IPA · Bab XIV Konsep dan Penerapan Getaran, Gelombang, dan Optika

Henry

23/08/2021 07:09:31

SMP 8 KTSP

Daftar Isi

Bab I Pertumbuhan dan Perkembangan Makhluk Hidup Bab II Tahapan Perkembangan Manusia Bab III Sistem Gerak pada Manusia dan Hubungannya dengan Kesehatan Bab IV Sistem Pencernaan pada Manusia Bab V Sistem Pernapasan pada Manusia Bab VI Sistem Peredaran Darah pada Manusia Bab VII Struktur dan Fungsi Jaringan dan Organ pada Tumbuhan Bab VIII Proses Perolehan Nutrisi dan Transformasi Energi Bab IX Gerak pada Tumbuhan Bab X Hama dan Penyakit pada Organ Tumbuhan Bab XI Konsep Partikel dan Materi Bab XII Kegunaan Bahan Kimia dalam Kehidupan Bab XIII Peranan Usaha, Gaya, dan Energi dalam Kehidupan Sehari-hari Bab XIV Konsep dan Penerapan Getaran, Gelombang, dan Optika

Halaman

IPA SMP/MTs Kelas VIII

237

Konsep dan Penerapan

Getaran, Gelombang, dan

Optika dalam Teknologi

Setelah mempelajari materi bab ini, kamu diharapkan dapat:

mendeskripsikan konsep getaran dan gelombang serta parameter-parameternya.

mendeskripsikan konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari.

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

lensa.

mendeskripsikan alat-alat optik dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Bab XIV

Tujuan Pembelajaran

Pernahkah kamu bermain gitar? Bila senar gitar kita getarkan (dipetik) maka senar akan

tampak bergetar naik turun di sekitar lintasan senar itu sendiri. Saat itu pula kita akan mendengar

bunyi dari senar yang bergetar tersebut. Konsep getaran dan gelombang sangat erat sekali

hubungannya. Alat-alat musik, bunyi-bunyian, cahaya, dan gelombang laut adalah merupakan

contoh aplikasi getaran dan gelombang dalam kehidupan sehari-hari.

Sumber:

www.img.blogcu.com

238

IPA SMP/MTs Kelas VIII

•

Getaran

•

Cahaya, cermin, lensa

•

Gelombang

•

Alat-alat optik

•

Bunyi

Sifat-Sifat

Gelombang Cahaya

Peta Konsep

Getaran dan Gelombang

Pengertian getaran

Parameter getaran

Gelombang

Gelombang trans-

versal dan

Gelombang

longitudinal

Sifat

gelombang

Gelombang bunyi

Gelombang Cahaya

Getaran

Gelombang

mekanik dan

elektromagnetik

Periode

Frekuensi

Amplitudo

Alat-Alat

Optik

Karakteristik

Gelombang Bunyi

Resonansi

Kata Kunci

Lup

Kaca mata

Mikroskop

Teropong

Cermin

Datar

Cekung

Cembung

Lensa

Cembung

Cekung

IPA SMP/MTs Kelas VIII

239

Konsep Getaran serta Parameter-

Parameternya

1. Getaran

Perhatikan gambar 14.1 benda bergerak dari titik seimbang P ke posisi Q dan O secara

bolak-balik dan berulang secara periodik. Jika benda yang bergetar berhenti, maka benda itu

berhenti di titik P. Titik P disebut titik seimbang.

Gerak bolak-balik secara periodik (berulang) melalui titik keseimbangan disebut gerak

getaran. Setiap benda yang bergetar memiliki frekuensi, periode dan amplitudo (

simpangan

maksimum

). Frekuensi, amplitudo, dan periode antara dua getaran dapat bernilai sama,

dapat pula berbeda.

Getaran pada benda dapat berupa:

Getaran ujung batang

Getaran selaras

Ayunan sederhana

Getaran pada gambar 14.1, semuanya mempunyai frekuensi tunggal, maka sering disebut

getaran tunggal. Getaran tunggal yang lintasannya berupa garis lurus disebut

getaran selaras

Getaran tunggal yang terjadi pada peristiwa ayunan disebut

ayunan sederhana

. Titik P disebut

titik seimbang, simpangan terjauh dinamakan

amplitudo

(

). Pada getaran batang dan ayunan

sederhana jarak P

′

Q : P

′

O :

(amplitudo). Gerak dari O - P - Q - P - O disebut

satu

getaran sempurna

Getaran ujung batang

Getaran selaras benda

Ayunan sederhana

Gambar 14.1

Berbagai bentuk getaran

′

240

IPA SMP/MTs Kelas VIII

2. Periode

Coba kamu perhatikan kembali gambar 14.1.

Gerak dari P - Q - P - O - P membutuhkan waktu, waktu tersebut dinamakan periode

(

). Gerak dari P - Q - P - Q - P disebut satu getar penuh.

Periode

adalah waktu untuk melakukan satu getaran sempurna

Dalam praktik laboratorium pengukuran periode bandul sering dilakukan. Agar

pengukuran periode lebih teliti jumlah ayunan harus banyak. Makin banyak jumlah ayunan

pengukuran periode makin teliti.

Misalnya kita mengukur waktu untuk melakukan 10 getaran sempurna, tercatat waktu 4

sekon, periode getaran itu (

) =

Berapa periode getaran jika 20 getaran sempurna dilakukan dalam waktu 3 menit?

Waktu dalam Sistem Internasional selalu dinyatakan dengan satuan sekon, sehingga untuk

soal tersebut periode getarannya:

9 sekon

3. Frekuensi

Jumlah getaran yang dilakukan benda dalam satu sekon dinamakan frekuensi (

Contoh:

Sebuah benda di ujung pegas melakukan gerak getaran, selama 1 sekon melakukan 10

getaran sempurna, frekuensi getaran itu

= 10 getaran/sekon.

Sebuah benda melakukan 5 getaran sempurna dalam 0,2 detik, berapa frekuensinya?

Jawab:

Frekuensi getaran tersebut:

→

= 25 getaran/sekon

IPA SMP/MTs Kelas VIII

241

Satuan frekuensi dalam:

Sistem Internasional adalah Hertz (Hz) atau cps (cycle per second) atau getaran/

sekon.

Satuan lain:

k Hz

1.000 Hz = 10

M Hz = 1.000.000 Hz = 10

G Hz

= 1.000.000.000 Hz = 10

4. Hubungan antara Frekuensi dengan Periode

Benda melakukan 5 getaran dalam satu sekon, maka:

=5 Hz

sekon

Jadi dapat diambil kesimpulan bahwa frekuensi adalah kebalikan dari periode.

= dalam Hz

= dalam sekon (s)

Gelombang

Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari

banyak kita jumpai peristiwa gelombang, misalnya gelombang air laut, gelombang radio, dan

gelombang cahaya.

1. Gelombang mekanik

Gelombang yang digunakan untuk siaran radio, televisi, dan telepon seluler adalah

gelombang elektromagnet, sedangkan gelombang tsunami, gelombang pada tali, dan gelombang

bunyi merupakan contoh gelombang mekanik.

Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium dalam penjalarannya,

sedangkan gelombang elektromagnet dapat menjalar melalui ruang hampa dan juga dapat

menjalar pada medium.

242

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.3

Gelombang transversal (arah

getar dan arah rambat gelombang tegak

lurus)

Perhatikan percobaan sederhana dengan tangki riak pada gambar 14.2.

Batu kecil dijatuhkan di permukaan air di S. Pada

permukaan air timbul gelombang yang merambat

dari S ke tepi tangki riak melalui kertas di P.

Kertas di P bergerak naik turun berulang-ulang

(P bergetar), tetapi kertas tidak berpindah

tempat. Dengan kata lain energi getaran

berpindah dari sumbernya (S) ke titik lain

termasuk ke titik P. Gangguan keseimbangan

yang menimbulkan gelombang disebut usikan.

Jadi

gelombang

adalah pola perambatan getaran atau usikan yang menjalar atau

perambatan energi getaran

Gelombang tidak memindahkan medium, tetapi memindahkan energi getaran dari sebuah

sumber ke tempat lain.

2. Gelombang transversal dan longitudinal

Lakukan percobaan dengan tali dan pegas seperti gambar 14.3 dan 14.4.

Gelombang seperti gambar 14.3 disebut gelombang transversal dan gelombang seperti

gambar 14.4 disebut gelombang longitudinal.

a. Gelombang Transversal

Perhatikan gambar 14.3, pada gelombang transversal tali, tali bergetar naik dan turun

gelombang menjalar horizontal sehingga terbentuk gunung dan lembah gelombang, jadi arah

rambatan gelombang tegak lurus arah getaran. Gelombang demikian disebut

gelombang

transversal

Gambar 14.4

Gelombang longitudinal (arah

getara dan arah rambat gelombang searah)

Gambar 14.2

Tangki riak

IPA SMP/MTs Kelas VIII

243

Gelombang transversal hanya dapat merambat dengan baik pada zat padat dan permukaan

zat cair.

b. Gelombang Longitudinal

Perhatikan gambar 14.4, getaran pegas arahnya horizontal, gelombang merambat arahnya

horizontal dari A ke B. Gelombang demikian disebut

gelombang longitudinal

. Gelombang.

Gelombang longitudinal mempunyai arah getaran dan rambatan sejajar atau segaris.

Gelombang longitudinal dapat merambat dengan baik pada zat padat, cair, maupun gas.

3. Panjang gelombang (

λλ

)

Gelombang yang menjalar mempunyai kecepatan sehingga jarak tempuhnya dirumuskan

sesuai perumusan gerak lurus beraturan. Yang dimaksud panjang gelombang adalah jarak

yang ditempuh gelombang dalam satu periode.

Menurut kinematika gerak:

s = vt

, dalam satu periode

Sehingga:

→ λ

atau

v = f

a. Gelombang Transversal

Pada gelombang transversal, terdapat puncak dan lembah seperti gambar 14.5.

(a)

(b)

ABCDE atau BCDEF disebut satu gelombang.

ABC disebut gunung gelombang.

CDE disebut lembah gelombang.

ABC atau CDE disebut perut gelombang.

Titik B, D, F, H, J disebut puncak gelombang atau titik perut (P)

Titik A, C, E, G, I dan K disebut titik simpul (s)

Panjang garis ACE atau garis BF disebut panjang gelombang.

Gambar 14.5

Gelombang transversal dengan perut dan simpul

= kecepatan gelombang (m/s)

f = frekuensi (Hz)

= panjang gelombang (m)

244

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Amplitudo gelombang adalah simpangan terbesar dari materi yang bergetar disingkat (A)

Titik simpul = titik yang tidak mempunyai simpangan, diberi simbol (S)

Titik perut = titik yang simpangannya terbesar, dengan simbol (P)

Waktu yang dibutuhkan gelombang agar gelombang berpindah dari A sampai E (lihat Gambar

14.5) disebut

periode

(

b. Gelombang Longitudinal

Gambar 14.6 merupakan gerak gelombang longitudinal pada slingki. Ciri khas gelombang

longitudinal adalah adanya rapatan dan renggangan

Bagian yang merapat disebut rapatan.

Bagian yang merenggang disebut renggangan.

Jarak antara 2 rapatan atau 2 renggangan yang berurutan disebut panjang gelombang

(

Panjang gelombang diberi notasi lamda (

) dengan satuan meter.

Bunyi merupakan salah satu contoh gelombang longitudinal.

4. Hubungan antara cepat rambat, frekuensi, dan

panjang gelombang

Periode

(

) adalah waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk menempuh satu

gelombang. Satuan dalam Sistem Internasional adalah

sekon

Frekuensi

(

) adalah jumlah gelombang yang melalui sebuah titik tiap sekon. Dilihat

dari definisi tersebut hubungan antara periode dengan frekuensi adalah berbanding terbalik.

Hubungannya:

Cepat rambat gelombang

adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu

sekon notasi kecepatan gelombang (

) dalam Sistem Internasional satuannya meter/sekon.

Gambar 14.6

Gelombang longitudinal dengan rapatan dan renggangan

IPA SMP/MTs Kelas VIII

245

Hubungan antara cepat rambat, frekuensi dan panjang gelombang sebagai berikut:

Bila

, maka

→

sedangkan

atau

Keterangan :

= cepat rambat gelombang (ms

-1

)

= panjang gelombang (m)

= frekuensi (Hz)

5. Pemantulan gelombang

Gejala pemantulan gelombang mudah

diamati melalui tangki riak (

riple tank

Perangkat ini terdiri dari bak air dari kaca

tembus pandang yang dangkal

+ 3 cm,

berkaki seperti meja yang tingginya kira-

kira 50 cm. Selain itu dilengkapi pula

dengan penggetar (

vibrator)

, lampu dan

bidang pemantul dari bahan aluminium.

Lihat gambar 14.7 di samping!

a. Front Gelombang Bola

Bila bola bergetar di permukaan

air, pola gelombangnya seperti gambar

14.8 di samping.

Gelombang demikian disebut

gelombang melingkar (

sferik)

. Ling-

karan-lingkaran itu disebut

muka/front

gelombang

Muka gelombang

adalah garis

hubung yang menghubungkan titik-titik

yang berjarak sama dari sumbernya.

Gambar 14.7

Bentuk gelombang yang dihasilkan

tergantung bentuk benda yang digetarkan

Gambar 14.8

Pola gelombang sferik permukaan air

front gelombang sferik

246

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.9

Pola gelombang datar di permu-

kaan air

Gambar 14.10

Pemantulan sferik oleh pemantul bidang datar

b. Front Gelombang Datar

Bila penggaris (permukaan datar) yang

bergetar di permukaan air, pola gelombang yang

dihasilkan seperti gambar 14.9 di samping.

Gelombang demikian disebut gelombang

lurus. Garis-garis lurus itu merupakan puncak

gelombang yang disebut

muka/front gelom-

bang

Jadi front gelombang ada 2 jenis, yaitu:

Front gelombang sferik

Front gelombang datar

Peristiwa pemantulan gelombang yang mudah diamati adalah pemantulan gelombang

sferik oleh pemantul bidang datar.

Contoh soal:

Perhatikan gelombang di bawah ini!

Gelombang pada tali merambat dari P menuju T.

Di antara titik P dan T terdapat berapa titik simpul dan titik perut?

Di antara PT terdapat berapa puncak dan berapa lembah?

P Q R S T

50 cm

IPA SMP/MTs Kelas VIII

247

Terdiri dari berapa gelombang PT tersebut?

Berapa panjang gelombangnya?

Jawab:

Di antara P dan T terdapat 3 titik simpul dan 4 titik perut.

Di antara PT terdapat 2 puncak dan 2 lembah gelombang.

PT terdiri dari 2 gelombang.

Panjang gelombang tali tersebut ( =

=PT

= 50 cm

= 25 cm

Jarak 3 renggangan pada gelombang longitudinal yang berkecepatan 21 m/s adalah 30 cm.

Tentukan

panjang gelombang

kecepatan gelombang

Jawab:

Jarak 3 renggangan = 2

= 30 cm

= 15 cm

21 =

0,15

→

= 140 Hz

Frekuensi gelombang pada nomor 1 di atas 200 Hz. Berapa kecepatan gelombangnya?

Diketahui:

= 0,25 m

= 200 Hz

Jawab: V

× λ

200

0,25

50 ms

-1

248

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Perhatikan gelombang pada tali berikut ini!

Jika kecepatan gelombang 20 m/s,

hitunglah:

Frekuensi gelombang!

Amplitudo gelombang!

Gelombang bunyi mempunyai frekuensi 1.000 Hz, jika cepat rambat bunyi 320

m/s hitung panjang gelombang bunyi tersebut!

Konsep Bunyi dalam Kehidupan Sehari-

hari

1. Gelombang bunyi dapat merambat melalui berbagai

zat antara dengan laju berbeda

a. Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar

Petiklah senar gitar, kemudian sentuhlah

perlahan-lahan senar tersebut. Apakah yang

kamu rasakan? Kamu merasakan senar bergetar.

Ini menunjukkan bahwa bunyi dihasilkan oleh

benda yang bergetar. Benda yang menghasilkan

bunyi dinamakan sumber bunyi.

Bunyi

adalah peristiwa getaran yang

dihasilkan sebuah benda.

Dalam kehidupan sehari-hari kadang kita direpotkan dengan bunyi pesawat radio dan

TV yang dinyalakan sangat kuat. Apa sebenarnya bunyi itu?

150 cm

Gambar 14.11

Getaran senar gitar meng-

hasilkan bunyi

Kecakapan Personal

IPA SMP/MTs Kelas VIII

249

b. Bunyi adalah gelombang longitudinal

Berbagai sumber bunyi, seperti genderang, gitar, garputala dan lonceng menghasilkan

getaran. Getaran sumber bunyi itu berganti-ganti menekan (merapatkan) dan tidak menekan

(merenggangkan) udara di sekitarnya.

Getaran ini merambat ke segala arah dengan arah perjalanan searah dengan arah getaran.

Karenanya gelombang bunyi termasuk

gelombang longitudinal

Bunyi termasuk gelombang longitudinal

c. Syarat terjadinya bunyi

1) Bunyi tidak dapat melalui ruang hampa

Bila bel listrik dibunyikan di dalam ruang tertutup yang

hampa, bunyi tidak akan terdengar oleh orang di luar ruang

tersebut. Jadi, bunyi membutuhkan medium untuk merambat.

Karena bunyi membutuhkan medium penjalaran (tidak

dapat melalui hampa udara), maka bunyi termasuk

gelombang

mekanik

. Bukti bahwa bunyi tidak dapat melalui hampa udara

dapat dipahami seperti gambar di samping ini.

Bagaimana jika bel itu bergetar di tengah hutan yang lebat

dan di sana tidak ada pendengar

, apakah terjadi bunyi? Jadi,

dapat disimpulkan bahwa bunyi dapat terjadi jika memenuhi 3

syarat sebagai berikut.

Gambar 14.12

Rapatan dan renggangan yang menjalar di udara dihasilkan oleh

garputala yang berbunyi

Sumber:

Ilmu Pengetahuan Populer 5

Gambar 14.13

Bunyi tidak

dapat melalui ruang hampa

Sumber:

Trippensee.com

250

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Ada sumber bunyi yang bergetar

Terdapat medium (zat antara) yang menghantarkan bunyi

Ada penerima atau telinga pendengar

2) Bunyi dapat menjalar melalui zat padat, cair maupun gas

Dalam kehidupan sehari-hari bunyi yang kita dengar menjalar melalui udara. Tetapi bunyi

dapat pula menjalar melalui zat padat dan zat cair

Bagaimana telinga mampu mendengar bunyi?

Kamu telah memahami bahwa bunyi

adalah hasil getaran. Sumber bunyi yang

bergetar menggetarkan udara di

sekitarnya. Jika getaran tersebut

mencapai telinga pendengar, maka

getaran tersebut menggetarkan selaput

genderang telinga, selanjutnya diubah

menjadi arus listrik dan diteruskan ke

otak. Otaklah yang menghayati bunyi itu

dan orang mampu membedakan sumber,

jenis dan kuat serta tinggi frekuensi bunyi

yang didengarnya.

Hal ini dapat kamu bayangkan

seperti mikrofon menangkap bunyi,

diubah menjadi arus listrik diteruskan ke

amplifier kemudian ke loudspeaker.

3) Cepat rambat bunyi

Kilat dan guntur terjadi bersamaan tetapi kilat tampak terlebih dahulu dibanding gunturnya

sampai ke pengamat. Ini menunjukkan bahwa laju cahaya dan bunyi tidak sama (laju cahaya

lebih besar dibanding laju bunyi). Dan untuk menempuh jarak tertentu bunyi membutuhkan

waktu.

Jarak yang ditempuh bunyi dibagi waktu tempuhnya disebut

laju bunyi

Dirumuskan:

Dimana:

= jarak tempuh (m)

= waktu tempuh (s)

= laju bunyi (m/s)

Gambar 14.14

Bagian-bagian telinga

Sumber:

HDI Tubuh Manusia 112

1. Saluran telinga luar

6. Martil, landasan,

2. Gendang telinga

dan sanggurdi

3. Koklea

7. Tingkap bundar

4. Tabung Eustachio

8. Tingkal oval

5. Saluran semusirkular

6 7

IPA SMP/MTs Kelas VIII

251

Selain dengan rumus tersebut, untuk mengukur

laju bunyi, di udara dapat dilakukan dengan

teknik

resonansi

Bila frekuensi garputala diketahui dan dengan

resonansi panjang gelombang bunyi (

) dapat

dihitung, maka laju bunyi pada suhu udara setempat

dapat dihitung dengan rumus:

Bila suhu ruangan diubah ternyata laju bunyi

juga berubah (lihat tabel).

Tabel 14.1 Laju bunyi di udara

Hasil itu menyatakan kepada kita bahwa:

Semakin tinggi suhu udara, laju bunyi semakin besar

Selain suhu, faktor lain yang menentukan laju bunyi adalah jenis mediumnya seperti tampak

pada tabel berikut ini.

Tabel 14.2 Laju bunyi pada berbagai medium pada suhu 20

1. Garpu

2. Air

3. Pipa Kaca

Gambar 14.15

Resonansi untuk mengukur

laju bunyi di udara

Suhu udara

Laju bunyi

331 m/s

340 m/s

343 m/s

349 m/s

Nama zat

Laju bunyi (m/s)

Gas karbon

Gabus

Air

Kaca

267

500

1.446

5.170

Nama zat

Laju bunyi (m/s)

Aluminium

Besi

Timah

Emas

5.000

5.120

1.190

2.030

252

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Contoh soal:

Pada suatu hari terlihat kilat, 5 sekon kemudian terdengar suara gunturnya. Bila laju bunyi di

udara 340 m/s dan laju cahaya jauh lebih besar dari laju bunyi. Berapa jarak pendengar ke

sumber guntur?

Jawab:

Waktu yang dibutuhkan cahaya dari sumbernya kilat ke pengamat (

) =

Karena laju cahaya sangat besar, maka

dianggap 0 (nol). Sehingga waktu yang dibutuhkan

bunyi dari sumber kilat ke pengamat (

) = 10 sekon.

= 340

= 1.700 m

Jadi jarak sumber kilat ke pengamat adalah 1.700 meter.

Faktor yang tidak memengaruhi laju bunyi di udara adalah

tekanan udara

. Berapa pun

tekanan udara jika suhunya sama laju bunyi sama.

2. Bunyi yang dapat diterima manusia pada daerah

frekuensi audio

Sebenarnya di lingkungan kita terdapat banyak variasi getaran, namun tidak semua getaran

itu tertangkap oleh indra kita.

Manusia agar dapat hidup bahagia diberi batas kemampuan baik penglihatan maupun

pendengarannya. Batas pendengaran telinga manusia untuk menerima bunyi antara frekuensi

20 Hz s.d. 20.000 Hz. Daerah frekuensi ini disebut

frekuensi audio

(frekuensi pendengaran).

Frekuensi di bawah 20 Hz tidak terdengar telinga normal dan disebut

frekuensi

infrasonik

. Frekuensi lebih dari 20.000 Hz disebut

frekuensi ultrasonik

juga tidak terdengar

telinga normal. Penggunaan ultrasonik dalam kehidupan yaitu sebagai berikut.

1) Mengukur dalamnya laut atau lokasi kawanan ikan

Prinsipnya penggunaan ultrasonik untuk mengukur kedalaman laut atau lokasi kawanan

ikan adalah dengan cara gelombang ultrasonik dipancarkan ke dasar laut kemudian pantulannya

diterima kembali oleh sebuah pesawat penerima di kapal.

IPA SMP/MTs Kelas VIII

253

Jika dalamnya laut =

, waktu

gelombang dipancarkan dan diterimanya

kembali =

, maka waktu gelombang

mencapai dasar laut =

́.

́ =

→

Di mana

laju bunyi ultra di air laut (m/s)

dalamnya laut (m)

selang waktu pemancaran dan penerimaan kembali gelombang

(sekon)

Contoh soal:

Bila laju gelombang ultrasonik adalah 1.500 m/s, selang waktu antara pemancaran dan

penerimaan kembali gelombang tersebut adalah 4 sekon. Berapa dalamnya laut?

Jawab:

= 1.500 m/s

= 4 sekon

Dalamnya laut (

1.500

3.000 m

Jadi, dalamnya laut adalah 3.000 meter.

2) Ultrasonik untuk kesehatan

Gelombang ultrasonik digunakan pada bidang kesehatan dalam berbagai diagnosis. Pulsa

gelombang ultrasonik berfrekuensi tinggi yang dihasilkan dikenakan langsung pada tubuh yang

didiagnosis. Pemantulan pulsa gelombang terjadi jika gelombang mengenai batas dua jaringan

yang

berbeda kerapatannya

(misalnya daging dengan tulang, daging dengan pembuluh darah

yang berisi cairan).

Gambar 14.16

Kapal mengukur dalamnya laut me-

makai gelombang ultrasonik

254

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Penelitian menggunakan ultrasonik dalam bidang kesehatan dapat untuk mengetahui:

Perkembangan janin sekaligus untuk mengetahui normal tidaknya kondisi janin.

Gangguan pada hati, ginjal, otak, pankreas, pembuluh vulva jantung.

Pendarahan dalam tubuh dideteksi lokasinya serta secara kasar dapat mengetahui

kekurangan darah.

3. Nada dan desah

a. Desah

Desah adalah bunyi yang frekuensi dan periodenya

tidak beraturan. Contohnya bunyi yang dihasilkan air

terjun, angin, ledakan petasan, bom dan lain-lain.

Alat musik seperti gitar, biola, piano dan lain-lain

menghasilkan bunyi yang frekuensi dan periodenya

teratur. Bunyi demikian disebut nada. Jadi nada adalah

bunyi yang frekuensi dan periodenya teratur.

Garputala yang digetarkan menghasilkan frekuensi

tetap, keras atau lemahnya bunyi tergantung bagaimana

cara dan kekuatan memukulnya/menggetarkannya. Jadi

garputala memiliki nada tertentu.

b. Nada

Dalam seni suara, kita mengenal simbol dan nama nada sebagai berikut

12345671

nama nada

sol

jarak nada

Nada tersebut di atas belum diberi frekuensi sehingga nada do dapat dinyanyikan pada

frekuensi berapa saja. Tetapi jika nada do frekuensinya telah ditentukan, maka frekuensi

nada lain sudah tertentu pula. Nada yang digunakan pada seni musik adalah sebagai berikut.

C DE F GABC

c def gabc

Gambar 14.17

Garputala bergetar

pada frekuensi yang tertentu dan

tetap

IPA SMP/MTs Kelas VIII

255

Dengan pengertian

(nada c satu oktaf di atas C atau nada C

satu oktaf di bawah c).

(nada c

satu oktaf di atas c atau nada c satu

oktaf di bawah c

(nada c

dua oktaf di atas C atau nada C

dua oktaf di bawah c

)

c. Perbandingan frekuensi atau interval nada

Di bawah ini dicantumkan interval nada pada seni musik:

c d ef gabc

Artinya: e

=5: 4

=4: 3

Nada standar internasional adalah nada a, dengan frekuensi 440 Hz. Berdasarkan hal

itu, maka frekuensi nada lain dapat ditentukan.

Contoh:

Hitung frekuensi nada:

1) c

2) D

3) c

Jawab :

Karena nada a = 440 Hz, maka nada:

e : a =

30 : 40

=3: 4

e =

440

330 Hz

Jadi nada e adalah 330 Hz

256

IPA SMP/MTs Kelas VIII

a = 1 : 2

D =

220

= 220 Hz

220

A = 27 : 40

D = 148,5 Hz

Jadi nada D adalah 148,5 Hz

:a=2

: 1

=8a

440

= 24

= 3.520 Hz

= 2.112 Hz

= 24 : 40

Jadi frekuensi nada c

adalah 2.112 Hz

3 : 5

=3a

Perbandingan nada-nada lainnya dengan nada c disebut

interval nada.

27 :

24 =

(sekunder)

30 :

24 =

(terts)

32 :

24 =

(kuart)

36 :

24 =

(kuint)

a : c = 40: 24=5: 3(sext)

45 :

24 =

15 :

(septime)

48: 24=2: 1(oktaf)

Interval penting:

5: 4: 3: 2:1

terts kuart kuint oktaf

IPA SMP/MTs Kelas VIII

257

Contoh:

Sebuah nada berfrekuensi 400 Hz, nada lain frekuensinya berapa jika nada itu:

terts

b) kuint

c) oktaf

Jawab:

a)5: 4= x:400

4x =

400

x= 5.

100

500 Hz

400 =

2x =

400 .

600 Hz

400 =

800 Hz

d. Tinggi nada

Dalam seni suara, nyanyian dapat dinyanyikan dengan suara tinggi maupun suara rendah.

Dua suara meskipun kerasnya (nyaringnya) sama, tetapi tinggi rendahnya dapat berbeda.

Untuk memahaminya, petiklah dawai gitar yang paling besar, kemudian yang terkecil dengan

petikan (amplitudo) sama. Ternyata dawai besar memberikan suara lebih rendah dibanding

dawai kecil.

Selain dengan gitar, peristiwa itu dapat pula ditunjukkan dengan lidi yang digesekkan

pada ruji-ruji sepeda yang diputar. Makin cepat putaran roda (frekuensi makin tinggi) bunyi

yang dihasilkan makin tinggi, sebaliknya jika putaran roda makin lambat (frekuensinya makin

rendah) bunyi yang dihasilkan juga semakin rendah).

Jika tinggi nada tergantung frekuensinya, makin tinggi frekuensi nadanya makin tinggi,

frekuensi makin rendah nadanya makin rendah.

e. Frekuensi getaran dawai

Dawai yang bergetar dengan bentuk seperti

gambar di samping menghasilkan nada dasar.

Gambar 14.18

Setengah gelombang

pada dawai

258

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Frekuensi nada dasar tergantung pada beberapa faktor:

Sebanding dengan akar gaya/tegangan (

)

Berbanding terbalik dengan panjang dawai (

)

Berbanding terbalik dengan akar massa jenis dan luas penampang (

dan

)

Dirumuskan oleh

Mersenne

sebagai berikut:

atau

Di mana:

= panjang dawai

= massa dawai sepanjang 1 m

= massa dawai sepanjang

4. Resonansi

a. Pengertian Resonansi

Resonansi terjadi jika sebuah benda bergetar karena pengaruh getaran benda yang lain.

Lakukan percobaan berikut!

Perhatikan gambar 14.19 di samping!

Bila garputala B digetarkan ternyata A ikut

bergetar, garputala C tidak bergetar, garputala A

ikut bergetar lemah karena frekuensinya sama

dengan B, sedang C tidak ikut bergetar karena

frekuensinya tidak sama dengan B.

Perhatikan gambar 14.20!

Bila bandul A diayunkan ternyata bandul C dan E ikut berayun, tetapi B dan D tidak

berayun, sedangkan jika bandul A, C, dan E diayunkan sendiri-sendiri, ia mempunyai

frekuensi

sama

. Frekuensi ayunan B dan D berbeda dengan frekuensi A, C, dan E sehingga B dan D

tidak berayun ketika A diayunkan.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa resonansi terjadi jika frekuensinya sama.

Berikut beberapa contoh peristiwa resonansi yang sering terjadi di sekitar kita.

Gambar 14.19

Garputala A dan B

frekuensinya sama sedang C tidak

sama

IPA SMP/MTs Kelas VIII

259

Resonansi dapat terjadi pada benda yang

mempunyai frekuensi tertentu. Misalnya garputala

A berfrekuensi 440 Hz dapat beresonansi dengan

getaran 440 Hz dan tidak dapat beresonansi

dengan bunyi yang frekuensinya bukan 440 Hz.

Selaput genderang telinga manusia dapat bereso-

nansi dengan frekuensi bunyi berapa saja, sehingga

telinga kita dapat mendengarkan bunyi dengan

frekuensi sembarang. (20 - 20.000 Hz).

Kolom udara dengan panjang L seperti tampak

pada gambar dapat beresonansi dengan garputala.

Jika garputala digetarkan, udara dalam kolom akan ikut bergetar (beresonansi), dengan

syarat:

Bila

;

....

= kelipatan gasal dari

Resonansi terjadi jika:

frekuensi garputala = frekuensi kolom

udara

Contoh soal:

Garputala dengan frekuensi 1.600 Hz di atas kolom udara dalam tabung (udara berada

di atas air). Bila kecepatan bunyi di udara 320 ms

-1

, berapa panjang kolom udara mini-

mal agar udara beresonansi terhadap garputala?

Jawab : panjang kolom udara minimum (L

min

)

min

→

kol ud

garp

min

=5 cm

Gambar 14.20

Bandul A, C dan E

sama, sedang B dan D tidak sama

Gambar 14.21

Resonansi bunyi

260

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.22

Gitar

Gambar 14.23

Harmonika

Gambar 14.24

Kentungan

Sebuah garputala, bergetar di atas kolom udara dengan frekuensi 320 Hz. Berapa panjang

kolom udara agar terjadi resonansi ke 1, 2, dan 3, bila kecepatan bunyi di udara 320

-1

Jawab :

=1 m

Resonansi pertama terjadi jika, L

100

= 25 cm

Resonansi kedua terjadi jika, L

= 75 cm

Resonansi ketiga terjadi jika, L

= 125 cm

b. Resonansi pada beberapa sumber bunyi

1) Gitar dan sejenisnya

Kotak gitar dibuat berlubang agar berisi udara. Bila senar

dipetik udara dalam kotak ikut ber

getar. Resonansi udara ini

memperkuat bunyi yang dihasilkan oleh getaran senar.

2) Harmonika

Di dalam harmonika terdapat ruang yang berisi udara.

Bila harmonika ditiup maka udara yang berada di dalam ruang

itu ikut ber

getar. Dengan demikian bunyi menjadi lebih kuat.

3) Kentungan

Lubang kentungan memungkinkan terbentuknya kolom

udara. Jika kentungan dipukul udara dalam kentungan

beresonansi sehingga bunyi makin kuat.

IPA SMP/MTs Kelas VIII

261

4) Seruling

Bila lubang A ditiup, maka kolom udara dalam seruling

beresonansi sehingga timbul bunyi yang diperkuat.

5) Kendang/beduk

Kendang berupa tabung yang kedua ujungnya ditutup

kulit hewan. Sehingga terbentuk kolom udara. Bila kendang

dipukul/ditabuh kolom udara ikut bergetar sehingga

memperkuat bunyi.

6) Gender

Bilah-bilah gender bergetar jika dipukul. Getaran bilah

diperkuat oleh kolom udara dalam tabung di bawah bilah.

Bunyi diperkuat oleh resonansi kolom udara tersebut.

5. Pemantulan bunyi

Coba kamu ingat bagaimana gelombang air yang menyentuh tepi kolam? Memantul

bukan? Karena bunyi juga gelombang, jika mengenai dinding misalnya lereng gunung, atau

hutan yang lebat maka akan dipantulkan juga.

a. Hukum pemantulan bunyi

Menurut percobaan yang dilakukan dengan

cara saksama, ternyata pada pemantulan bunyi

berlaku

Hukum Pantulan Bunyi

sebagai berikut.

Bunyi datang, garis normal dan bunyi pantul

terletak pada satu bidang datar.

Sudut datang (i) sama besar dengan sudut

pantul (r).

Gambar 14.25

Seruling

Gambar 14.26

Kendang

Gambar 14.27

Gender

Gambar 14.28

Percobaan pemantulan

bunyi

Gambar 14.29

Sudut datang (i) dan sudut pantul (r) sama besar

262

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.30

Bunyi pantul (gema)

b. Macam-macam bunyi pantul

Bunyi pantul dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.

1) Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli

Kereta api yang memasuki terowongan tiba-tiba bunyinya bertambah kuat. Bertambah

kuatnya bunyi ini tidak lain disebabkan oleh adanya bunyi yang dipantulkan oleh dinding-

dinding terowongan. Bunyi pantul hampir bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli

bertambah kuat.

Bunyi pantul dapat memperkuat bunyi asli jika jarak sumber bunyi dan dinding pemantul

tidak terlalu jauh. Sehingga dapat kita simpulkan bahwa kuat bunyi yang terdengar tergantung

dari hal-hal berikut:

)

Amplitudo sumber bunyi,

Jarak antara sumber bunyi dan pendengar,

Resonansi,

Adanya dinding pemantul (reflektor).

2) Gaung atau kerdam

Gaung terjadi bila bunyi pantul hanya sebagian yang bersamaan dengan bunyi asli (jarak

sumber bunyi ke pendengar berbeda sedikit dengan jarak pendengar ke pemantul ke sumber

bunyi). Gaung mengakibatkan bunyi pantul itu mengganggu bunyi asli.

Contoh:

bunyi

asli

ke - du - a

bunyi pantul

ke - du - a

terdengar

ke .......... a

Tiga suku kata terdengar empat suku kata di mana suku kata ke-2 dan ke-3 terdengar

tidak jelas.

Untuk menghindarkan terjadinya gaung pada ruang pertemuan yang besar dindingnya

dilapisi dengan zat peredam bunyi, seperti kain wool, gabus, karet busa, kapas, karton dan

lain-lain. Ruangan besar tanpa adanya gaung disebut ruang yang

akustiknya baik

3) Gema

Jika bunyi pantul datangnya sesudah bunyi

asli selesai diucapkan, bunyi pantul demikian

dinamakan

gema

. Gema terjadi bila jarak dinding

pantul jauh.

Apabila dalam satu detik dapat diucapkan

10 suku kata, maka untuk mengucapkan satu suku

kata dibutuhkan waktu

detik.

IPA SMP/MTs Kelas VIII

263

Untuk mendapatkan gema dari satu suku kata, bunyi pantul harus datang secepat-

cepatnya sesudah

detik, yaitu sesudah suku kata itu selesai diucapkan.

Jarak yang ditempuh bunyi selama itu 340 m/detik

detik = 34 m, jarak itu ditempuh

pulang pergi. Jadi, jarak dinding pemantul dari sumber bunyi =

34 m = 17 m.

Pantulan bunyi digunakan juga untuk mengukur dalamnya laut, dengan memasang

osilator

(sumber getaran) dan alat penerima getaran (

hidrofon

) yang dipasang berdekatan pada bagian

bawah kapal. Manfaat pemantulan bunyi adalah untuk:

Mengukur laju bunyi di udara.

Mengukur dalamnya gua atau laut, prinsipnya sama dengan mengukur dalamnya laut

dengan gelombang ultrasonik.

Sifat-Sifat Cahaya dan Hubungannya

dengan Berbagai Alat-Alat Optik

1. Perambatan Cahaya menimbulkan Bayang-Bayang

a. Cahaya merambat lurus

Benda gelap (tidak tembus cahaya) seperti kertas

tampak oleh mata manusia karena memantulkan

cahaya yang kemudian diterima mata. Benda tampak

hijau karena memantulkan cahaya hijau ke mata

pengamat. Benda tampak hitam karena tidak ada

cahaya yang dipantulkan benda tersebut ke mata.

Benda tembus cahaya seperti plastik dapat

dilihat mata melalui sinar pantulnya atau sinar yang

diteruskannya. Benda tembus cahaya berwarna

kuning, memantulkan cahaya kuning dan juga

meneruskan cahaya kuning. Sehingga mata yang

menerima sinar pantulnya atau sinar terusannya

menerima kesan benda itu berwarna kuning.

Bila lampu baterai ditutup plastik kuning disorotkan ke tembok warna putih, maka dapat

kita lihat telau yang berwarna kuning pada tembok.

Gambar 14.31

Telau cahaya pada tembok

jari-jarinya lebih besar dari jari-jari kaca

baterai

264

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.33

Sinar dari kotak cahaya, di

luar dan di dalam balok merambat lurus

(a) Lubang A, B, dan C segaris lurus, mata M dapat melihat lampu L

Lakukan kegiatan ini di ruang gelap dengan peralatan lilin yang menyala, karton/papan

kayu yang dilubangi!

Bayangan lilin tampak terbalik pada tembok,

bila karton digeser mendekati lilin bayangan makin

besar, sebaliknya jika karton digeser mendekati

tembok bayangan lilin pada tembok makin kecil.

Hal ini hanya mungkin terjadi jika cahaya merambat

lurus.

Jika kita lewatkan berkas cahaya/sinar melalui

celah sempit kemudian diarahkan ke balok kaca/

akuarium diisi air, cahaya tampak merambat lurus.

Baik di dalam maupun di luar, balok kaca,

cahaya merambat lurus. Silahkan Anda coba! Jika

di sekolah tidak ada kotak cahaya, gantilah dengan

baterai dan celah dapat Anda buat menggunakan

karton.

Mari Bereksperimen

Gambar 14.32

Bayangan lilin yang

dibentuk celah

bayangan lilin

terbalik pada

tembok

lilin

Lakukan kegiatan berikut!

Alat dan bahan : lampu

kertas karton

IPA SMP/MTs Kelas VIII

265

Langkah kerja :

Susunlah alat seperti gambar 14.34 (a)

Dapatkah kamu melihat berkas cahaya lampu melalui lubang C?

Susunlah alat seperti gambar 14.34 (b).

Dapatkah kamu melihat berkas cahaya yang melalui lubang C?

Apa yang dapat kamu simpulkan dari kegiatan di atas!

c. Bayang-bayang

Bila sinar datang pada benda gelap, maka di

belakang benda terbentuk ruang gelap yang

dinamakan

bayang-bayang

. Bila ruang gelap itu

ditangkap layar, maka bidang gelap yang

terbentuk itu pun juga disebut bayang-bayang.

Bayang-bayang umbra dibentuk oleh sinar-

sinar yang merupakan garis singgung luar benda

tersebut. Bayang-bayang kabur terbentuk oleh

sinar-sinar yang merupakan garis singgung dalam

benda-benda tersebut.

Bayang-bayang yang cukup kita kenal adalah bayang-bayang saat terjadi gerhana bulan

atau gerhana matahari.

(b) Lubang A, B, dan C tidak segaris lurus, mata M tidak dapat melihat lampu L

Gambar 14.34

Umbra dan penumbra

Gambar 14.35

Gerhana matahari

266

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.37

Pemantulan oleh cermin datar

Sudut datang

(i)

Sudut pantul

(r)

15,1

20,1

30,2

60,2

Kegiatan nomor

Tabel 14.3 Kedudukan umbra dan penumbra

2. Pemantulan Cahaya

a. Hukum pemantulan

Telah kamu ketahui bahwa cermin datar memantulkan

cahaya yang datang padanya. Di samping ini adalah gambar

pemantulan sinar oleh cermin datar.

Sinar dari kotak cahaya yang ditutup dengan celah

tunggal diarahkan ke cermin datar, sinar mengalami

pemantulan seperti gambar di samping.

Dengan melakukan kegiatan menggunakan kotak cahaya, cermin datar dan busur derajat

didapat data sebagai berikut.

Tanda x tempat jarum ditancapkan untuk

menyatakan sinar datang dan sinar pantul,

kemudian dibuat normal sehingga sudut datang

dan sudut pantul dapat diukur. Bila sudut datang

diubah dengan cara mengubah posisi kotak

cahaya, sudut pantul juga berubah. Lihat tabel di

bawah ini.

Tabel 14.4 Pemantulan pada cermin datar

Berada pada bayang-bayang

Jenis gerhana

Total

Sebagian

Tidak terjadi

Kedudukan pengamat

Umbra (inti)

Penumbra

Tidak ada

Gambar 14.35

Pemantulan pada

sebuah cermin datar

IPA SMP/MTs Kelas VIII

267

Dari tabel di atas, kita ketahui ada beberapa data yang sudut datang dengan sudut

pantulnya berbeda sangat kecil, ini dapat terjadi karena kekurangsempurnaan alat dan

pengamatan (kesalahan pengamat). Jika kesalahan dapat kita perkecil serendah mungkin

tentunya kita dapatkan:

Sudut datang (

) = Sudut pantul (

)

Selain itu ternyata sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang

datar.

Hukum Pemantulan:

Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.

Sudut datang, sama besar dengan sudut pantul.

b. Pemantulan teratur dan baur (tidak teratur)

Mengapa ada benda yang jika disinari tampak menyilaukan dan ada yang tidak? Apabila

benda-benda seperti cermin datar, perak datar, air yang tenang disinari dengan sinar matahari,

maka sinar-sinar dipantulkan dalam arah yang sama sehingga tampak berkilauan. Pemantulan

demikian dinamakan

pemantulan teratur

Kemudian, coba sinarilah kertas putih, apakah kertas tampak berkilauan? Ternyata tidak,

berarti tidak semua sinar pantul sama arahnya. Pemantulan demikian disebut

pemantulan

baur atau difus

(tidak teratur).

Pemantulan teratur umumnya terjadi pada permukaan yang rata seperti pada cermin

yang bersih. Sedangkan pemantulan baur umumnya terjadi pada permukaan yang tidak rata

seperti pada cermin yang kotor.

Gambar 14.38

Pemantulan teratur pada

cermin datar

Gambar 14.39

Pemantulan baur pada kertas

sehingga kertas tampak suram

268

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.42

Bayangan

sebuah lilin

3. Bayangan yang dibentuk oleh sinar pantul

Jika sebuah benda mendapat penyinaran yang sinarnya diarahkan ke cermin datar

(pemantul), maka sinar-sinar pantul atau perpanjangannya berpotongan membentuk sebuah

bayangan. Bayangan yang dibentuk oleh perpotongan sinar pantul, berada di depan permukaan

pemantul dan merupakan bayangan nyata. Bayangan yang dibentuk oleh perpotongan

perpanjangan sinar pantul disebut

bayangan maya

, berada di belakang pemantul.

Dengan hukum pemantulan sudut datang (i) sama besar dengan sudut pantul (r), maka

kita dapatkan bayangan benda AB yaitu A

′

, bersifat maya, tegak, sama besar.

4. Cermin Datar

Cermin datar dapat memantulkan hampir seluruh sinar-sinar yang datang.

a. Lakukan pengamatan

Bagaimana tinggi bayangan yang Anda amati

dibanding tinggi bendanya?

Bayangan lilin tersebut dapatkah ditangkap dengan

layar?

Bayangan apakah yang tidak dapat ditangkap dengan

layar?

Tegak atau terbalik bayangan lilin tersebut?

Dari kegiatan itu didapat kesimpulan bahwa bayangan

yang dibentuk cermin datar dari sebuah benda di depan

cermin bersifat: maya, tegak, sama besar.

Gambar 14.40

Pembentukan bayangan oleh

cermin datar.

Gambar 14.41

Cermin datar digunakan

untuk bercermin

IPA SMP/MTs Kelas VIII

269

b. Hubungan jarak benda dan jarak bayangan

Kedua segitiga yang diarsir sama dan sebangun

(kongruen), sehingga AP = PA

′

Karena A

′

bayangan maya, maka

dinilai

negatif, sehingga:

= –

atau

jarak benda = jarak bayangan

Karena jarak benda nyata bertanda positif dan jarak bayangan maya negatif, maka di

depan

′

harus diberi tanda

negatif

5. Cermin Cekung

Perhatikan gambar 14.44. Cermin ini, bagian permukaan cekungnya yang memantulkan

sinar.

a. Titik api dan jalannya sinar istimewa

Karena jarak bumi-matahari sangat jauh

maka, sinar matahari sampai di permukaan bumi

arahnya sejajar. Jika sinar matahari mengenai

cermin cekung kemudian sinar pantulnya

diarahkan ke kertas putih dengan menggeser

kertas putih tersebut menjauhi atau mendekati

cermin pada suatu saat diperoleh titik terang yang

merupakan perpotongan sinar-sinar pantul. Titik

tersebut dinamakan titik api (fokus). Mengapa

disebut titik api? Karena di titik tersebut bila dalam

waktu yang lama kita letakkan kapas, kapas

dapat terbakar (timbul api).

Jika akan melakukan kegiatan matahari

tidak tampak, gunakan kotak cahaya sebagai

penggantinya. Untuk menghasilkan berkas

sejajar gunakan penutup kotak cahaya yang bercelah dua atau tiga.

Bila kotak cahaya ditutup dengan penutup bercelah tunggal dapat ditunjukkan jalannya

sinar istimewa pada cermin cekung sebagai berikut:

Gambar 14.43

Bayangan yang dibentuk cermin

datar

A ́

B ́

Gambar 14.44

Titik api cermin cekung

270

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Lakukan pengamatan untuk memahami jalannya sinar istimewa pada cermin cekung.

b. Pembentukan bayangan pada cermin cekung

1) Benda di antara O dan F (di ruang I)

Dari ujung B sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui fokus.

Sinar yang melalui P dan lewat ujung B dipantulkan kembali ke P.

Perpanjangan sinar pantul yang melalui F dan yang melalui P berpotongan di B

′

. Titik B

′

inilah titik bayangan ujung B, kita sebut bayangan maya.

Sumbu utama kita perpanjang ke belakang cermin dan dari B

′

kita tarik garis tegak lurus

perpanjangan sumbu utama kita dapatkan A

′

. A

′

adalah bayangan maya dari A.

Garis A

′

adalah bayangan maya garis AB.

Benda di antara O dan F sifat bayangannya :

maya, tegak, diperbesar

2) Benda di antara P dan F (fokus) atau di ruang II

Sinar sejajar sumbu utama dipantulkan melalui fokus.

Sinar menuju vertex (O) dipantulkan dengan sudut pantul = sudut datang.

Gambar 14.45a

Sinar sejajar

utama dipantulkan melalui

fokus

Gambar 14.45b

Sinar

melalui pusat keleng-

kungan cermin dipantul-

kan kembali lewat pusat

kelengkungan (P) tersebut

Gambar 14.45c

Sinar melalui

fokus dipantulkan sejajar

sumbu utama.

Gambar 14.46a

Bayangan benda di ruang I belakang cermin (maya, tegak, diperbesar)

IPA SMP/MTs Kelas VIII

271

Sinar pantul berpotongan di B

′

(di depan cermin) A

′

bayangan nyata, diperbesar,

terbalik

Jarak bayangan (

′

) > jarak benda (

)

3) Benda di pusat kelengkungan (P)

Sinar sejajar sumbu utama dipantulkan melalui fokus utama (

Sinar melalui fokus utama (

) dipantulkan sejajar sumbu utama.

Sinar pantul berpotongan di depan cermin (bayangan nyata).

Sifat bayangan: nyata, terbalik, sama besar dengan bendanya (

′

)

Benda pada pusat kelengkungan, bayangan juga berada pada pusat kelengkungan.

4) Benda berada di antara P dan ~

Gambar 14.46b

Bayangan dari sebuah benda di antara P dan F

Gambar 14.46c

Bayangan dari benda yang berada di titik P

Gambar 14.46d

Benda di ruang III, bayangan di ruang II

272

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.46f

Bayangan di fokus

Sinar sejajar sumbu utama dipantulkan melalui fokus utama (

Sinar melalui

dipantulkan kembali ke

Sinar pantul berpotongan di depan cermin (sinar pantul konvergen), bayangan nyata.

Jarak benda > jarak bayangan

Sifat bayangan:

nyata, terbalik, diperkecil

5) Benda di tak terhingga (sinar datang pada cermin arahnya sejajar)

Sinar yang sejajar datang pada cermin cekung sejajar sumbu utama dipantulkan sehingga

berpotongan pada suatu titik yang disebut titik api utama (

), bayangan pada fokus.

Bila sinar sejajar datang pada cermin tidak sejajar sumbu utama, maka sinar itu dipantulkan

dan berpotongan pada titik api tambahan.

Titik api tambahan terletak pada sumbu tambahan (yaitu perpotongan sumbu tambahan

yang sejajar sinar datang dengan bidang api).

Keterangan:

Bidang api yaitu bidang datar yang tegak lurus sumbu utama melalui fokus

utama cermin/lensa

6) Benda berada di fokus cermin (s=f)

Gambar 14.46e

Pembentukan bayangan sinar sejajar

sumbu utama

IPA SMP/MTs Kelas VIII

273

Lukisan pembentukan bayangan pada cermin cekung dapat dirangkum sebagai berikut.

Tabel 14.5 Posisi benda dan bayangan benda pada cermin cekung

c. Kegunaan cermin cekung

Sebagai reflektor lampu mobil, lampu baca dan lain-lain.

Sebagai reflektor slide proyektor dan bioskop.

Sebagai reflektor tungku matahari.

Untuk memeriksa lubang gigi yang sakit.

d. Hubungan antara jarak titik api cermin dengan jari-jari

kelengkungan cermin

1) Pada cermin cekung

Jari-jari kelengkungan cermin dilambangkan dengan

bernilai positif, sebab pusat

kelengkungan berada di depan cermin (

= jarak

)

Jarak titik api cermin dilambangkan dengan huruf

juga bernilai positif (

= jarak

)

Hubungan antara

dan

sebagai berikut:

Sifat bayangan

Letak bayangan

Di depan cermin (pada

fokus)

Benda

Di tak terhingga

(nyata, tegak)

Nyata, terbalik, diperkecil

No.

Di belakang cermin

(di ~)

Di titik api (F)

(nyata, tegak)

Maya, tegak, diperbesar

Di belakang cermin

Di antara O dan F

(nyata, tegak)

Maya, tegak, diperbesar

Di depan cermin

Di antara C dan F

(nyata, tegak)

Nyata, terbalik, diperbesar

Di depan cermin

Di titik C (nyata,

tegak)

Nyata, terbalik, sama besar

Di depan cermin

lebih dari 2f (nyata,

tegak)

Nyata, terbalik, diperkecil

274

IPA SMP/MTs Kelas VIII

a) Sinar paraksial

Sinar sejajar sumbu utama tidak seluruhnya dipantulkan melalui fokus utama

cermin cekung, tetapi sinar tepi dipantulkan lebih kuat (lihat gambar). Sinar sejajar

yang jatuh di sekitar O sajalah yang dipantulkan melalui F

. Sinar sejajar sumbu

utama yang dipantulkan melalui F itulah yang disebut

sinar

paraksial

Bila B dekat sekali dengan O, maka AB sinar paraksial dan dipantulkan melalui

mana

∠

ABC =

∠

FBC =

∠

BCF (sudut yang sangat kecil), akibatnya:

BF = FC

BF dianggap = OF =

Karena itu: OC

OF + FC

→

b) Kesalahan lengkung

Sinar-sinar pantul berpotongan membentuk garis lengkungan (garis kaustik)

kesalahan pembentukan bayangan karena adanya sinar tepi yang dipantulkan

lebih kuat disebut kesalahan lengkung.

Gambar 14.47

Jarak titik api cermin dan jari-jari kelengkungan

Gambar 14.48

Aberasi sferik

IPA SMP/MTs Kelas VIII

275

Kesalahan lengkung dihilangkan dengan diafragma (lubang kecil yang

meneruskan sinar dekat titik O).

2) Pada cermin cembung

hanya saja

bernilai

negatif

, sehingga

juga bernilai

negatif

3) Pada cermin datar

, di mana

= ~

→

= ~

e. Hubungan antara jarak fokus, jarak benda dan jarak bayangan

pada cermin cembung dan cekung

Hubungan antara jarak fokus, jarak benda, dan jarak bayangan pada cermin cembung

dan cermin cekung adalah sebagai berikut.

Jarak benda

, yaitu jarak benda ke vertex (O), diberi notasi

Jarak benda

nyata

dinilai

positif

, sedangkan jarak benda

maya

dinilai

negatif

Benda dikatakan

nyata

bila sinar dari benda ke cermin arahnya

menyebar

(di

depan cermin).

Benda dikatakan

maya

, bila sinar dari benda ke cermin arahnya

mengumpul

(di

belakang cermin).

Jarak bayangan

, yaitu jarak bayangan ke vertex (O) diberi notasi

′

Jarak bayangan

nyata

dinilai

positif

, sedangkan jarak bayangan

maya

dinilai

negatif.

Bayangan disebut

nyata

bila bayangan dibentuk oleh sinar

pantul konvergen

terbentuk di depan cermin.

Bayangan disebut

maya

bila bayangan dibentuk oleh

sinar pantul divergen

(menyebar), terbentuk di belakang cermin.

Hubungan antara

dan

′

dicari dengan percobaan sebagai berikut:

276

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Alat percobaan:

Meja optik dilengkapi dengan penggaris 1 meter.

Cermin cekung

Lilin sebagai sumber cahaya

Layar

Langkah kerja:

Dengan mengatur letak cermin cekung, lilin dan layar seperti gambar di atas,

maka didapat bayangan lilin pada layar yang paling tajam.

Mengukur jarak titik api cermin menggunakan sinar matahari misal didapat

= 10 cm

Menentukan jarak benda

= 15 cm

Menggeser layar sehingga didapat bayangan tajam pada layar diukur jarak

layar ke cermin = 30 cm (

′

= 30 cm)

Dengan mengubah harga

yang berbeda-beda, maka didapat harga

′

yang

berbeda-beda pula dan dimasukkan dalam tabel.

Tabel Data pengamatan

Hasil Pengukuran

Perhitungan

Jarak Benda

(

)

No.

Perc.

Jarak

Bayangan (

′′

′

)

15 cm

20 cm

25 cm

30 cm

35 cm

30 cm

20 cm

.... cm

12,2 cm

0,0667

0,050

....

0,028

0,0333

0,050

....

0,082

0,100

0,110

Mari Bereksperimen

Letak cermin, lilin dan layar

IPA SMP/MTs Kelas VIII

277

Ternyata dari pengamatan didapat hasil bahwa

cenderung merupakan bilangan

tetapi (

) yang sama dengan 0,100. Bilangan k tersebut =

= 0,100

Jadi kita dapat mengambil kesimpulan bahwa:

= konstan

3) Perbesaran bayangan

Perhatikan gambar berikut ini!

Perbesaran bayangan (

) didefinisikan sebagai perbandingan tinggi bayangan (

′

) dengan

tinggi benda (

Bila bayangan atau benda tegak,

′

atau h dinilai positif, maka bayangan atau benda

yang terbalik dinilai negatif.

Perbesaran juga dapat dinyatakan dengan

dan

′

sebagai berikut:

OAB ~

OA ́ B ́, sehingga

–

Jadi,

–

Gambar 14.49

Pembentukan bayangan

′

278

IPA SMP/MTs Kelas VIII

m > 0, bila bayangan tidak terbalik terhadap bendanya.

m < 0, bila bayangan terbalik terhadap bendanya.

|m| > 1, bayangan diperbesar.

|m| < 1, bayangan diperkecil.

Contoh soal:

Diketahui cermin cekung mempunyai jari-jari kelengkungan 40 cm. Tentukan sifat bayangan

dari sebuah benda tegak yang terletak 30 cm di depan cermin!

Diketahui: R

= 40 cm

= 30 cm

Ditanyakan

: sifat bayangan?

Jawab:

⇒

30 = 20 cm

⇒

→

́ = 60 cm

́ positif, bayangan nyata di depan cermin.

⇒

= –

→

= – 2 kali

Bayangan diperbesar karena harga mutlak m lebih besar dari 1, terbalik sebab

< 0.

Jadi sifat bayangan: nyata, di depan cermin, diperbesar, terbalik.

IPA SMP/MTs Kelas VIII

279

Sebuah cermin cekung membentuk bayangan nyata yang terletak pada jarak 40 cm dari

cermin cekung yang jari-jari kelengkungannya 60 cm. Di mana dan pada jarak berapa

dari cermin cekung letak benda tersebut?

Diketahui:

́ = 40 cm (positif karena bayangan nyata)

= 60 cm

Ditanyakan: s

= ...?

Jawab:

⇒

→

= 30 cm

⇒

→

= 13,3 cm

Karena S positif, maka bendanya nyata di depan cermin pada jarak 13,3 cm.

Seseorang yang tinginya 160 cm berdiri tegak di depan sebuah cermin datar pada jarak

2 m dari cermin. Berapa panjang minimal cermin agar seluruh bayangan orang tersebut

tampak olehnya? (kedudukan cermin diatur sedemikian rupa sehingga bayangan seluruh

tubuhnya tampak).

Jawab:

Panjang cermin minimal = AB

Karena besar sudut datang = besar sudut pantul, maka:

AB =

+ h

)

(160 cm)

= 80 cm

Jadi, panjang minimal cermin 90 cm.

Pembentukan bayangan oleh

cermin datar

280

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Pembentukan bayangan oleh 2 cermin datar

Dua buah cermin datar membentuk sudut 90

, sebuah titik A terletak di tengah-tengah

antara kedua cermin tersebut.

Berapa jumlah bayangan titik A tersebut?

Bila sudut antara kedua cermin tersebut diperkecil menjadi 30

, berapa jumlah

bayangan titik A tersebut?

Jawab:

A ́ =

bayangan A yang dibentuk cermin I

A ́ ́ =

bayangan A yang dibentuk cermin II

A ́ ́ ́ =

bayangan A ́ yang dibentuk cermin II

bayangan A ́ ́ yang dibentuk cermin I

Jadi jumlah bayangan (

) = 3

atau dapat dirumuskan

sudut antara kedua cermin dalam derajat

jumlah bayangan

Bila

= 45

, maka

= 8 – 1

= 7

IPA SMP/MTs Kelas VIII

281

6. Cermin Cembung

a. Titik api cermin cembung

Bila sinar sejajar dari kotak cahaya dijatuhkan

pada cermin cembung ternyata sinar-sinar tersebut

menyebar (memancar) seolah-olah dari sebuah titik

di belakang cermin. Titik itu dinamakan titik api

(fokus) cermin cembung.

Titik api cermin cembung di belakang cermin

cembung bersifat maya, maka jarak titik api cermin

cembung harganya negatif.

b. Jalannya sinar istimewa

Untuk mengetahui jalannya sinar istimewa pada cermin cembung, lakukan kegiatan berikut!

Dari kotak cahaya arahkan sinar sejajar

sumbu utama! Apa yang Anda amati!

Sinar terpantul seolah-olah berasal dari titik

api cermin cembung.

Arahkan sinar dari kotak cahaya ke titik api

cermin cembung, bagaimana arah sinar

pantulnya?

Sinar menuju fokus cermin cembung

dipantulkan sejajar sumbu utama.

Arahkan sinar dari kotak cahaya ke pusat

kelengkungan P, bagaimana arah sinar

pantulnya?

Ternyata sinar dipantulkan kembali ke arah

semula.

Gambar 14.49

Titik api cermin cembung

Gambar 14.50a

Sinar istimewa cermin

cembung

Gambar 14.50b

Gambar 14.50c

282

IPA SMP/MTs Kelas VIII

c. Pembentukan bayangan pada cermin cembung

Perhatikan gambar 14.51 di bawah ini!

= benda nyata

A ́B ́ = bayangan maya benda AB

C ́D ́ = bayangan maya benda CD

Sifat bayangan yang dibentuk cermin cembung dari benda di depan cermin: maya, tegak,

diperkecil.

Rumus-rumus untuk cermin cembung sama dengan rumus-rumus pada cermin cekung.

Contoh soal:

Jari-jari kelengkungan cermin cembung 80 cm, berapa jarak titik api cermin tersebut?

Jawab

= 80 cm (cermin cembung jari-jari kelengkungan negatif)

(–80 cm)

= –40 cm

Sebuah cermin cembung jari-jari kelengkungannya 40 cm. Sebuah benda berada 30 cm

di depan cermin. Jika tinggi benda 12 cm, berapa tinggi bayangan?

Jawab:

=–

–20 cm

Gambar 14.51

Pembentukan bayangan pada cermin

cembung

IPA SMP/MTs Kelas VIII

283

0,4

⇒

0,4

′

= 4,8 cm

′

= –12 cm

Jadi, ti

nggi bayangan adalah 3 cm

d. Penggunaan cermin cembung

Karena cermin cembung menghasilkan bayangan tegak, maya, diperkecil, maka

dimanfaatkan sebagai kaca spion mobil atau sepeda motor.

7. Pembiasan

a. Pengertian pembiasan

Perhatikan arah sinar yang masuk dan sinar yang keluar dari kaca plan paralel di bawah

ini!

Sinar dari kotak cahaya dari udara masuk ke kaca plan paralel dibiaskan mendekati

garis normal. Sebaliknya sinar dari kaca pan paralel ke udara dibiaskan menjauhi garis nor-

mal.

Gambar 14.52

Sinar datang PQ, garis normal

dan sinar bias QR, sudut datang (i), sudut bias

(r)

Gambar 14.53

Cahaya yang melewati kaca plan

paralel

284

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Bila sinar dari udara masuk kaca plan paralel dengan arah tegak lurus kaca, sinar tidak

berubah arah (tidak membelok). Mengapa demikian? Untuk memahami hal tersebut ikutilah

ilustrasi berikut.

Bila mobil melaju lurus, pada suatu saat roda depan bagian kanan masuk ke jalan licin,

roda kiri di jalan kasar, maka mobil membelok ke kanan. Apa sebabnya?

Roda kiri lebih cepat bergerak sehingga mendahului roda kanan dan mobil membelok

ke kanan.

Bila mobil melaju lurus, kedua roda depan masuk jalan licin bersama-sama, maka mobil

tidak membelok sebab kecepatan kedua roda sama.

Jadi cahaya yang datang miring pada batas dua medium mengalami pembelokan arah

karena sinar tepi mengalami perbedaan laju. Sedangkan jika cahaya datang tegak lurus batas

dua medium, cahaya tidak membelok karena sinar-sinar tepi mengalami perubahan laju sama

yang berlangsung serentak (bersama-sama).

Peristiwa berubahnya laju cahaya akibat peralihan medium cahaya disebut

pembiasan.

b. Hukum Snellius

Bila kita perhatikan kembali gambar 14.52, kita ketahui bahwa:

Sinar datang, garis normal (garis tegak lurus batas dua medium), dan sinar bias terletak

satu bidang datar.

Dengan mengubah sudut datang (

), maka sudut bias (

) juga berubah. Perubahan yang

terjadi sedemikian hingga

Ternyata

= konstan (tetap). Perhatikan contoh berikut.

Gambar 14.54

Ilustrasi pembiasan

IPA SMP/MTs Kelas VIII

285

Tabel 14.6 Sudut datang dan sudut bias

Hukum Snellius:

Sinar datang, sinar bias, dan garis normal berada pada satu bidang datar.

Sinus sudut datang dibagi sinus sudut bias, konstan (tetap).

c. Indeks bias

Gambar 14.55 di bawah menunjukkan tentang gejala optik, yaitu pembiasan yang terjadi

pada air. Penggaris tampak patah (bengkok) pada batas udara air. Jalannya sinar dari penggaris

dalam air ke mata seperti pada gambar 14.56.

Perhatikan gambar 14.60. Penggaris ABC tampak sebagai ABC

′

. Apa sebabnya? Sinar

CB dibiaskan menjadi sinar BD menuju mata, garis CB tampak sebagai C

′

Sin

0,5

0,6

0,8

0,333

0,4000

0,5333

1,5

Gambar 14.55

Pensil tampak tidak lurus

Gambar 14.56

Sinar dari penggaris CB ke mata

19,5

23,57

21, 22

286

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.58

Sinar dari udara ke air ke gelas

ke udara

Menurut Snellius:

= konstan.

Konstanta ini disebut

indeks bias (

)

Bila sinar datang dari udara dengan sudut

datang

dan sudut biasnya

, maka :

(1)

Bila sinar datang dari udara dengan sudut datang (

) ke gelas dengan sudut bias

maka:

(2)

Dengan membagi persamaan 2 dengan 1 didapat:

, karena

, maka

Adapun jalannya sinar sebagai berikut:

Jadi jalannya sinar dari air ke gelas mempunyai

perumusan:

atau

sin

Keterangan:

Sudut datang pada air =

Sudur bias pada gelas =

Gambar 14.57

Sinar dari udara ke air

sudut datang

IPA SMP/MTs Kelas VIII

287

Atau sinar dari air menuju gelas.

= disebut indek bias relatif gelas terhadap air, boleh ditulis.

→

Sinar berjalan dari air menuju gelas.

Bila salah satu medium hampa, maka:

(disebut indek bias mutlak gelas)

(disebut indek bias mutlak air)

(disebut indek bias mutlak intan)

Jadi, sinar dari optik lebih renggang (indek bias kecil) keoptik lebih rapat (indeks

bias lebih besar) dibiaskan mendekati garis normal (

)

Sebaliknya, sinar dari optik lebih rapat ke optik lebih renggang dibiaskan menjauhi

garis normal (

)

d. Pemantulan sempurna

Sinar dari medium lebih rapat dibiaskan menjauhi garis normal. Dengan memperbesar

sudut datangnya, maka pada suatu saat sudut biasnya (

= 90

). Keadaan seperti ini disebut

akan terpantul sempurna

. Pada keadaan ini sudut datangnya disebut sudut batas (

). Lihat

gambar 14.62.

Sudut batas (

) yaitu sudut datang sinar dari optik lebih rapat ke optik lebih renggang

bila sudut bias 90

Bila sudut datang sinar dari optik lebih rapat ke optik lebih renggang diperbesar melebihi

sudut batas (

), maka sinar tidak dibiaskan melainkan atau mengalami pemantulan yang

disebut

pemantulan sempurna

288

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Syarat terjadinya pemantulan sempurna, yaitu:

Sinar datang dari optik lebih rapat atau dari indeks bias lebih besar.

Sinar datang lebih besar dari sudut batas atau

Besarnya sudut batas pada beberapa median.

Pada air dirumuskan

sin

, < 1

Pada gelas dirumuskan

sin

, < 1

Pada air - gelas dirumuskan :

sin

, < 1

Besarnya sinus sudut batas selalu

kurang dari satu

Contoh soal:

Indeks bias intan adalah 2,5. Sinar dari udara masuk ke air dengan sudut datang 53

(sin 53

= 0,8). Berapa sin

(

adalah sudut bias)?

Jawab:

Gambar 14.59a

Sinar akan terpantul

sempurna

Gambar 14.59b

Sinar mengalami

pemantulan sempurna

i >

i =

IPA SMP/MTs Kelas VIII

289

Sin

= 0,8

sin

= 0,32

Bila indeks bias gelas =

, hitunglah sudut batas gelas!

Jawab:

Sin

= 0,6667 (lihat tabel)

= 41,81

e. Pembiasan cahaya pada prisma

Prisma kaca dapat membiaskan cahaya. Jalannya

sinar bias seperti gambar 14.60.

Sinar dari kotak cahaya masuk ke bidang sisi

ABFD, ternyata sinar keluar dari prisma melalui

bidang BCEF.

Sudut pembiasnya pada saat demikian adalah

∠

ECD =

Jika bidang pembiasnya ACED dan ABFD,

maka sudut pembiasnya

dan seterusnya.

Sudut yang dibentuk antara sinar yang keluar dengan perpanjangan sinar masuk

dinamakan

sudut deviasi

(

). Besarnya sudut deviasi secara ilmu ukur bidang (planimetri)

didapat:

Gambar 14.60

Prisma dan pembiasan sinar

290

IPA SMP/MTs Kelas VIII

D = i + r –

sudut datang pada bidang pembias 1

sudut bias pada bidang pembias 2

Bila

, sudut deviasinya paling kecil disebut

sudut deviasi minimum.

min

= 2

–

Untuk

≤

yang merupakan sudut kecil, maka deviasi minimumnya dapat dihitung

lewat indeks bias prisma sebagai berikut:

= (

–

)

Dimana :

= deviasi minimum

= indeks bias prisma

= sudut pembias prisma

Dari rumusan ini tampak bahwa:

semakin besar indeks bias prisma, semakin besar

sudut deviasi minimumnya

8. Lensa Cembung

a. Ciri lensa cembung

Lensa mempunyai dua bidang batas yang masing-masing mampu membiaskan cahaya.

Bidang batas sebuah lensa dapat keduanya lengkung atau satu bidang batas lengkung lainnya

datar.

Ciri-ciri lensa cembung:

Melalui pengamatan dapat kita ketahui bahwa lensa cembung mempunyai ciri:

bagian

tepinya tipis

, sedangkan

bagian tengahnya tebal

Gambar 14.61

Sudut deviasi

Gambar 14.62

Macam-macam lensa cemb

ung

Cembung ganda

mbung datar

Cembung cekung

′

IPA SMP/MTs Kelas VIII

291

b. Sifat lensa cembung

Bila tiga berkas sinar sejajar yang keluar dari kotak cahaya dikenakan pada lensa

cembung, berkas sinar-sinar tersebut dibiaskan oleh lensa dan berpotongan pada sebuah

titik. Titik tersebut dinamakan

fokus

(titik api) diberi tanda

Titik api =

titik tempat terbentuknya

bayangan dari benda di tak

terhingga

O = vertek (pusat lensa)

Jarak titik api (

) yaitu = jarak OF.

Titik api lensa cembung

nyata

, karena merupakan titik potong sinar-sinar bias, sehingga

jarak titik api lensa (

) bernilai

positif

Sifat lensa cembung mengumpulkan sinar sehingga disebut

lensa konvergen

c. Jalannya sinar istimewa pada lensa cembung dan lukisan

pembentukan bayangan

Gambar berikut untuk menunjukkan jalannya 3 sinar istimewa.

Sinar dari kotak cahaya datang pada

lensa positif sejajar sumbu utama,

dibiaskan melalui fokus di belakang

lensa.

Sinar dari kotak cahaya melalui vertek

(O) tidak berubah arah.

Gambar 14.63

Fokus lensa cembung

Gambar 14.64a

Gambar 14.64b

292

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Sinar dari kotak cahaya melalui fokus

F di depan lensa dibiaskan sejajar

sumbu utama.

Kesimpulan:

Sinar sejajar sumbu utama, dibiaskan melalui fokus lensa di belakang lensa.

Sinar yang melalui fokus di depan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

Sinar melalui vertek diteruskan tanpa berubah arah.

Dengan 3 sinar istimewa atau minimal menggunakan 2 sinar istimewa, bayangan benda

yang dibentuk lensa cembung, dapat dilukis.

1) Benda di antara O dan F

′

bayangan maya di depan lensa (no. ruang bayangan = 4)

= fokus di belakang lensa

= fokus di depan lensa

Sifat bayangan: maya, tegak, diperbesar

Gambar 14.65a

Bayangan maya, tegak, diperbesar

Gambar 14.64c

IPA SMP/MTs Kelas VIII

293

2) Benda di antara F

dan 2F

Bayangan A

′

bersifat: nyata, terbalik, diperbesar

3) Benda di antara F

sampai dengan ~

Bayangan A

′

, bersifat: nyata, terbalik, diperkecil

Dari ketiga lukisan tersebut:

Jika benda di antara

dan

, sifat bayangan maya, tegak, diperbesa.

Jika benda di antara

dan 2

sifat bayangan nyata, terbalik, diperbesar.

Jika

= f bayangan tegak, maya, di tak hingga

Jika

= 2 f, bayangan terbalik, nyata, sama besar

Jika

> 2f, bayangan nyata, terbalik, diperkecil

Bayangan diperbesar |

′

| >

, bayangan diperkecil jika |

′

| <

(Keterangan: |–5| = 5 atau |5| = 5)

Gambar 14.65b

Bayangan nyata, terbalik, diperbesar

Gambar 14.65c

Bayangan nyata, terbalik, diperkecil

294

IPA SMP/MTs Kelas VIII

4) Benda di fokus di (F)

Benda di fokus (

), bayangan yang mudah diamati adalah: maya, tegak, diperbesar

5) Benda di 2 F (s = 2f)

Benda di 2

, bayangan 2

bersifat: nyata, terbalik, sama besar.

Dari kelima lukisan dapat disimpulkan:

Semua bayangan maya yang dibentuk lensa cembung selalu tegak terhadap

bendanya.

Semua bayangan nyata yang dibentuk lensa cembung pasti terbalik terhadap

bendanya.

d. Hubungan antara s, s

′

dan f

Pengamatan menggunakan lensa dengan

= 20 cm.

= jarak benda

′

= jarak bayangan

Gambar 14.65d

Bayangan berada di

Gambar 14.66

Benda, lensa dan layar

Gambar 14.65e

Bayangan nyata, terbalik, sama besar

′

IPA SMP/MTs Kelas VIII

295

Dengan menggeser layar mendekati atau menjauhi layar jika s > 20, maka pada layar

didapat bayangan yang tajam. Pada keadaan demikian jarak benda dan jarak bayangan

dimasukkan dalam tabel. Kemudian diubah jarak benda dan diukur pula jarak bayangan saat

bayangan pada layar cukup jelas. Hasilnya seperti pada tabel di bawah ini.

Tabel di atas mempunyai kecenderungan bahwa

= konstan dan cenderung sama

dengan

Jadi

′

= jarak bayangan, untuk bayangan maya,

′

= negatif dan tak dapat ditangkap

dengan layar.

Dilihat langsung dari belakang lensa, untuk bayangan nyata:

•

′

= positif

•

dapat ditangkap oleh layar

jarak benda

jarak bayangan

Rumus perbesaran sama seperti pada cermin:

e. Penggunaan lensa cembung

Orang tua yang sudah tidak mampu membaca pada jarak baca normal 25 cm. Agar

orang tersebut mampu membaca pada jarak 25 cm perlu ditolong dengan kacamata

berlensa

cembung

Astronom banyak mengamati benda langit, agar benda langit tampak lebih dekat dan

lebih jelas, ia menggunakan teropong. Teropong terdiri dari

dua lensa cembung

No.

′′

′

25 cm

40 cm

50 cm

100 cm

40 cm

32 cm

0,050

0,051

0,05

Tabel 14.7 Hubungan

′′

′

, dan f

296

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Ahli biologi dan pekerja laboratorium kesehatan menggunakan mikroskop untuk

mengamati bakteri (bibit penyakit).

Selain itu masih banyak alat yang menggunakan lensa positif seperti:

tustel/kamera,

periskop, slide proyektor, proyektor bioskop, episkop, OHP dan lain-lain.

Tukang jam selalu mengamati komponen jam yang ukurannya kecil, kemudian

membongkar dan memasangnya kembali. Agar komponen jam tampak lebih besar ia memakai

lup, yaitu sebuah lensa positif/cembung.

9. Lensa Cekung

a. Ciri-ciri lensa

Dilihat dari bentuknya, lensa cekung mempunyai ciri-ciri bagian tepi tebal, bagian

tengahnya tipis (lihat gambar).

b. Titik api lensa cekung

Sinar sejajar dari kotak cahaya diarahkan menuju lensa cekung, sejajar sumbu utama.

Sinar bias arahnya seperti tampak pada gambar 14.68.

Sinar bias dari sinar sejajar sumbu utama

menyebar. Perpanjangan sinar bias tersebut

berpotongan di sebuah titik F.

Titik tersebut dinamakan titik api (fokus).

Karena fokus lensa cekung berada di

depan lensa, maka fokus tersebut maya, jarak

titik apinya OF = f dinilai

negatif

. Sifat lensa

cekung yaitu menyebarkan sinar yang datang

padanya. Oleh karena itu sering disebut lensa

divergen.

c. Jalannya sinar istimewa dan lukisan bayangan

Seperti percobaan jalannya sinar istimewa pada lensa cembung, jalannya sinar istimewa

pada lensa cekung dapat disimpulkan sebagai berikut:

Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah dari fokus di depan lensa.

Gambar 14.67

Macam-macam lensa cekung

′

SUMBU

Cekung ganda

Cekung datar

Cekung cembung

Gambar 14.68

Titik api lensa cekung

IPA SMP/MTs Kelas VIII

297

Sinar yang menuju fokus di belakang lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

Sinar yang melalui vertek diteruskan tanpa berubah arah.

Coba lakukan sendiri kebenaran aturan jalannya sinar-sinar istimewa tersebut.

Dengan sinar istimewa itu dapat dilukis bayangan sebuah benda yang dibentuk oleh

lensa cekung.

Benda di depan lensa (ruang IV)

′

= bayangan maya benda AB

Bayangan di depan lensa

′

= bayangan maya benda CD

Dari lukisan itu dapat kita ketahui semua benda di depan lensa cekung,

bayangannya bersifat: maya, tegak, diperkecil.

d. Hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s

′

) dan

jarak titik api serta perbesaran

Seperti pada lensa cembung, pada lensa cekung berlaku rumus:

Di mana:

′

= jarak bayangan

(+) positif, bayangan nyata

(-) negatif, bayangan maya

jarak benda

jarak titik api, bernilai negatif

Gambar 14.69

Bayangan maya, tegak, diperkecil

298

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Perbesaran (m), rumusnya:

Di mana:

′

= (–) negatif, bayangan terbalik

(+) positif, bayangan tegak

= (+) positif, bayangan tegak

(–) negatif, bayangan terbalik

e. Kekuatan lensa (P)

Baik lensa positif maupun lensa negatif mempunyai kemampuan membiaskan sinar, dan

tampak seperti gambar di bawah ini.

Lensa positif (lensa cembung) mempunyai kemampuan mengumpulkan sinar.

Dari gambar 14.70 tampak bahwa lensa B tampak lebih kuat mengumpulkan sinar,

padahal jarak titik api lensa B lebih pendek.

Lensa negatif (lensa cekung) mempunyai kemampuan menyebarkan sinar.

Dari gambar 14.71 tampak bahwa lensa B lebih kuat menyebarkan sinar, padahal jarak

titik api lensa B lebih kecil.

Gambar 14.70

Lensa positif A dan B

Gambar 14.71

Lensa negatif A dan B

(-)

IPA SMP/MTs Kelas VIII

299

Kesimpulan:

Kekuatan lensa berbanding terbalik dengan jarak titik api dan

dirumuskan:

jika f dalam meter, maka

dalam dioptri (

Bila lensa tersebut positif, maka

dan

positif, sebaliknya jika lensa itu negatif,

maka

dan

juga negatif.

Rumus tersebut dapat diganti menjadi:

→

dalam dioptri

dalam sentimeter (cm)

f. Kegunaan lensa cekung

Mata miopi (rabun jauh) dapat dinormalkan kembali dengan lensa cekung. Mata miopi

yang telah ditolong dengan kacamata berlensa cekung mampu melihat benda-benda yang

berada di tak terhingga, sebagaimana layaknya mata normal.

Teropong bumi jika menggunakan lensa pembalik, teropongnya terlalu panjang, untuk

memperpendek okuler teropong dan lensa pembaliknya menggunakan sebuah lensa cekung.

Contoh soal:

Berapa dioptri kekuatan lensa yang jarak titik apinya 25 cm?

Jawab:

Di depan lensa cekung yang jarak titik apinya 15 cm, sebuah benda berada 15 cm di

depan lensa.

Berapakah jarak bayangan?

Berapakah tinggi bayangan, jika tinggi benda 50 cm?

Bagaimanakah sifat bayangan?

300

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Jawab:

′

= 25 cm

′

= –7,5 cm

nggi bayangan 25 cm (lebih kecil dari

Bayangan maya, 7,5 cm di depan

benda

lensa

Karena

→

= (+), bayangan tegak.

< 1, bayangan diperkecil

Jadi, sifat bayangan:

maya

tegak

diperkecil

Sebuah cermin cekung jari-jari kelengkungannya 30 cm. Sebuah benda tingginya

2 cm terletak pada jarak 20 cm dari cermin. Berapakah tinggi bayangan benda

tersebut dan bagaimana sifatnya?

Sebuah cermin cembung jari-jari kelengkungan 30 cm.

Berapakah jarak titik apinya?

Dari benda yang berada di depan cermin pada jarak 30 cm, dibentuk

bayangannya pada jarak berapa cm?

Bila benda berada di tak terhingga di depan lensa cembung, berapa jarak

bayangannya? Jarak titik api lensa 15 cm.

Sebuah benda berada pada jarak 15 cm di depan lensa cembung berkekuatan

5 D. Bagaimana arah sinar bias? Berapa jarak bayangan?

Benda dan layar berjarak tetap, ada dua

kedudukan lensa berjarak titik api 10 cm

yang menghasilkan bayangan tajam

pada layar. Berapa jarak benda tersebut?

45 cm

Kecakapan Personal

IPA SMP/MTs Kelas VIII

301

Alat-Alat Optik dan Penerapannya

dalam Kehidupan Sehari-hari

Mata merupakan alat untuk melihat. Dengan mata, manusia dapat menikmati keindahan

alam dan dapat mempercepat kerja. Akan tetapi, kerja mata terbatas. Sebagai contoh untuk

melihat benda yang kecil dan benda yang letaknya jauh, mata tidak mampu lagi melihat dengan

jelas. Demikian juga untuk mata yang cacat atau rusak.

Untuk itu diperlukan alat bantu mata, misalnya kacamata, lup, mikroskop, dan teropong.

Mata dan alat bantu tersebut dinamakan alat optik.

1. Mata

Mata manusia merupakan organ tubuh yang sangat penting. Mata manusia terdiri dari

bagian-bagian yang fungsinya masing-masing sebagai berikut.

Kornea

Kornea merupakan bagian mata yang keras, dan berfungsi untuk melindungi bagian mata

yang lunak dan sensitif yang berada di belakangnya/di dalamnya.

Pupil

Pupil adalah celah berbentuk lingkaran yang berfungsi agar cahaya dapat masuk ke

dalam mata.

Iris

Iris adalah selaput berwarna hitam atau biru, yang berfungsi mengatur besar dan kecilnya

pupil.

Lensa

Lensa berfungsi membiaskan sinar dari benda yang kemudian menghasilkan bayangan

pada retina.

Aqueous Humour

Aqueous humour adalah cairan di depan lensa mata, berfungsi untuk membiaskan cahaya

ke dalam mata.

Vitreous Humour

Vitreous Humour adalah cairan di dalam bola mata, berfungsi untuk meneruskan cahaya

dan lensa menuju ke retina.

302

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.73

Proses terlihatnya

objek oleh mata

kornea

iris (otot berwarna)

pupil

lensa mata

otot mata

retina

aquaeous humour

vitreous humour

saraf mata

Retina

Retina berfungsi sebagai layar tempat terbentuknya bayangan benda yang tampak oleh

mata. Retina merupakan bagian mata yang penuh saraf yang sensitif terhadap cahaya. Saraf-

saraf tersebut mengirimkan rangsangan ke otak.

Untuk mempermudah mengenai bagian-bagian mata serta fungsinya, coba bandingkan

dengan bagian-bagian dari sebuah kamera.

a. Proses terlihatnya objek oleh mata

Apabila sinar yang berasal dan objek masuk

pada lensa mata kemudian mengalami pembiasan dan

terbentuk bayangan pada retina, mata dapat melihat

objek tersebut. Apabila bayangan yang terjadi tidak

jatuh di retina, mata tidak dapat melihat objek

tersebut. Dengan demikian, syarat agar objek dapat

dilihat dengan jelas oleh mata yaitu bayangan dari

objek harus jatuh tepat pada retina (bintik kuning).

Bola mata bentuknya tetap sehingga jarak retina

terhadap lensa adalah tetap. Hal ini berarti jarak

bayangan yang terbentuk (

′

) adalah tetap. Padahal, kenyataannya mata dapat melihat benda

yang jaraknya (

) berubah-ubah. Ini berarti jarak fokus lensa mata dapat berubah-ubah. Agar

jarak fokus dapat berubah, kecembungan lensa harus berubah pula. Dari rumus lensa:

, jika

′

tetap dan

berubah-ubah (dari

menjadi s

harus berubah-ubah.

Otot yang mengatur kecembungan lensa mata disebut otot akomodasi. Kemampuan

otot tersebut untuk mengubah kecembungan lensa mata disebut

daya akomodasi

. Di sinilah

keistimewaan lensa mata sebagai alat optik yang jarak fokusnya dapat diatur.

Gambar 14.72

Bagian-bagian mata

IPA SMP/MTs Kelas VIII

303

b. Titik dekat dan titik jauh

Jika kita gerakkan sebuah benda dari jarak yang cukup jauh menuju mata, maka suatu

saat benda berada pada posisi batas antara jelas dan tidak jelas. Sebaliknya jika benda kita

jauhkan dari mata suatu saat benda berada pada posisi batas antara jelas dan tidak jelas.

Batas antara jelas dan tidak jelas yang terdekat dan terjauh dari mata disebut daerah penglihatan

mata. Agar objek dapat terlihat jelas oleh mata, letak objek harus pada daerah penglihatan

mata, yaitu daerah antara titik dekat dan titik jauh mata tersebut.

Titik dekat

(punctum

proksimum = pp) ialah jarak yang paling dekat yang dapat dilihat dengan jelas oleh mata

dengan akomodasi maksimum. Pada jarak ini kecembungan lensa mata mencapai maksimum.

Titik jauh

(punctum remotum = pr) ialah jarak yang paling jauh yang dapat dilihat dengan

jelas oleh mata tanpa berakomodasi. Pada jarak ini lensa mata dalam keadaan sepipih-pipihnya.

c. Keadaan mata

Keadaan mata dapat dibedakan menjadi mata normal dan mata cacat.

1) Mata normal (Emetropi)

Untuk mata normal, mempunyai titik dekat kurang lebih 25 sentimeter dan titik jauh tak

terhingga (jauh sekali).

2) Cacat mata (Ametrop)

Cacat mata yang diderita oleh seseorang dapat disebabkan oleh kerja mata yang terlalu

forsir atau cacat sejak lahir

. Ada tiga cacat mata, yaitu rabun jauh, rabun dekat, dan mata tua.

a) Rabun jauh (miopi - terang dekat)

Mata rabun jauh titik dekatnya lebih pendek daripada titik dekat mata normal

(

s < 25 cm) dan titik jauhnya lebih pendek daripada titik jauh mata normal. Oleh karena

itu, orang yang menderita rabun jauh ini tidak dapat membaca dengan jelas pada jarak

baca normal (± 25 cm) orang tersebut dapat membaca dengan jelas pada jarak lebih

pendek dari 25 cm atau hanya dapat melihat benda-benda dekat sehingga cacat ini

sering disebut

terang dekat

Gambar 14.74

Rabun jauh

a. titik tangkap mata miopi

b. lensa penolong mata miopi

304

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Gambar 14.76

Kacamata dua fokus

′

= -10 m

Cacat mata miopi disebabkan

lensa mata terlalu cembung

atau

bola mata terlalu

lonjong

. Dengan demikian, bayangan benda pada jarak baca jatuh di depan retina.

b) Rabun dekat (hipermetropi - terang jauh)

Mata rabun dekat memiliki titik dekat lebih jauh daripada titik dekat mata normal

dan titik jauhnya tak terhingga (~). Sehingga orang yang menderita rabun dekat ini tidak

dapat membaca pada jarak normal (

+25 cm), orang tersebut dapat membaca dengan

jelas pada jarak lebih jauh dari jarak baca normal (

>25 cm) atau hanya dapat melihat

benda-benda jauh. Oleh karena itu cacat ini sering disebut

terang jauh

Cacat mata hipermetropi

disebabkan lensa mata kurang dapat dicembungkan

atau

bola mata terlalu pipih

. Dengan demikian, bayangan dari benda yang terletak

pada jarak baca normal jatuh di belakang retina.

c) Mata tua (presbiopi)

Mata tua ini memiliki titik dekat lebih jauh daripada titik dekat mata normal dan titik

jauhnya lebih pendek daripada titik jauh mata normal. Oleh karena itu, orang yang memiliki

mata tua ini tidak dapat melihat dengan jelas objek yang dekat maupun yang jauh secara

normal. Mata ini sebenarnya tidak cacat, tetapi daya

akomodasinya sudah lemah

d. Kacamata

Gambar 14.75

Rabun dekat

lensa cembung

a. titik tangkap rabun dekat

b. lensa penolong mata hipermetropi

IPA SMP/MTs Kelas VIII

305

Kacamata berfungsi membantu mata yang cacat agar fungsinya kembali layaknya mata

normal.

1) Rabun jauh (Miopi = terang dekat)

Untuk cacat ini bayangan dari objek yang letaknya jauh jatuh di depan retina. Agar

bayangan jatuh di retina sinar yang masuk pada lensa mata harus menyebar

. Untuk itu di

depan mata harus diberi lensa cekung (divergen). Jadi, untuk mata miopi dapat ditolong dengan

kacamata berlensa cekung

(negatif).

Setelah memakai kacamata berlensa cekung, objek yang letaknya jauh (s = ~) akan

membentuk bayangan maya di titik jauh mata tersebut. Ini berarti s

′

= –pr. Dengan demikian

apabila titik jauh mata tersebut diketahui, ukuran kacamata yang harus dipakai (agar orang

tersebut dapat melihat jauh) dapat ditentukan menggunakan rumus lensa.

Catatan:

Kekuatan lensa yang dipakai dapat juga ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai

berikut.

→

pr = punctum remotum (titik jauh)

2) Rabun dekat (Hipermetropi = terang jauh)

Untuk cacat ini bayangan dan objek yang terletak pada jarak baca (titik dekatnya) jatuh

di belakang retina.

Agar bayangan jatuh di retina sinar yang masuk pada lensa mata, titik

dekat harus lebih mengumpul. Untuk itu di depan mata harus diberi lensa cembung (konvergen).

Jadi, untuk mata hipermetropi dapat ditolong dengan

kacamata berlensa cembung

Setelah memakai kacamata berlensa cembung, objek yang terletak pada jarak baca

(

= 25 cm) akan membentuk bayangan maya yang terletak pada titik dekat mata tersebut. Ini

berarti

′

= –

. Dengan demikian apabila titik dekat mata tersebut diketahui, ukuran kacamata

yang harus dipakai agar dapat membaca pada jarak baca normal dapat ditentukan dengan

rumus lensa

306

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Kekuatan lensa dapat juga ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut.

.... (karena

= 25 cm dan ukuran dalam meter) maka

= punctum proksimum (titik dekat =

)

3) Mata tua (Presbiopi)

Mata orang lanjut usia (orang tua) mempunyai kelemahan ganda, yaitu titik dekatnya

lebih jauh dan titik dekat mata normal (s

>25 cm), titik jauhnya lebih pendek dan titik jauh

mata normal. Kedua hal tersebut disebabkan daya akomodasinya sudah lemah. Oleh karena

itu, mata tua harus ditolong dengan kacamata

berlensa rangkap (bivokal).

Kekuatan kacamata

tersebut sesuai dengan kekuatan lensa penolong mata miopi dan hipermetropi (bagian bawah

positif, bagian atau negatif).

Sebenarnya masih ada cacat mata yang lain, yaitu

aberasi sferik

. Cacat ini dapat ditolong

dengan kacamata berlensa

silinder.

Contoh soal:

Seseorang bermata terang dekat (rabun jauh) memiliki titik jauh 15 sentimeter akan

membaca sebuah buku pada jarak baca normal (25 sentimeter).

Apakah tulisan pada buku kelihatan jelas jika tanpa kacamata? Terangkan!

Jenis kacamata apa yang harus dipakai dan berapa ukurannya?

Penyelesaian:

Diketahui

′

= –15 cm

s = 25 cm

Ditanyakan

: -

terbaca jelas atau tidak

jenis kacamata yang dipakai dan ukurannya

Jawab:

Titik jauh mata orang tersebut 15 sentimeter, berarti mata tersebut dapat melihat

benda maksimum jarak benda terhadap mata adalah 15 sentimeter. Oleh karena

dia membaca pada jarak 25 sentimeter, tulisan tampak tidak jelas (kabur) sebab

bayangan tulisan jatuh di depan retina.

IPA SMP/MTs Kelas VIII

307

Agar tulisan dapat terbaca dengan jelas pada jarak baca normal (

= 25 cm)

diperlukan kacamata dengan lensa yang dapat membentuk bayangan di titik jauh

mata ini (

′

= –15 cm), yaitu lensa negatif yang ukuran kacamatanya –2

dioptri.

Seseorang bermata terang jauh (rabun dekat) memiliki titik dekat 50 sentimeter, akan

membaca buku pada jarak baca normal (25 sentimeter).

Apakah tulisan pada buku tersebut kelihatan jelas jika tanpa kacamata? Terangkan!

Jenis kacamata apa yang harus dipakai?

Penyelesaian:

Diketahui

: Rabun dekat,

= 50 cm akan membaca pada jarak baca normal.

Ditanyakan

: - yang terbaca jelas atau tidak

- jenis dan ukuran kacamata yang dipakai

Jawab:

Titik dekat mata orang tersebut 50 sentimeter. Jika tulisan diletakkan pada jarak 25

sentimeter, tulisan akan tampak tidak jelas (kabur) sebab bayangan jatuh di belakang

retina atau benda di luar daerah penglihatan mata.

Agar dapat membaca tulisan tersebut dengan jelas pada jarak normal (

= 25 cm)

diperlukan kacamata dengan lensa yang dapat membuat bayangan

maya

dari benda

pada titik dekat mata orang tersebut (

′

= –s

′

= –50 cm), yaitu sebuah lensa

positif, yaitu

dioptri

Seseorang berumur 70 tahun sedang membaca pada jarak 50 sentimeter. Titik jauh

mata orang itu 15 meter. Apabila orang tersebut menginginkan membaca dan melihat

jauh seperti orang bermata normal, kacamata apakah yang harus dipakai dan berapa

ukurannya?

Penyelesaian:

′

= 50 cm

Titik jauh (

) = 10 m = 1.000 cm

Ditanyakan

: - jenis kacamata yang dipakai

- ukuran kacamata

Jawab:

Untuk membaca

Agar dapat membaca pada jarak normal 25 cm, orang tua tersebut harus memakai

kacamata berlensa

positif

yang dapat membentuk bayangan di titik dekat mata

orang tua tersebut (

′

= –50 cm). Kekuatan kacamatanya =

dioptri.

308

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Untuk melihat jauh

Agar orang tua tersebut dapat melihat jelas (

= ~), orang itu harus memakai

kacamata berlensa

negatif

yang dapat membentuk bayangan di titik jauh orang itu

(

′

= -10 meter). Sehingga

dioptri.

Jadi, orang tua tersebut harus memakai kacamata rangkap (bivokal) dengan ukuran

+2 dioptri dan -0,1 dioptri.

2. Kamera

Kamera merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan bayangan fotografi pada

film negatif. Pada dinding muka kamera terdapat lubang kecil yang berguna untuk memasukkan

berkas-berkas cahaya dengan melewati lensa positif yang disebut lensa objektif. Melalui lensa

objektif tersebut, terbentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil pada film negatif.

Untuk membentuk bayangan yang jelas, jarak bayangan harus diatur besar kecilnya,

yaitu dengan cara menggeserkan lensa objektif ke dalam atau ke luar. Untuk mengatur kekuatan

cahaya dipergunakan sebuah

diafragma

yang dapat diatur besar kecilnya. Sebagai pelat film

dipakai pelat

celluloid

yang dilapis dengan lapisan gelatin dengan

perak-bromida

yang

menghasilkan negatifnya. Setelah dicuci, negatif tersebut dipakai untuk mendapatkan gambar

positif pada kertas potret, yaitu kertas yang ditutup dengan lapisan tipis

kolodium

yang

dicampuri

perak-klorida.

Kalau gambar yang ditimbulkan itu pada sebidang kaca atau film

dinamakan diapositif.

Kamera lain adalah kamera digital, prinsip kerjanya dengan kamera film sama, bedanya

film diganti kartu memori sebagai penyimpan gambar.

Gambar 14.77

Kamera

IPA SMP/MTs Kelas VIII

309

3. Lup

Lup digunakan untuk mengamati benda-benda kecil agar tampak besar dan jelas. Alat

ini sering dipakai, antara lain oleh tukang arloji, pedagang kain, dan pedagang intan. Lup

terdiri dari sebuah lensa cembung. Ada dua cara dalam menggunakan lup, yaitu dengan mata

berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.

a. Mata berakomodasi maksimum

Pada saat mata belum memakai lup, sebuah benda akan tampak paling jelas jika benda

diletakkan paling dekat pada titik dekat mata tersebut (

). Dengan demikian, mata melihat

benda dengan sudut pandang a.

Agar benda tampak lebih besar dan jelas perlu dipergunakan lup. Benda yang diamati

harus diletakkan pada jarak kurang dari jarak titik api lup tersebut (

Untuk mata yang menggunakan lup dengan berakomodasi maksimum, bayangan yang

terjadi adalah maya, tegak, lebih besar, dan terletak pada titik dekat mata tersebut sehingga

′

= –

Dengan memakai lup, mata melihat benda dengan sudut pandang b. Dengan demikian,

terjadi perbesaran yang disebut

perbesaran sudut (anguler)

(gamma).

Hal itu secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

. Karena sudut-sudutnya kecil, dapat ditulis:

Karena

maka

a. posisi benda untuk mata berakomodasi maksimum

b. mata berakomodasi maksimum saat memakai lup

Gambar 14.78

Penggunaan lup

310

IPA SMP/MTs Kelas VIII

b. Mata tak berakomodasi

Mengamati benda dengan menggunakan lup dan dengan mata berakomodasi secara

terus-menerus akan melelahkan mata. Oleh karena itu, pengamatan dapat dilakukan dengan

mata tak berakomodasi.

Menggunakan lup dengan mata tak berakomodasi, benda yang diamati harus diletakkan

di titik fokus lup tersebut (

). Perhatikan gambar.

Lup untuk mata tak berakomodasi

adalah rumus perbesaran anguler lup untuk mata tidak berakomodasi

Seorang tukang arloji mempunyai titik dekat 40 sentimeter, menggunakan lup. Dengan

mata berakomodasi, tukang arloji itu memperoleh perbesaran 5 kali.

Berapakah kekuatan lup tersebut?

Berapakah perbesaran sudutnya jika mata tak berakomodasi?

4. Mikroskop

Mikroskop digunakan untuk mengamati benda-benda renik, misalnya bakteri dan klorofil

daun. Alat ini terdiri dari lensa objektif, berupa lensa cembung dan lensa okuler, juga berupa

lensa cembung. Lensa objektif adalah lensa yang dekat dengan objek dan lensa okuler adalah

lensa yang dekat dengan mata (

oculus

Agar benda yang diamati dapat kelihatan besar sekali dan mikroskop tidak terlalu panjang,

objektif dibuat lebih pendek dari

okuler (lensa objektif lebih kuat daripada lensa okuler).

Benda yang akan diamati diletakkan di depan lensa objektif antara titik

dan 2

atau

< 2

Gambar 14.79

Menggunakan lup dengan

mata tak terakomodasi

Kecakapan Kontekstual

IPA SMP/MTs Kelas VIII

311

Bayangan yang dibentuk lensa objektif dianggap benda oleh lensa okuler. Lensa okuler

berfungsi sebagai

lup

Dalam pemakaian sehari-hari posisi mikroskop biasanya tegak sehingga sumbu utama

mikroskop tersebut juga tegak. Akan tetapi, untuk mempermudah dalam mengikuti jalannya

sinar, sumbu utama mikroskop dilukis mendatar. Pengamatan menggunakan mikroskop dapat

dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tak berakomodasi.

a. Mata berakomodasi maksimum

Perhatikan gambar 14.80a di bawah ini. Oleh karena lensa okuler berfungsi sebagai lup,

untuk pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum, lensa okuler diatur demikian agar

bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif jatuh di antara titik 0 dan F lensa okuler.

Dengan demikian, perbesaran anguler dapat dicari sebagai berikut.

, maka

(rumus perbesaran mikroskop untuk mata berakomodasi

maksimum)

Panjang mikroskop dapat dinyatakan:

′

b. Mata tak berakomodasi

Perhatikan gambar14.80b. Oleh karena lensa okuler berfungsi sebagai lup, untuk

pengamatan dengan mata tak berakomodasi, lensa okuler harus digeser demikian agar

bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif jatuh pada

(

titik fokus

) lensa okuler. Dengan

demikian, perbesaran

angulernya

dapat dicari sebagai berikut.

Gambar 14.80a

Menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum

objektif

312

IPA SMP/MTs Kelas VIII

→

(rumus perbesaran mikroskop untuk mata tak berakomodasi)

Panjang mikroskop dapat dinyatakan:

L =

′

5. Teropong

Teropong merupakan alat yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang letaknya

jauh agar kelihatan lebih dekat dan jelas. Ada beberapa jenis teropong. Dipandang dari letak

objeknya dapat dibedakan menjadi teropong bintang dan teropong medan.

a. Teropong bintang

Teropong bintang digunakan untuk mengamati benda-benda langit, seperti bintang, planet,

dan satelit. Teropong ini sering disebut

teropong astronomi

. Menurut jalannya sinar, teropong

bintang dapat dibedakan menjadi

teropong bias

dan

teropong pantul

. Teropong bias dan

teropong pantul menggunakan prinsip yang sama.

1) Teropong bias

Teropong bias menggunakan lensa objektif dan okuler yang berupa lensa cembung.

Oleh karena jalannya sinar yang masuk pada teropong dibiaskan oleh lensa, teropong ini

disebut

ter

opong bias

. Objek yang diamati letaknya sangat jauh sehingga bayangan yang

Gambar 14.80b

Menggunakan mikroskop dengan mata tak berakomodasi

objektif

IPA SMP/MTs Kelas VIII

313

dibentuk lensa objektif terletak pada titik fokus objektif. Bayangan itu dianggap sebagai benda

oleh lensa okuler.

Lensa

okuler berfungsi sebagai lup. Agar bayangan yang terjadi besar dan

jelas, diusahakan

objektif lebih panjang dibandingkan

okulernya. Pengamatan bintang

dengan menggunakan teropong dapat dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum dan

mata tak berakomodasi.

a) Mata berakomodasi maksimum

Perhatikan gambar 14.81! Oleh karena lensa okuler berfungsi sebagai lup, untuk

pengamatan dengan mata berakomodasi lensa okuler digeser sedemikian agar bayangan yang

dibentuk oleh lensa objektif jatuh di antara

dan

lensa okuler

. Gambar 14.81.

Dengan demikian, perbesarannya adalah:

(untuk sudut kecil)

(karena

′

)

maka

(rumus perbesaran teropong bias untuk mata berakomodasi maksimum)

Panjang teropong dapat dinyatakan:

b) Mata tak berakomodasi

Untuk mata tak berakomodasi, lensa okuler yang berfungsi sebagai lup diatur sedemikian

rupa agar bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif tepat berada pada titik fokus (

) lensa

okuler

. Perbesarannya dapat dicari sebagai berikut.

Gambar 14.81

Menggunakan teropong bias dengan mata

berakomodasi maksimum

314

IPA SMP/MTs Kelas VIII

(untuk sudut kecil)

(karena

–

)

maka

rumus perbesaran anguler teropong bias, untuk mata tak berakomodasi.

Coba lukis terjadinya bayangan pada teropong bias untuk mata tak berakomodasi

dan tuliskan panjang teropong tersebut!

Catatan

Benda-benda langit pada umumnya berbentuk bulat. Oleh karena itu, meskipun

bayangan yang terjadi terbalik, tidak terlalu menjadi masalah. Karena meski terbalik,

bentuknya tetap bulat.

Di dalam pengamatan dengan teropong, biasanya sumbu teropong diarahkan ke

pusat benda (yang bulat). Dengan demikian, yang tampak pada lukisan teropong

bintang sebenarnya hanya jari-jarinya.

b. Teropong medan (teropong bumi)

Untuk melihat benda-benda yang jauh di permukaan bumi sebenarnya dapat digunakan

teropong bintang, tetapi bayangan yang tampak terbalik.

Oleh karena itu, dibuatlah teropong yang dapat digunakan untuk mengamati objek jauh

yang terletak di permukaan bumi yang menghasilkan bayangan tegak. Alat ini disebut

teropong

bumi

. Teropong ini juga sering digunakan dalam pelayaran, pendakian gunung, dan pada

medan pertempuran. Teropong bumi sering disebut

teropong medan

Teropong medan terdiri dari tiga lensa, yaitu lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa

okuler yang masing-masing berupa lensa cembung. Lensa pembalik hanya berfungsi untuk

membalik bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif agar menjadi tegak. Selain itu, lensa

pembalik tidak mengakibatkan perbesaran. Untuk itu bayangan yang dibentuk lensa objektif

harus diletakkan pada jarak 2

lensa pembalik

Kecakapan Personal

IPA SMP/MTs Kelas VIII

315

Lensa okuler berfungsi sebagai lup. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa teropong

medan sebenarnya merupakan teropong bintang yang dilengkapi lensa pembalik yang diletakkan

di antara lensa objektif dan lensa okuler. Pengamatan dengan menggunakan teropong medan

dapat dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tak berakomodasi.

Mata berakomodasi maksimum

Perhatikan gambar 14.82! Oleh karena lensa pembalik tidak mengakibatkan perbesaran,

perbesaran teropong medan sama dengan perbesaran teropong bintang (bias). Dengan

demikian, untuk mata berakomodasi perbesaran angulernya adalah:

Panjang teropong adalah:

L = F

+ 4f

+ s

Coba lukis bayangan yang terjadi pada teropong medan untuk pengamatan oleh

mata yang tidak berakomodasi, serta tuliskan mengenai perbesaran anguler dan

panjang teropong.

Coba bandingkan panjang teropong saat digunakan oleh mata yang tidak

berakomodasi dengan panjang teropong saat digunakan oleh mata berakomodasi!

Mana yang lebih panjang?

d. Teropong prisma

Teropong medan ukurannya memang

panjang. Agar teropong tersebut menjadi relatif

pendek/praktis, untuk itu lensa pembaliknya

diganti dengan sepasang prisma sehingga

menjadi teropong prisma.

Gambar 14.82

Teropong bumi, mata berakomodasi maksimum

′

= -s

Gambar 14.83

Teropong prisma

Keterkinian

316

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Sebuah teropong mempunyai jarak lensa objektif dan okuler 1,0 meter. Teropong

itu digunakan oleh seorang yang berpenglihatan normal, ternyata mempunyai

perbesaran sudut 99

. Hitung berapa jarak fokus lensa objektif dan okulernya!

Ada dua orang memakai kacamata dan sedang berkemah. Yang satu bermata

terang dekat dan yang lain bermata terang jauh. Mereka ingin membuat api

dengan sinar matahari. Kacamata siapa yang tepat untuk dipergunakannya?

Berikan penjelasan!

Seorang rabun dekat (hipermetropi) tidak dapat melihat dengan jelas suatu

objek yang lebih dekat dari 50 sentimeter. Agar dapat membaca pada jarak

normal (25 sentimeter), berapakah ukuran lensa kacamata yang harus ia pakai?

Jarak benda yang terdekat yang dapat dilihat dengan jelas oleh orang lanjut

usia adalah 40 sentimeter. Agar orang itu dapat melihat seperti mata normal,

tentukan ukuran lensa kacamata yang harus dipakai!

Dua orang A dan B masing-masing mempunyai titik dekat 25 sentimeter dan 75

sentimeter. Keduanya ingin menggunakan kaca pembesar sama. Berilah

penjelasan siapa yang paling besar menghasilkan kaca pembesar!

Dapatkah lensa negatif digunakan sebagai kaca pembesar? Berilah

penjelasannya!

Getaran adalah gerakan bolak-balik secara periodik melalui titik keseimbangan.

Gelombang adalah getaran yang merambat.

Menurut arah rambatnya gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan

gelombang longitudinal.

Kecakapan Personal

Kecakapan Kontekstual

Rangkuman

IPA SMP/MTs Kelas VIII

317

Bagian penting dan mata antara lain kornea, iris, lensa, dan retina.

Benda terlihat oleh mata jika bayangan benda jatuh pada retina.

Daya akomodasi adalah kemampuan dari otot mata untuk mengubah kecembungan lensa

mata.

Titik dekat (punctum proksimuni) ialah titik yang terdekat yang dapat dilihat dengan jelas

saat mata berakomodasi maksimum.

Titik jauh (punctum remotum) ialah titik yang terjauh yang dapat dilihat dengan jelas saat

lensa mata sepipih-pipihnya.

Kerjakan di buku tugasmu!

A. Pilihlah jawaban yang paling tepat!

No.

Keadaan

Titik

Dekat

Normal

Rabun jauh

Rabun dekat

Mata tua

25 cm

<25 cm

>25 cm

Titik

Jauh

Penyebab

Lensa mata terlalu cembung

(bola mata lonjong)

Lensa mata terlalu pipih/bola

mata pipih

Ditolong

Kacamata

Berlensa

negatif

cembung

rangkap

(bifocal)

Uji Kompetensi

′

Dari ayunan di samping, jika O titik

setimbang, A dan B simpangan terjauh,

maka amplitudo getarannya adalah ....

a. OA

c. AB

b. OB

d. O

′

B atau O

′

Sebuah beban 20 gram digantungkan di

ujung pegas, kemudian ditarik hingga

menyimpang 4 cm dan dilepaskan hingga

bergerak harmonis. Amplitudo getaran

disebut ....

a. kurang dari 4 cm

b. lebih dari 4 cm

c. 3 cm

d. 4 cm

318

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Sebuah ayunan seperti soal nomor 1

mempunyai periode 0,4 sekon. Waktu

yang dibutuhkan dari B sampai ke A

adalah ....

a. 0,1 s

c. 0,3 s

b. 0,2 s

d. 0,4 s

Getaran yaitu ....

a. gerak bolak-balik

b. gerak bolak-balik melalui titik

seimbang

c. gerak yang membalik

d. gerak yang simpangannya tidak

sebanding dengan gaya

Posisi benda yang bergetar seperti pada

gambar di bawah, titik yang disebut titik

seimbang ....

a. A, C, E

c. C, D, E

b. B, C, D

d. A, B, C

Panjang gelombang pada gambar di

bawah adalah ....

a. 2,5 m

c. 1,5 m

b. 2,0 m

d. 1,25 m

y (cm)

Cahaya dapat melalui ruang hampa,

maka termasuk gelombang ....

a. longitudinal

b. transversal

c. mekanik

d. elektromagnetik

Panjang gelombang di bawah adalah ....

a. 5 cm

c. 15 cm

b. 10 cm

d. 20 cm

Kecepatan gelombang radio adalah

m/s. Jika radio menangkap

siaran RRI yang bekerja pada gelombang

60 m, maka frekuensi gelombangnya ....

a. 50 MHz

c. 50 KHz

b. 5 MHz

d. 5 KHz

10. Gelombang sferik terpantul pada

permukaan datar, gelombang pantulnya

berupa ....

a. gelombang sferik yang seletak (tidak

berubah posisi)

b. gelombang sferik yang membalik

c. gelombang datar

d. gelombang longitudinal

11. Bunyi termasuk gelombang ....

a. yang menjalar lewat hampa

b. transversal

c. elektromagnet

d. longitudinal

IPA SMP/MTs Kelas VIII

319

12. Bunyi terjadi karena adanya,

kecuali

....

a. sumber bunyi yang bergetar

b. cepat rambat bunyi

c. medium (zat antara)

d. pendengar

13. Laju bunyi berfrekuensi 400 Hz di udara

340 m/s, bunyi berfrekuensi 800 Hz.

Pada udara tersebut mempunyai laju ....

a. 850 m/s

c. 340 m/s

b. 680 m/s

d. 170 m/s

14. Kecepatan bunyi di udara 320 m/s,

resonansi pertama terjadi pada panjang

kolom udara 20 cm. Frekuensi garputala

....

a. 400 Hz

b. 420 Hz

c. 500 Hz

d. 512 Hz

15. Salah satu perbedaan antara gema dan

gaung adalah ....

a. gaung memperjelas bunyi asli, gema

tidak

b. gaung mengaburkan bunyi asli, gema

memperjelas bunyi asli

c. jarak bidang pantul yang meng-

hasilkan gaung lebih jauh

d. selang waktu datangnya gaung lebih

cepat

16. Bila panjang dawai diperpendek menjadi

setengahnya, maka frekuensinya ....

a. naik 4 kalinya

c. turun 4 kali

b. naik 2 kalinya

d. turun 3 kali

17. Bayangan benda di depan cermin datar

bersifat ....

a. maya, tegak, sama besar

b. maya, tegak, diperbesar

c. maya, tegak, diperkecil

d. nyata, terbalik, sama besar

18. Sinar AB terpantul pada cermin datar

seperti gambar di bawah. Sudut datang

sinar AB ....

a. 30

c. 60

b. 50

d. 90

19. Sinar pantul dengan sinar datang AB dari

gambar di atas, bersudut ....

a. 60

c. 120

b. 90

d. 150

20. Lukisan pembiasan cahaya dari udara ke

air seperti gambar, yang menyatakan

indeks bias air adalah ....

air

udara

320

IPA SMP/MTs Kelas VIII

21. Indeks bias air =

, indeks bias gelas

. Indeks bias relatif air terhadap gelas

....

b. 2

22. Lensa cembung bersifat ....

a. menyebarkan sinar bias

b. membuat sinar sejajar sumbu utama

c. mengumpulkan sinar

d. maya titik apinya

23. Benda yang berada di tak terhingga dari

lensa cembung yang berjarak titik api 15

cm terbentuk bayangan benda itu pada

jarak ....

a. 15 cm di depan lensa

b. 15 cm di belakang lensa

c. 30 cm di depan lensa

d. 30 cm di belakang lensa

24. Sebuah lensa jarak titik apinya 40 cm,

kekuatan lensa itu ....

a. 25 D

b. 2,5 D

c. 0,25 D

d. 0,025 D

25. Dua buah lensa cembung masing-masing

berkekuatan 50 D dan 5 D dipasang

sejajar hingga sumbu utamanya berimpit,

agar benda di tak terhingga dari lensa

pertama dibentuk bayangannya di tak

terhingga oleh lensa kedua, jarak kedua

lensa itu ....

a. 55 cm

b. 22 cm

c. 5,5 cm

d. 2,2 cm

B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jawaban yang benar!

Bilamana sebuah benda dikatakan bergetar?

Sebuah benda bergetar, jumlah getaran yang dilakukan dalam 15 sekon adalah 75 kali.

Tentukan:

a. frekuensi getarannya

b. periode getarannya

Gelombang laut memecah di pantai sebanyak 2 gelombang tiap setengah sekon. Berapa

periode gelombang itu?

Sebutkan 5 contoh gelombang elektromagnetik!

Sebuah pemancar bersiaran pada panjang gelombang 100 m, cepat rambat

gelombang radio 3

m/s. Berapa MHz frekuensi gelombang radio itu?

Mengapa orang di bulan tidak dapat berkomunikasi dengan suara? Jelaskan!

IPA SMP/MTs Kelas VIII

321

Pulsa-pulsa gelombang bunyi dikirimkan dari kapal ke dasar laut. Gemanya diterima

setelah 2 se

kon. Bila laju bunyi di air 1.400 m/s, hitung dalamnya laut!

Bila nada c

= 528 Hz, hitung frekuensi nada a

Garputala B

oktaf dari garpu tala berfrekuensi 400 Hz. Hitung frekuensi garpu tala B

tersebut!

10. Bila nada dasar dawai yang panjangnya 80 cm = 400 Hz, maka nada dasar dawai yang

panjangnya 40 cm berapa Hz?

11. Dua cermin datar membentuk 5 buah bayangan dari sebuah benda di antara 2 cermin

yang berhadapan tersebut. Berapa sudut antara kedua cermin tersebut?

12. Sebuah cermin cekung mempunyai jarak titik api 15 cm, hitunglah jarak bayangan,

perbesaran serta sifat bayangan jika benda yang tingginya 2 cm berada 10 cm di depan

cermin tersebut!

13. Cermin cembung jari-jarinya 40 cm, sebuah benda berada 20 cm di depan cermin

tersebut:

a. Lukis bayangannya!

b. Tentukan perbesarannya!

14. Dua lensa dengan jarak fokus masing-masing 3 sentimeter dan 45 sentimeter akan

dipergunakan untuk membuat teleskop. Lensa mana yang tepat dipakai sebagai lensa

objektif? Berilah penjelasannya!

15. Teropong astronomi mempunyai perbesaran sudut 184 kali dan jarak fokus objektif 80

sentimeter. Berapakah jarak fokus lensa okuler teropong tersebut?

Tugas Mandiri

Kerjakan dengan jelas!

Sistem dua cermin datar. Bila

= 70o,

berapakah

Tugas Proyek

322

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Dua cermin datar sejajar berjarak 8 cm,

sedangkan panjangnya 2,5 m. Sinar PA terpantul

berturut-turut oleh cermin 1, 2, dan seterusnya.

Setelah mengalami berapa kali pemantulan sinar

PA keluar dari sistem dua cermin tersebut?

Sebuah mikroskop mempunyai kekuatan lensa objektif 50 dioptri. Sebuah objek

diletakkan pada jarak 2,2 sentimeter di bawah objektif. Jika perbesaran lensa okuler 10

kali, tentukan perbesaran mikroskop tersebut!

Tugas kelompok

Pada saat beban berada di B dan D beban berhenti

sejenak dan ketika beban di A dan C, E beban

lajunya terbesar.

Mana yang menyatakan amplitudo?

Mana yang menyatakan waktu satu periode?

Ke mana arah gerak beban ketika berada di C

dan E?

Bila pasir mengucur dari lubang corong di

samping yang bergetar harmonis dan kertas

digerakkan tegak lurus arah getaran corong:

a. Gambarlah garis yang merupakan cucuran

pasir pada kertas!

b. Samakah amplitudo getaran dengan

amplitudo grafik cucuran pasir?

Sebuah teropong astronomi mempunyai jarak fokus lensa objektif dan okuler masing-

masing 92 sentimeter dan 0,8 sentimeter. Teropong digunakan oleh seorang pengamat

yang bermata normal untuk melihat bintang dengan mata tak berakomodasi. Hitung

perbesaran sudut teropong tersebut!

IPA SMP/MTs Kelas VIII

323

Kerjakan di buku tugasmu!

A. Pilihlah jawaban yang paling tepat!

Gelombang yang mempunyai rapatan

dan renggangan disebut gelombang ....

a. longitudinal

b. transversal

c. mekanik

d. elektromagnetik

Gelombang yang mempunyai puncak

dan lembah disebut gelombang ....

a. longitudinal

b. transversal

c. mekanik

d. elektromagnetik

Cahaya dapat melalui ruang hampa,

maka termasuk gelombang ....

a. longitudinal

b. transversal

c. mekanik

d. elektromagnetik

Vibrator bergetar dengan frekuensi 50

Hz, amplitudo 4 cm, maka frekuensi dan

amplitudo gelombang pada tali adalah ....

a. 50 Hz dan 2 cm

b. 50 Hz dan 4 cm

c. 25 Hz dan 2 cm

d. 25 Hz dan 4 cm

Benda di ujung pegas berayun, jumlah

ayunan sebanyak 30 ayunan dilakukan

selama 0,6 menit. Periode ayunan itu ....

a. 0,02 s

c. 1,2 s

b. 0,12 s

d. 18 menit

Satuan frekuensi dalam Sistem Inter-

nasional,

kecuali

....

a. Hz

c. MHz

b. S

-1

d. cps

Getaran harmonis dengan periode 0,02

sekon, frekuensi getaran tersebut ....

a. 2 Hz

c. 20 Hz

b. 5 Hz

d. 50 Hz

Yang menentukan periode ayunan beban

seperti gambar di bawah adalah ....

a. panjang ayunan (

)

b. laju (

)

c. massa (

)

dan

Hubungan yang benar adalah ....

a. sin

(

) = sin

(

)

b. sin

(

) = sin

(

)

c. sin

sin

d. sin

sin

Latihan Soal Akhir Semester II

324

IPA SMP/MTs Kelas VIII

10. Yang dimaksud sudut deviasi adalah

sudut ....

a. 1

c. 3

b. 2

d. 4

11. Indeks bias prisma 1,6 sudut pembias

prisma 8

, maka sudut deviasi minimum-

nya adalah ....

a. 12,8

c. 4,8

b. 5

d. 4

12. Cermin cekung bersifat ....

a. membentuk bayangan maya

b. membentuk bayangan nyata

c. menyebarkan sinar

d. mengumpulkan sinar

13. Lukisan pembentukan bayangan yang

tepat pada cermin cekung adalah ....

14. Semua benda di depan cermin cembung

bayangannya ....

a. maya, tegak, diperkecil

b. maya, tegak, diperbesar

c. nyata, tegak, diperkecil

d. nyata, terbalik, diperbesar

15. Cermin yang paling tepat digunakan

untuk spion kendaraan adalah ....

a. cekung

c. cembung

b. datar

d. parabola

16. Sudut pantul sinar pada cermin II adalah

....

a. 80

c. 40

b. 60

d. 20

17. Benda yang berada di fokus lensa

cembung akan terbentuk bayangannya

di ....

a. 2

c. pusat kelengkungan

d. tak terhingga

18. Semua benda yang berada di depan

lensa cekung bayangannya adalah ....

a. maya, diperbesar, terbalik

b. nyata, diperkecil, tegak

c. nyata, diperbesar, terbalik

d. maya, tegak, diperkecil

IPA SMP/MTs Kelas VIII

325

19. Sebuah benda terletak 20 cm di depan

lensa cembung yang jarak titik apinya 4

cm, bayangannya terletak sejauh ....

a. 16 cm

c. 10 cm

b. 15 cm

d. 5 cm

20. Sebuah lensa cekung kekuatannya -

dioptri, jarak titik apinya ....

a. -2 cm

c. -200 cm

b. -20 cm

d. -2.000 cm

B. Jawablah dengan benar pertanyaan berikut ini!

Jelaskan bunyi hukum Newton!

Sebutkan jenis-jenis gaya dan bentuk bentuk energi!

Jelaskan perbedaan tekanan benda padat, cair, dan gas!

Sebuah mikroskop mempunyai jarak fokus lensa objektif dan okuler masing-masing 2,5

mm dan 5 sentimeter. Seorang bermata emetropi menggunakan mikroskop tanpa

berakomodasi. Ternyata, didapatkan perbesaran sudut 250 kali. Hitung panjang

mikroskop tersebut!

Sebutkan macam-macam alat-alat optik dalam penerapannya pada kehidupan sehari-

hari.

IPA SMP/MTs Kelas VIII

326

Daftar Pustaka

Allonso, Finn. 2004.

Fundamental Physics.

Vol. 1, 2, dan 3. New York : Addison Wesly

Publishing Company.

Athur Beiser, Diterjemahkan oleh The Houw Liong Ph. D. 1986.

Konsep Fisika Modern

Jakarta : Erlangga.

Abdul Basir dkk. 1986.

Energi Gelombang dan Medan Jilid 2a dan 2b

. Semarang : Effhar

Offset.

Ahmad Ramali dan K, St. Pamoentjak. 1993.

Kamus Kedokteran

. Jakarta : Penerbit

Djambatan.

Arm, Karen and Pamela S. Camp. 2000.

Biology : A Journey Into Life

. New York : Sounders

College Publishing.

________, 2000.

Biology

. Philadelphia : Sounders College Publishing.

Ayala, Fransisco J. and Janet L. Hopson. 2001.

Study Guide to Accompany Essentials of

Biology

. New York : Mc Graw-Hill Inc.

Badan Standar Nasional Pendidikan (BSNP). 2006.

Standar Isi

, yang penggunaannya

berdasarkan Peraturan Menteri Pendidikan Nasional (Permendiknas) Nomor 22 Tahun

2006.

Baker J.J.W dan G.E Allen. 2000.

A Course in Biology

. London : Addison - Wesley Pub-

lishing Company.

Brosnan, Deborah M. and Janet L. Hopson. 2001.

Study Guide to Accompany Essentials

of Biology

. New York : Mc Graw-Hill Inc.

Brum G.D dan L.K. Mc Kane. 2000.

Biology, Exploring Life.

New York : John Wiley &

Sons.

Bambang Hidayat, Dr. dkk.

Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa Jilid 1, 2, dan 3.

Benny Suprapto dkk. 1986.

Energi Gelombang dan Medan

. Semarang : Effhar Offset.

David Holliday; Robert Resnick, Diterjemahkan oleh Pantur Silaban Ph.D. 1987.

Fisika

Jakarta : Erlangga.

Davis, Bernard D. et. al 2001.

Microbiology

. New York : Harper and Row Publishers.

Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. 2002.

Biologi 3 SMA

. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Herlog Nursanyoto, dkk. 1992.

. Massachusetts : PT Golden Terayon Press Edition.

Hiskia Achmad dkk. 1985.

Ilmu Kimia 1

. Semarang : PT. Panji Graha.

Keith Wicks. D

iterjemahkan oleh Prof. Dr. Bambang Hidayat.

2000.

Bintang dan

Planet

. Jakarta : PT. Widyadara.

327

IPA SMP/MTs Kelas VIII

Kursus Pendalaman Materi IPA - SLU. 2004.

Kumpulan Diktat Kuliah Fisika

. Banduung

: Percetakan ITB.

Gunawan Suratmo. 2003. F. AMDAL. Yogyakarta : UGM.

Kuswanto, 2002.

IPBA

. Surakarta : Tiga Serangkai.

Kuswanto, 2002.

IPA

. Surakarta : Tiga Serangkai.

Kuswanto, 2000.

Dasar-dasar Geografi Alam-Falak

. Surakarta : Tiga Serangkai.

Soedjiran Resosoedarma. 2000.

Pengantar Ekologi

. Jakarta : IKIP

Soepono, M.Sc. dkk. 1999.

Energi Gelombang dan Medan Jilid 1

. Bandung : Star Offset.

________________, 2000.

Zat dan Energi 1, 2, dan 3

. Semarang : PT Masscom Graphy.

Sutrisno, 1979.

Fisika Dasar, Gelombang dan Optik

. Bandung : Percetakan ITB.

______, 1983.

Fisika Dasar, Fisika Modern

. Bandung : Percetakan ITB.

Storrer, T.I. and R.L. 2004. Usinger.

General Zoology

. New York : Mc Graw-Hill Book

Company.

Sukarno dkk. 2002.

Biologi 3 SMA

. Jakarta : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Suryo, 1992.

Genetika

. Yogyakarta : Gajah Mada University Press.

Tootil, Elisabeth. 2002.

Dictionary of Biology

. New York : Facts on File Inc.

Tortora, Gerard J et al. 2001.

Microbiology

. Redwood City, California : The Benjamin/

Cummings, Publishing Company Inc.

Tom Duncan. 2001.

BCSE Physics

. Printed in Great Britani by The Alden Press, Oxford.

PK Barus dan Poernomo Imam.

Fisika 1

. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

IPA SMP/MTs Kelas VIII

328

Glosarium

Akromegali

pertumbuhan sendi-sendi membesar.

Antagonis

kerja otot yang s

aling berlawanan.

Artikulasi

hubungan antartulang.

Asam

zat yang jika dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion H

AT P

adenosin tri phosfat;

tenaga pada tubuh hasil metabolisme yang siap untuk

digunakan.

Auksin

zat tumbuh yang ada di ujung batang.

Besaran pokok

besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu untuk menetapkan

satuan besaran-besaran yang lain.

Besaran turunan

besaran yang satuannya dit

urunkan atau dijabarkan dari satuan besaran

pokok.

Daya akomodasi

kemampuan mata untuk memperbesar kekuatan lensanya.

Diagram fase

diagram tekanan terhadap suhu, digunakan untuk melihat karakteristik air

dan zat lainnya.

Faksis

gerak seluruh tubuh tumbuhan karena rangsang dari luar.

a. bila rangsang cahaya disebut fototaksis

b. bila rangsang zat kimia, kemotaksis

Gulma

tanaman pengganggu.

Gigantisme

pertumbuhan seperti raksasa.

Gerak peristaltik

gerak s

ecara otomatis pada alat pencernaan yang mendorong makanan atau

sisa makanan.

Gas

suatu zat di atas temperatur kritis pada diagram fase.

Gelombang

gelombang yang dapat merambat dalam ruang hampa (vakum).

elektromagnetik

Gerak lurus beraturan

gerak

suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dan kelajuannya

tetap.

Gerak lurus berubah

gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dan kecepatannya

beraturan

setiap saat berubah secara berurutan (percepatannya tetap).

Heterogen

campuran dari beberapa zat tunggal (serba neka).

Homogen

zat tunggal yang serba sama.

Hormon

getah yang dikeluarkan oleh kelenjar buntu (pada manusia).

Irreversible

rubahan ukuran yang tidak bisa kembali ke ukuran semula.

Iris

selaput yang berfungsi sebagai diafragma yang mengatur lebar celah mata

(pupil).

Isolator

zat yang sulit dilalui kalor.

Insersi

ujung tandon yang melekat pada tulang yang bergerak.

Janin (fetus)

sebutan untuk embrio yang usianya sudah tiga bulan atau lebih.

Kartilago

tulang rawan.

329

IPA SMP/MTs Kelas VIII

kloaka

bagian akhir alat pencernaan makanan, tempat bermuaranya saluran

pencernaan, saluran kecing, dan saluran reproduksi; terdapat pada amfibi,

unggas, dan reptil.

Kesetimbangan fase

titik di mana terjadi perubahan dari fase cair menjadi fase padat

cair dan padat.

Kesetimbangan fase

titik di mana terjadi perubahan dari fase cair menjadi fase gas cair dan uap.

Kalor

energi yang diberikan karena perbedaan suhu, atau energi yang ditransfer

dari suatu benda ke benda yang lainnya karena adanya perbedaan suhu.

Kalorimeter

alat yang digunakan untuk proses pengukuran kalor.

Kalor jenis

banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepas tiap satu kilogram massa,

untuk menaikkan atau menurunkan suhu sebesar satu Kelvin.

Kalor laten

besar k

alor yang diserap tiap satuan massa.

Kalor lebur

banyaknya kalor yang diperlukan tiap 1 kilogram zat untuk melebut pada titik

leburnya.

Kalor uap (kalor didih) :

banyaknya kalor yang diperlukan tiap 1 kilogram zat untuk menguap pada

titik didi

hnya.

Kapasitas kalor

emampuan suatu benda dalam menerima atau melepas kalor untuk menaikkan

atau menurunkan suhu benda itu sebesar 1

C atau 1 K.

Larutan homogen

larutan yang serba sama (molekul zat tersebar merata seluruh zat cair).

Larutan heterogen

larutan yang serba neka.

Lakmus

zat indikator berasal dari lumut kerak berubah warna biru menjadi merah jika

masuk ke asam, berubah merah menjadi biru jika dalam basa.

Membeku

perubahan wujud dari cair menjadi padat.

Mengembun

perubahan wujud dari gas menjadi cair.

Menguap

rubahan wujud dari cair menjadi uap atau gas.