempelajari bab
ini, kita akan memahami
sifat-sifat cahaya dan
hubungannya dengan
cermin dan lensa.
Benarkah? Kalau
kamu mau tahu lebih
banyak, hari ini kita
akan belajar tentang
cahaya.
Kita akan mempelajari
pemantulan pada cermin dan
pembiasan pada lensa. Kita
akan mempelajari jalannya
sinar dan pembentukan
bayangan pada cermin dan
lensa.
Waduh rambutku
masih
aja
acak-acakan,
padahal tadi aku sudah
berkaca di spion. Eh,
kok
bayangan kita di kaca
spion terlihat lebih
kecil, ya?
284
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
P
erhatikanlah gambar di atas! Saat seseorang bercermin, bayangan orang tersebut akan tampak
jika ada cahaya yang mengenai orang tersebut. Namun, jika lampu mati atau dalam keadaan
gelap gulita maka bayangan orang tersebut tidak dapat terlihat. Jadi, cahaya memiliki peran penting
dalam kehidupan. Dengan cahaya, kita dapat melihat seluruh alam semesta dan mensyukuri nikmat
Tuhan. Apakah sebenarnya cahaya itu? Untuk mengetahui lebih banyak tentang cahaya, mari kita
pelajari materi berikut dengan saksama!
Kata kunci:
cahaya – pemantulan – pembiasan – cermin – lensa – sifat bayangan
Gambar 22.1
Bayangan orang dapat muncul pada cermin karena ada cahaya yang mengenainya
A.
Pengertian Cahaya
Definisi cahaya telah berkembang dari masa ke masa. Berikut ini adalah
beberapa teori tentang cahaya yang dikemukakan oleh para ilmuwan. Isaac
Newton menyatakan bahwa cahaya adalah partikel-partikel kecil yang disebut
korpuskel. Bila suatu sumber cahaya memancarkan cahaya maka partikel-partikel
tersebut akan mengenai mata dan menimbulkan kesan akan benda tersebut.
Ilmuwan lain, yaitu Huygens, menyatakan bahwa cahaya merupakan gelom-
bang, karena sifat-sifat cahaya mirip dengan sifat-sifat gelombang bunyi. Perbedaan
antara gelombang cahaya dan gelombang bunyi terletak pada panjang gelombang
dan frekuensinya. Sedangkan Maxwell menyatakan bahwa sesungguhnya cahaya
merupakan gelombang elektromagnetik karena kecepatan gelombang
elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya, yaitu sebesar 3 × 10
8
m/s.
Gelombang elektromagnetik tercipta dari perpaduan antara kuat medan listrik dan
kuat medan magnet yang saling tegak lurus. Gelombang elektromagnetik juga
termasuk gelombang transversal, yang ditunjukkan dengan peristiwa polarisasi.
Gerbang
Dok. Penerbit
285
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Berdasarkan penelitian-penelitian lebih lanjut,
cahaya
merupakan suatu
gelombang elektromagnetik yang dalam kondisi tertentu dapat berkelakuan seperti
suatu partikel. Sebagai sebuah gelombang, cahaya dapat dipantulkan dan
dibiaskan, serta mengalami polarisasi dan interferensi. Pada pembelajaran kali
ini, kamu akan mempelajari sifat cahaya sebagai gelombang elektromagnetik,
yaitu pemantulan dan pembiasan cahaya pada cermin dan lensa.
Sebagai suatu gelombang, cahaya memiliki arah rambatan tertentu.
Bagaimana arah rambatan cahaya? Untuk mengetahui arah rambat cahaya,
lakukanlah kegiatan berikut!
Praktikum 1
Arah Rambat Cahaya
A. Tujuan
Mengetahui arah rambatan cahaya.
B. Alat dan Bahan
1. Meja
1 buah
2. Lampu senter
1 buah
3. Kertas
2 lembar
4. Penyangga kertas
2 buah
C. Langkah Kerja
1. Letakkan 2 lembar kertas dengan penyangga di atas meja, seperti gambar di atas!
2. Buatlah lubang kecil pada masing-masing kertas!
3. Nyalakan senter dan arahkan ke kedua kertas tersebut!
4. Amatilah cahaya senter dari sisi lain kertas!
5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! Sampaikan hasil kesimpulanmu di depan
kelas untuk didiskusikan bersama kelompok lain dan gurumu!
6. Jangan lupa mengembalikan semua alat dan bahan yang telah selesai kamu gunakan!
B.
Pemantulan Cahaya
Sifat gelombang cahaya
yang paling sering kita temui
adalah
pemantulan cahaya
.
Perhatikan kembali gambar
22.1 di depan! Bayangan orang
yang bercermin akan tampak
karena cermin memantulkan
cahaya yang mengenainya. Pemantulan cahaya ada dua macam, yaitu
pemantulan teratur dan pemantulan baur. Perhatikan gambar di atas!
Gambar 22.2
(a) pemantulan teratur dan (b) pemantulan baur
(a)
(b)
Cahaya
Pemantulan
Cahaya
286
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Pemantulan baur
terjadi pada permukaan pantul yang tidak rata, misalnya
dinding dan kayu. Ketika cahaya mengenai permukaan pantul yang tidak rata
maka cahaya tersebut dipantulkan dengan arah yang tidak beraturan. Pemantulan
baur dapat mendatangkan keuntungan sebagai berikut.
1. Tempat yang tidak terkena cahaya secara langsung masih terlihat terang.
2. Berkas cahaya pantulnya tidak menyilaukan.
Pemantulan teratur
terjadi pada permukaan pantul yang mendatar atau rata.
Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan pantul yang rata, seluruh cahaya
yang datang akan dipantulkan dengan arah yang teratur. Pemantulan teratur
bersifat menyilaukan, namun ukuran bayangan yang terbentuk sesuai dengan
ukuran benda. Pemantulan teratur biasa terjadi pada cermin. Cermin merupakan
alat yang dapat memantulkan hampir seluruh cahaya yang mengenainya. Cermin
ada tiga macam, yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.
Diskusi
Diskusikan dengan teman sebangkumu jenis-jenis pemantulan yang terjadi di sekitarmu!
Golongkan jenis pemantulan yang kalian diskusikan ke dalam pemantulan teratur atau
pemantulan baur! Sebutkan pula manfaat dan kelemahan dari pemantulan teratur dan
baur dalam kehidupan sehari-hari!
1. Pemantulan pada Cermin Datar
Cermin datar menghasilkan pemantulan teratur. Oleh karena itu,
bayangan yang dihasilkan dapat digambarkan. Untuk mempelajari
pemantulan pada cermin datar, perhatikan gambar peristiwa pemantulan
pada alat cakra optik di samping!
Berdasar pengamatan dengan menggunakan cakra optik, Snellius
menyimpulkan hal-hal berikut.
a. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang
datar.
b. Sudut datang sama dengan sudut pantul.
Pernyataan Snellius tersebut dikenal dengan
hukum pemantulan cahaya
(sinar).
Dengan menggunakan hukum pemantulan yang dikemukakan
Snellius, jalannya sinar pada cermin datar dapat digambarkan seperti
gambar 22.4 di samping. Dari gambar di samping, dapat disimpulkan
bahwa sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin datar adalah maya,
tegak, dan sama besar. Sifat bayangan cermin datar bersifat maya karena
bayangan tersebut diperoleh dari hasil perpotongan perpanjangan sinar
pantul. Bayangan yang terbentuk oleh cermin datar juga bersifat tegak
dan sama besar karena bayangan yang dibentuk sama persis letak dan
ukurannya dengan letak dan ukuran benda.
Gambar 22.3
Peman-
tulan pada cakra optik
Gambar 22.4
Jalannya
sinar pada cermin datar
Hukum Peman-
tulan Cahaya
Pemantulan
Teratur
Pemantulan
Baur
sinar
pantul
garis
normal
sinar
datang
B
A
B’
A’
287
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Jika dua buah cermin datar disusun sehingga membentuk sudut
D
maka
akan diperoleh beberapa buah bayangan. Banyak bayangan yang terbentuk
antara dua cermin dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.
n
=
D
q
360
– 1
. . . (22.1)
Keterangan:
n
: banyaknya bayangan yang terbentuk
D
: sudut yang diapit oleh kedua cermin
Untuk dapat lebih memahami penerapan rumus di atas, simaklah contoh
soal berikut, kemudian kerjakan pelatihan di bawahnya!
Contoh Soal
Sebuah benda terletak di antara dua cermin datar yang membentuk sudut sebesar 90°.
Tentukan banyaknya bayangan yang terjadi!
Penyelesaian:
Diketahui:
D
= 90
o
Ditanyakan:
n
= ...?
Jawab :
n
=
D
q
360
– 1
n
=
q
360
90
– 1
n
= 3 buah
Jadi, banyak bayangan yang dibentuk oleh kedua cermin tersebut ada 3 buah.
Kerja Mandiri
Kerjakan soal berikut dengan tepat!
1. Tentukan banyaknya bayangan yang terjadi jika dua cermin datar disusun sehingga
mengapit sudut 45°!
2. Jika dua cermin datar membentuk 5 buah bayangan, tentukan sudut yang dibentuk
oleh kedua cermin!
2. Pemantulan pada Cermin Cekung
Cermin cekung
adalah cermin yang permukaan pantulnya melengkung
ke dalam. Perhatikan gambar 22.5 berikut! Cermin cekung mempunyai
bagian-bagian sebagai berikut.
Cermin
Cekung
288
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
a. P : titik pusat kelengkungan cermin
b. F : titik fokus
c. O : titik pusat permukaan cermin
d. OF : jarak fokus, panjangnya
1
2
jari-jari kelengkungan cermin (
f
)
e. OP : sumbu utama cermin
f.
R
1
, R
2
, dan R
3
: ruang di depan cermin
g. R
4
: ruang di belakang cermin
Cermin cekung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a. Cermin cekung akan memantulkan sinar-sinar sejajar menuju titik
fokusnya.
b. Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya atau disebut konvergen.
Ada tiga buah sinar istimewa pada cermin cekung. Ketiga sinar istimewa
tersebut dilukiskan pada gambar berikut.
Gambar 22.5
Bagian-bagian
cermin cekung
(a)
(b)
(c)
Gambar 22.6
Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b) sinar
datang melalui titik fokus, dan (c) sinar datang melalui pusat kelengkungan
Dari gambar 22.6 di atas, dapat diketahui bahwa:
a. sinar datang yang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus,
b. sinar datang yang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama, dan
c. sinar datang yang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui
jalan semula.
Untuk melukiskan bayangan pada cermin cekung digunakan dua sinar
istimewa. Perpotongan dua sinar istimewa tersebut merupakan letak
bayangan benda. Sifat bayangan yang terbentuk oleh cermin cekung
tergantung pada letak benda dan letak bayangan.
a. Benda di R
3
dan bayangan di R
2
maka sifat bayangannya adalah nyata,
terbalik, dan diperkecil.
b. Benda di R
2
dan bayangan di R
3
maka sifat bayangannya adalah nyata,
terbalik, dan diperbesar.
c. Benda di titik P dan bayangan di titik P maka sifat bayangannya adalah
nyata, terbalik, dan sama besar.
d. Benda di R
1
dan bayangan di R
4
maka sifat bayangannya maya, tegak,
dan diperbesar.
e. Benda di titik fokus maka tidak terjadi bayangan.
Persamaan yang berlaku untuk cermin cekung adalah sebagai berikut.
c
11 1
=+
f ss
fR
1
=
2
. . . (22.2)
R
3
R
1
R
2
R
4
P FO
P
FO
P
FO
P
FO
289
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Sedangkan perbesaran cermin cekung dapat ditentukan dengan rumus
berikut.
cc
==
sh
M
sh
. . . (22.3)
Keterangan:
f
: fokus cermin (cm atau m)
s
: jarak benda ke cermin (cm atau m)
s
'
: jarak bayangan ke cermin (cm atau m)
R
: jari-jari (cm atau m)
h
'
: tinggi bayangan (cm atau m)
h
: tinggi benda (cm atau m)
M
: perbesaran
Sifat bayangan yang terbentuk pada cermin cekung juga dapat ditentukan
dengan cara berikut.
a. Jika
s
'
bernilai (+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik, namun jika
s
'
bernilai (-) maka bayangan bersifat maya dan tegak.
b. Jika
M
> 1 maka bayangan diperbesar. Jika
M
= 1 maka bayangan sama
besar dengan benda. Jika
M
< 1 maka bayangan diperkecil.
Untuk dapat lebih memahami materi di atas, simaklah contoh soal berikut!
Contoh Soal
Sebuah benda setinggi 1 cm di depan cermin cekung dengan fokus 2 cm. Jika benda
berada pada jarak 4 cm di depan cermin, tentukan :
a. jarak bayangan,
b. perbesaran,
c. tinggi bayangan,
d. sifat bayangan, dan
e. gambar jalannya sinar!
Penyelesaian:
Diketahui:
h
= 1 cm
f
= 2 cm
s
= 4 cm
Ditanyakan:
a.
s
'
=...?
b.
M
=...?
c.
h
'
=...?
d. Sifat bayangan =...?
e. Lukisan jalannya sinar =...?
Jawab:
a.
c
f ss
11 1
=+
290
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
c
s
111
=+
24
c
s
111
=
24
c
s
211
=
44
c
s
11
=
4
c
s
= 4 cm
Jadi, jarak bayangannya 4 cm di depan cermin.
b.
M
=
c
s
s
M
=
4
4
M
= 1 kali
Jadi, perbesaran cermin tersebut adalah 1 kali.
c.
M
=
c
h
h
1 =
c
h
1
h
'
= 1 cm
Jadi, tinggi bayangan benda tersebut adalah 1 cm.
d. Sifat bayangan:
-
karena
s
'
bernilai positif (+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik.
-
karena
M
= 1 maka bayangan sama besar dengan benda.
e. Lukisan jalannya sinar pada cermin tersebut adalah sebagai berikut.
3. Pemantulan pada Cermin Cembung
Cermin cembung
adalah cermin yang
permukaan pantulnya melengkung ke luar.
Perhatikan gambar 22.7 di samping! Cermin
cembung mempunyai bagian-bagian sebagai
berikut.
Gambar 22.7
Bagian-bagian
cermin cembung
PF
PF
O
Cermin
Cembung
291
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
a. P : titik pusat kelengkungan cermin
b. F : titik fokus
c. O : titik pusat permukaan cermin
d. OF : jarak fokus, panjangnya
1
2
jari-jari kelengkungan cermin (
f
)
e. OP : sumbu utama cermin
Cermin cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a. Berkas sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal
dari titik fokus.
b. Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya atau disebut divergen.
Ada tiga buah sinar istimewa pada cermin cembung. Ketiga sinar istimewa
tersebut dilukiskan pada gambar berikut.
Gambar 22.8
Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b) sinar
datang menuju titik fokus, dan (c) sinar datang menuju pusat kelengkungan cermin
(a)
(b)
c)
Berdasarkan gambar di atas, dapat diketahui bahwa sinar-sinar istimewa
pada cermin cembung adalah sebagai berikut.
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari
titik fokus.
b. Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.
c. Sinar datang menuju pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan melalui
sinar datang.
Untuk menentukan letak dan sifat bayangan pada cermin cembung,
digunakan dua buah sinar istimewa. Sifat bayangan yang terbentuk oleh
cermin cembung sama dengan sifat bayangan pada cermin cekung.
Persamaan yang berlaku pada cermin cembung juga sama dengan
persamaan pada cermin cekung, yaitu:
c
f ss
11 1
=+
M
=
c
s
s
=
c
h
h
Perbedaan persamaan cermin cekung dan cermin cembung terletak
pada nilai fokus kedua cermin. Fokus cermin cekung bernilai positif (+),
sedangkan fokus cermin cembung bernilai negatif (-).
Untuk lebih memahami materi di atas, simaklah contoh soal berikut
dengan baik! Setelah kamu memahami contoh soal tersebut, kerjakan
pelatihan di bawahnya!
PF
O
PF
O
PF
O
292
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Contoh Soal
Sebuah benda setinggi 3 cm berada pada jarak 5 cm di depan cermin cembung dengan
fokus 5 cm. Tentukan:
a. jarak bayangan,
b. perbesaran,
c. tinggi bayangan,
d. sifat bayangan, dan
e. lukisan jalannya sinar!
Penyelesaian:
Diketahui:
h
= 3 cm
s
= 5 cm
f
= -5 cm
Ditanyakan:
a.
s
'
= . . .?
d. Sifat bayangan = . . .?
b.
M
= . . .?
e. Jalannya sinar = . . .?
a.
h
'
= . . .?
Jawab:
a.
c
f ss
11 1
=+
c
s
1 11
=+
-5 5
c
s
1 11
=
-5
5
c
21
=
5
-
s
s
'
=
5
-
2
cm = -2,5 cm
Jadi, jarak bayangannya 2,5 cm di belakang cermin.
b.
M
=
c
s
s
=
-2, 5
5
=
1
2
Jadi, perbesaran cermin tersebut adalah
1
2
.
c.
M
=
c
h
h
1
2
=
c
h
3
293
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Kerja Berpasangan
h
'
=
3
2
cm = 1,5 cm
Jadi, tinggi bayangannya 1,5 cm.
d. Sifat bayangan:
-
karena
s
'
bernilai negatif (-) maka bayangan bersifat maya dan tegak.
-
karena
M
=
1
2
maka bayangan diperkecil.
e. Lukisan jalannya sinar pada cermin tersebut adalah sebagai berikut.
Kerjakan bersama teman sebangkumu!
1. Sebuah benda berada pada jarak 8 cm di depan cermin cekung dengan fokus 5 cm,
tentukan jarak bayangan!
2. Jika suatu benda berada di depan cermin cekung dengan fokus 20 cm sehingga
terbentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar 2 kali maka tentukan jarak benda
ke cermin!
3. Sebuah benda berada pada jarak 4 cm di depan cermin cembung dengan fokus 20
cm, tentukan jarak dan sifat bayangan!
4. Suatu benda berada di depan cermin cembung dengan fokus 10 cm. Jika bayangan
yang dihasilkan oleh benda bersifat maya, tegak, dan diperkecil
1
2
kali semula, tentukan
jarak benda!
5. Sebutkan pemanfaatan cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung sehari-
hari!
C.
Pembiasan Cahaya
Ketika suatu berkas sinar melalui dua buah medium yang berbeda ke-
rapatannya maka sinar tersebut akan dibelokkan. Peristiwa pembelokkan sinar
tersebut dikenal sebagai pembiasan. Untuk lebih memahami peristiwa
pembiasan
cahaya
, lakukan kegiatan berikut!
PF
O
B’
A’
B
A
Pembiasan
Cahaya
294
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Pembiasan Cahaya
A. Tujuan
Mengamati peristiwa pembiasan.
B. Alat dan Bahan
1. Gelas berisi air
1 buah
2. Pensil
1 buah
C. Langkah Kerja
1. Masukkan pensil ke dalam gelas berisi air!
2. Amati bentuk pensil setelah dimasukkan ke dalam air!
3. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! Sampaikan hasil
kesimpulanmu di depan kelas untuk didiskusikan bersama
kelompok lain dan gurumu!
4. Kembalikan semua alat dan bahan yang telah selesai kamu
gunakan ke tempat semula!
Sebelumnya telah disebutkan bahwa pembiasan cahaya terjadi jika cahaya
tersebut melalui dua medium yang berbeda kerapatannya. Pada percobaan di
atas, cahaya merambat dari udara menuju air. Kerapatan air lebih besar daripada
kerapatan udara, akibatnya pensil yang berada di dalam air tampak patah.
Pembelokan ini terjadi karena cepat rambat cahaya dalam medium satu dengan
yang lain berbeda-beda. Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa
dan cepat rambat cahaya dalam medium disebut
indeks bias
dan dirumuskan
sebagai berikut.
n
c
c
n
=
. . . (22.4)
Keterangan:
n
: indeks bias
c
: cepat rambat cahaya di ruang hampa (3 · 10
8
m/s)
c
n
: cepat rambat cahaya dalam medium (m/s)
Pada pembiasan berlaku
hukum Snellius tentang pembiasan
,
yang berbunyi sebagai berikut.
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu
bidang datar.
2. Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar
bias pada bidang batas merupakan bilangan tetap yang disebut
indeks bias relatif
.
Untuk lebih memahami hukum Snellius tentang pembiasan,
perhatikan gambar di samping!
Gambar 22.9
Sinar datang, garis nor-
mal, dan sinar bias terletak dalam satu
bidang datar
Praktikum 2
Indeks Bias
Hukum Snellius
tentang Pem-
biasan
sinar datang
garis normal
bidang batas
r
i
sinar bias
295
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Sudut sinar datang (
i
) adalah sudut antara sinar datang dan garis normal.
Sudut sinar bias (
r
) adalah sudut antara sinar bias dan garis normal. Garis normal
(
N
) adalah garis tegak lurus pada bidang batas antara dua medium.
Besar sudut bias akan lebih kecil dibanding sudut datang, jika sinar datang
dari medium renggang ke medium rapat. Namun sebaliknya, jika sinar datang
dari medium rapat ke renggang maka sudut bias akan lebih besar dibandingkan
dengan sudut datang.
Untuk mengamati peristiwa pembiasan cahaya, dapat digunakan sebuah
lensa.
Lensa
adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau
bidang lengkung dan bidang datar. Lensa ada dua macam, yaitu lensa cekung
dan lensa cembung.
1. Pembiasan pada Lensa Cekung
Lensa cekung atau lensa konkaf
merupakan lensa yang bersifat menyebar-
kan cahaya sehingga disebut sebagai lensa
divergen. Jari-jari kelengkungan lensa
cekung bernilai negatif. Bagian-bagian dari
lensa cekung dapat kamu perhatikan pada
gambar di samping.
a. O: titik pusat lensa
b. F
1
: titik fokus permukaan lensa cekung 1
c. F
2
: titik fokus permukaan lensa cekung 2
Ada beberapa macam lensa cekung, yaitu lensa konveks konkaf,
lensa plan konkaf, dan lensa bikonkaf. Perhatikan gambar 22.11 di
samping! Lensa konveks konkaf adalah lensa yang salah satu
permukaannya berbentuk bidang cekung dan permukaan lainnya
berbentuk bidang cembung. Lensa plan konkaf adalah lensa cekung
yang salah satu permukaannya berbentuk bidang datar. Sedangkan
lensa bikonkaf adalah lensa cekung yang kedua permukaannya berupa
bidang cekung. Lensa cekung memiliki tiga sinar istimewa. Perhatikan
gambar berikut!
Gambar 22.10
Bagian-bagian lensa
cekung
Gambar 22.11
Macam-macam
lensa cekung
(a)
(b)
(c)
Gambar 22.12
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b) sinar
datang melalui pusat optik, dan (c) sinar datang menuju titik fokus
2F
1
F
1
OF
2
2F
2
konveks
konkaf
plan
konkaf
bikonkaf
2F
1
F
1
OF
2
2F
2
(-)
2F
1
F
1
OF
2
2F
2
(-)
2F
1
F
1
OF
2
2F
2
(-)
Sinar-sinar istimewa tersebut adalah sebagai berikut.
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari
titik fokus.
b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
Persamaan yang berlaku pada lensa cekung adalah sebagai berikut.
Lensa
(-)
Lensa Cekung
296
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
c
1 11
=
ss f
. . . (22.5)
Perbesaran pada lensa cekung dapat dicari dengan menggunakan rumus:
cc
=
sh
M=
sh
Sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cekung sama dengan sifat bayangan
pada cermin.
Lensa cekung memiliki kemampuan untuk menyebarkan sinar.
Kemampuan ini disebut
kekuatan lensa
. Semakin kecil jarak fokus lensa,
semakin besar kekuatan lensa untuk menyebarkan sinar. Kekuatan lensa
cekung dirumuskan sebagai berikut.
P=
f
1
. . . (22.6)
Keterangan:
P
: kekuatan lensa (dioptri)
f
: fokus lensa (m)
Untuk membantumu memahami penerapan matematis rumus-rumus
di atas, simaklah contoh soal berikut!
Contoh Soal
1. Sebuah benda setinggi 1 cm berada di depan lensa cekung dengan fokus 2 cm. Jika
jarak benda 4 cm maka tentukanlah:
a. jarak bayangan,
b. perbesaran,
c. tinggi bayangan,
d. sifat, dan
e. lukis jalannya sinar!
Penyelesaian:
Diketahui:
s
= 4 cm
h
= 1 cm
f
= 2 cm
Ditanyakan:
a. s
'
=...?
b. M
=...?
c. h
'
=...?
d. Sifat bayangan =...?
e. Jalannya sinar =...?
Jawab:
a.
c
f ss
11 1
=+
Kekuatan
Lensa
297
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
c
s
1 11
=+
-2
4
c
s
1 11
=
-2
4
c
31
-=
4
s
s
'
=
4
-
3
cm = -1,3 cm
Jadi, jarak bayangannya 1,3 cm di belakang lensa.
b.
M
=
c
s
s
M
=
-1, 3
4
M
=
1
3
kali
Jadi, perbesaran lensa tersebut adalah
1
3
.
c.
M
=
c
h
h
1
3
=
c
h
1
h
'
=
1
3
cm = 0,3 cm
Jadi, tinggi bayangannya 0,3 cm.
d. Sifat:
-
karena
s
'
(-) maka bayangan bersifat maya dan tegak.
-
karena
M
=
1
3
maka bayangan lebih kecil (diperkecil).
e. Lukisan jalannya sinar pada lensa cekung tersebut adalah sebagai berikut.
A
A’
2F
1
F
1
B
B’
2F
2
F
2
298
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
2. Sebuah lensa cekung mempunyai fokus 20 cm. Tentukan kekuatan lensanya!
Penyelesaian:
Diketahui:
f
= 20 cm
Ditanyakan:
P
= . . .?
Jawab:
P=
f
1
1
-0, 2
P=
P
= -5 dioptri
Jadi, kekuatan lensa cekung tersebut adalah -5 dioptri.
Gambar 22.13
Bagian-bagian lensa
cembung
Gambar 22.14
Macam-
macam lensa cembung
konkaf
konveks
plan
konveks
bikonveks
(a)
(b)
(c)
Gambar 22.15
Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b)
sinar datang melalui pusat optik, dan (c) sinar datang melalui fokus depan lensa
2. Pembiasan pada Lensa Cembung
Lensa cembung
atau lensa konveks
merupakan lensa yang bersifat mengum-
pulkan cahaya sehingga disebut sebagai
lensa konvergen. Berbeda dengan lensa ce-
kung, jari-jari kelengkungan lensa cembung
bernilai positif. Perhatikan gambar di samping!
a. O: titik pusat lensa
b. F
1
: titik fokus permukaan lensa cembung 1
c. F
2
: titik fokus permukaan lensa cembung 2
Lensa cembung ada tiga macam, yaitu konkaf konveks, plan
konveks, dan bikonveks. Lensa konkaf konveks adalah lensa cembung
yang salah satu permukaannya berbentuk bidang cembung sedangkan
permukaan yang lain berbentuk bidang cekung. Lensa plan konveks
adalah lensa cembung yang salah satu permukaannya berbentuk bidang
datar. Sedangkan lensa bikonveks adalah lensa cembung yang kedua
permukaannya berbentuk bidang cembung.
Lensa cembung memiliki tiga sinar istimewa. Perhatikan gambar berikut!
2F
1
F
1
O
2F
2
F
2
2F
1
F
1
O
2F
2
F
2
2F
1
F
1
O
2F
2
F
2
(+)
(+)
(+)
Dari gambar 22.15 dapat diketahui bahwa sinar-sinar istimewa pada lensa
cembung adalah sebagai berikut.
a. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus.
b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang melalui fokus depan lensa akan dibiaskan sejajar sumbu
utama.
(+)
2F
1
F
1
O
2F
2
F
2
Lensa
Cembung
299
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Persamaan lensa dan kekuatan lensa cembung sama dengan lensa
cekung, perbedaannya terletak pada nilai jari-jari dan fokus untuk lensa
cembung bernilai positif.
c
1 11
=
ss f
Perbesaran pada lensa cembung juga dapat ditentukan dengan rumus
berikut.
cc
=
sh
M=
sh
Kekuatan lensa cembung ditentukan dengan rumus:
P=
f
1
Simaklah contoh soal berikut ini! Setelah kamu memahami contoh soal
berikut, kerjakan pelatihan di bawahnya!
Contoh Soal
Sebuah benda setinggi 1 cm diletakkan di depan lensa cembung pada jarak 3 cm. Jika
fokus lensa adalah 2 cm, tentukan:
a. jarak bayangan,
b. perbesaran,
c. tinggi bayangan,
d. sifat, dan
e. lukisan bayangan!
Penyelesaian:
Diketahui:
h
= 1 cm
s
= 3 cm
f
= 2 cm
Ditanyakan:
a. s
'
=...?
b. M
=...?
c. h
'
=...?
d. Sifat bayangan =...?
e. Lukisan bayangan =...?
Jawab:
a.
c
f ss
11 1
=+
c
s
111
=+
23
c
s
111
=
23
300
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
c
s
11
=
6
s
'
= 6 cm
Jadi, jarak bayangan benda tersebut adalah 6 cm dari titik pusat lensa.
b.
M
=
c
s
s
M
=
6
3
M
= 2 kali
Jadi, perbesaran lensa cembung tersebut adalah 2 kali.
c.
M
=
c
h
h
2 =
c
h
1
h
'
= 2 cm
Jadi, tinggi bayangannya 2 cm.
d. Sifat:
-
karena
s
'
(+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik.
-
karena
M
= 2 maka bayangan diperbesar.
e. Lukisan jalannya sinar pada lensa cembung tersebut adalah sebagai berikut.
Kerja Kelompok
Kerjakan bersama kelompokmu!
1. Benda setinggi 1 cm berada di depan lensa cembung dengan fokus 4 cm. Jika jarak
benda 2 cm maka tentukan tinggi, sifat, dan lukisan bayangan yang terbentuk!
2. Sebuah benda setinggi 4 cm berada di depan lensa cekung yang memiliki fokus 10
cm. Tentukan jarak bayangan yang terbentuk!
3. Sebuah lensa cekung mempunyai fokus 80 cm. Tentukan kekuatan lensa cekung
tersebut!
4. Sebuah lensa cembung mempunyai kekuatan -
3
4
dioptri. Tentukan fokus lensa
tersebut!
5. Sebutkan manfaat lensa cekung dan lensa cembung dalam kehidupan sehari-hari!
2F
1
F
1
B
O
2F
2
F
2
B'
A
(+)
A'
301
Ilmu Pengetahuan Alam VIII
Cahaya
Rangkuman
1. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dalam kondi