1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Cahaya adalah sesuatu yang akrab dengan manusia. Cahaya membantu

manusia untuk melakukan banyakl aktivitas didunia ini. Dengan cahaya

kehidupan manusi menjadi lebih bermakna. Cahaya menjadi penerang bagi

manusia. Membantu manusia untuk menikmati segala keindahan alam atas

karunia yang diberikan tuhan pada manusia.

Cahaya tidak hanya berfungsi sebagai penerang saja. Banyak manfaat

yang bisa didapat dengan adanya cahaya. Seiring dengan majunya ilmu

pengetahuan dan teknologi, banyak penemuan-penemuan yang menakjubkan yang

bisa membantu dan meringankan pekerjaan manusia.

Supaya cahaya bisa lebih dimanfaatkan dengan baik, alangkah baiknya

jika cahaya yang akrab dalam kehidupan manusia ini lebih dipelajari secara

mendalam. Dengan mempelajari cahaya, seluk beluk cahaya, dan segala

kemanfaatan cahaya, maka cahaya dapat digunakan dengan baik tepat dan dapat

menghasilkan banyak manfaat.

2

BAB II

PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN CAHAYA

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat

mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya

adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata

maupun yang tidak. Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara

bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang

disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan

sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan

area riset yang penting pada fisika modern.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang

mempelajari besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau panjang gelombang,

polarisasi dan fasa cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar

dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan

pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi.

Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris

(en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics).

Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang

elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun

1838 oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katoda, tahun 1859 dengan

teori radiasi massa hitam oleh Gustav Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig Boltzmann

mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori kuantum

sebagai model dari teori radiasi massa hitam oleh Max Planck pada tahun 1899

dengan hipotesa bahwa energi yang teradiasi dan terserap dapat terbagi menjadi

jumlahan diskrit yang disebut elemen energi, E. Pada tahun 1905, Albert Einstein

membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi

elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh

Louis de Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-

3

gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang. Albert Einstein

kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek fotolistrik, bahwa

cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat dualitas

yang sama. Karya Albert Einstein dan Max Planck mendapatkan penghargaan

Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum

mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner

Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul

Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber dan lain-lain.

Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya didefinisikan

sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel yang

disebut foton. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan

ditemukannya sinar maser, dan sinar laser pada tahun 1960.

Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi

memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan. Apabila

cahaya matahari itu dari pembakaran gas helium yang ada di luar angkasa dan

terjadi alami.

Cahaya tampak merupakan sejenis energi berbentuk gelombang

elekromagnetik yang dilihat dengan mata.

Cahaya juga merupakan dasar ukuran meter dimana 1 meter bersamaan

dengan jarak dilalui cahaya melalui vakum pada 1/299,792,458 sekon. Kecepatan

cahaya adalah 299,792,458 meter per sekon.

4

B. SIFAT-SIFAT CAHAYA

1. Cahaya merambat lurus

Cahaya merambat lurus dapat dika buktikan ketika kita menyalakan lampu

senter. Cahaya dari lampu senter akan merambat lurus. Percobaan lain yang sering

dilakukan untuk membuktikan bahwa cahaya merambat luru adalah sebagai

berikut:

cahaya lurus

2. Cahaya dapat menembus benda bening

Cahaya menembus benda bening dapat terlihat jika kita menerawangkan

plastik bening ke arah sinar lampu. Sinar tersebut dapat kita lihat karena cahaya

dapat menembus benda bening. Jika cahaya mengenai benda yang gelap (tidak

bening) misalnya pohon, tangan, mobil, maka akan membentuk bayangan.

menembus benda bening

3. Cahaya dapat dipantulkan (REFLEKSI)

Cahaya yang jatuh pada sebuah permukaan benda memiliki dua peristiwa,

sebagian diteruskan ke dalam benda yang dikenainya, dan sebagian lagi

dipantulkan kembali. Banyaknya cahaya yang dipantulkan atau diteruskan

tergantung pada sifat benda yang dikenainya. Ada yang meneruskan cahaya lebih

banyak dari yang dipantulkannya dan sebaliknya.

5

Pemantulan cahaya oleh permukaan suatu benda, dilihar dari arah

pantulannya bergantung pada keadaan permukaan benda tersebut. Permukaan

yang rata akan memantulkan cahaya dengan teratur, sedangkan permukaan benda

yang kasar akan memantulkan cahaya tidak teratur.

Refleksi (atau pemantulan) adalah perubahan arah rambat cahaya ke arah

sisi (medium) asalnya, setelah menumbuk antarmuka dua medium.

Hukum pemantulan cahaya :

a. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal berpotongan pada titik dan

terletak pada satu bidang datar

b. Sudut datang sama dengan sudut pantul (i = r).

Gambar hukum pemantulan

1) Pemantulan pada cermin datar

Cermin datar merupakan cermin yang mempunyai permukaan pantul

berbentuk bidang datar.

6

Gambar pembentukan bayangan pada cermin datar

Berdasarkan gambar diatas cermin datar menghasilkan sifat bayangan:

Sama besar dengan benda, tegak, jaraknya ke cermin sama dengan jarak benda ke

cermin, bayangan semu atau maya.

2) Pemantulan pada cermin cekung

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar. Berkas sinar yang datang

sejajar sumbu utama akan dipantulkan mengumpul pada suatu titik yang disebut

titik fokus (F). Secara geometris dapat dibuktikan bahwa panjang fokus atau (f)

yaitu jarak cermin ketitik fokus besarnya sama dengan setengah panjang jari-jari

kelengkungan cermin.

f = R2

dimana R untuk cermin cekung berharga positif.

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung

1) Sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan melalui titik

fokus,

2) Sinar datang yang melalui titik fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu

utama,

3) Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan

melalui titik itu juga.

SINAR 1 SINAR 2 SINAR 3

7

Daerah disekitar cermin cekung dibagi menjadi 4 ruang, yaitu:

1) Daerah diantara O dan F disebut ruang 1

2) Daerah antara F dan R disebut ruang 2

3) Daerah disebelah kiri R disebut ruang 3

4) Daerah di belakang cermin disebut ruang 4

Pembentukan bayangan pada cermin cekung:

3) Pemantulan pada cermin cembung

Cermin cembung bersifat menyebarkan sinar. Berkas sinar sejajar sumbu

utama dipantulkan menyebar seolah-olah berasal dari titik fokus. Jari-jari

kelengkungan (R) cermin cembung berharga negatif.

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung:

1) Sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan seolah-

olah berasal dari titik fokus,

2) Sinar datang yang menuju titik fokus dipantulkan sejajar dengan

sumbu utama

3) Sinar datang yang menuju pusat kelengkungan cermin dipantulkan

melalui lintas yang sama.

Daerah disekitar cermin cembung dibagi menjadi 4 ruang, yaitu:

1) Daerah diantara O dan F disebut ruang 1

2) Daerah antara F dan R disebut ruang 2

SINAR 1 SINAR 2 SINAR 3

8

3) Daerah disebelah kiri R disebut ruang 3

4) Daerah di belakang cerminm disebut ruang 4

Pembentukan bayangan pada cermin cembung

Gambar pembentukan bayangan pada cermin cembung

Rumus yang berlaku dalam pemantulan

1f= 1

so+ 1

si

M= h ih o

=| siso|

4) Cahaya dapat dibiaskan (REFRAKSI)

Cahaya dibiaskan apabila bergerak miring melalui medium yang berbeda

seperti dari udara ke kaca lalu melewati air. Keadaan ini disebut sebagai

pembiasan cahaya. Hal ini karena cahaya bergerak lebih cepat di medium yang

kurang padat. Namun cahaya yang datang dengan sudut datang 90 derajat, (tegak

lurus) melalui medium yang berbeda tidak dibiaskan. Contoh hal pembiasan

dalam hal sehari-hari adalah seperti pada kasus sedotan minuman yang kelihatan

bengkok dan lebih besar di dalam air, atau pada kasus dasar kolam kelihatan lebih

cetek dari kedalaman sebenarnya. Misalnya lagi ketika kita mencelupkan pensil ke

air, maka bagian pensil yang berada di air akan tampak bengkok.

pensil bengkok

9

Refraksi (atau pembiasan) dalam optika geometris didefinisikan sebagai

perubahan arah rambat partikel cahaya akibat terjadinya percepatan.

Hukum pembiasan

Sebelum membahas tentang hukum pembiasan terlebih dahulu kita pelajari

tentang indeks bias. Indeks bias mutlak suatu medium (n) didefinisikan sebagi

cepat rambat cahaya diruang hampa (c) terhadap cepat rambat cahaya di medium

tersebut (v). Secara matematis dapat dirumuskan sebagai

n =cv

Indeks bias relatif suatu medium (nr) didefinisikan sebagai perbandingan

indeks bias mutlak medium tersebut terhadap indeks bias mutlak medium lain.

Hal ini dapat dirumuskan sebagai

n 12=n1n2

= v 2v 1

Dimana

n 12=indeks bias relatif medium1 ter hadap medium2

n 1=indek bias mutlak medium1

n 2=indek bias mutlak medium 2

v1=laju ca hayadalam medium1

v2=laju cahayadalam medium2

Gambar hukum pembiasan

Willebord Snellius memperoleh hukum pembiasan sebagai berikut,

(1). Sinar datang, sinar bias, dan garis normal berpotongan pada satu titik dan

terletak pada satu bidang datar

10

(2). Sinar datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat

sibiaskan mendekati garis normal

(3). Sinar datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat

dibiaskan menjauhi garis normal

(4). Sinar datang secara tegak lurus terhadap bidang batas dua medium tidak

dibiaskan, melainkan diteruskan.

Dengan demikian hukum pembiasan dapat dituliskan secara matematis sebagai

berikut

n 1sin i=n 2sinr

Dimana n 1=indeks bias mutlak medium1

n 2=¿ indeks bias mutlak medium 2

i=sudut datang

r=sudut bias

a. Pembiasan pada kaca plan paralel

Gambar pembiasan pada kaca plan paralel

Untuk kaca plan paralel sinar yang keluar dari kaca tidak akan sejajar

dengan sinar yang masuk, namun akan mengalami pergeseran dari arah semula.

Kaca plan paralel yang mempunyai ketebalan d maka sinar keluar akan

mengalami pergeseran sebesar t. Dimana t diperoleh

r=d sin(i−r )

cos r

Dimana r dapat dihitung dari hukum snellius (n 1sin i=n 2 sinr)

b. Pembiasan cahaya pada bidang lengkung

11

n 1so

+ n 2si

=n2−n 1R

Dimana

n 1=indeks bias medium tempat sinar datang

n 2=indeks bias medium tempat sinar bias

R = jari-jari kelengkungan

so= jarak benda

si= jarak bayangan

Untuk perbesaran bayangan yang terjadi adalah

M= h ih o

=| siso

×n1n2|

c. Pembiasan cahaya pada lensa tipis

1) Macam-macam lensa tipis

a. Bikonveks (cembung rangkap)

b. Bikonkaf (cekung rangkap)

c. Plan konveks (cembung datar)

d. Plan konkaf (cekung datar)

e. Konkaf konveks (cembung cekung)

f. Konveks konkaf (cekung cembung)

2) Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

a. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif

F1 (1).

b. Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama

(2).

c. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan(3)

12

Gambar pembentukan bayangan pada lensa cembung

3) Sinar-sinar istimewa lensa cekung

a. Sinar datanng sejajar sumbu utama lensa dibiaskan seakan-akan berasal

dari titik fokus aktif F1

b. Sinar datang seakan-akan berasal dari titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar

sumbu utama

c. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Gambar sinar istimewa

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

Dengan menggunakan sinar-sinar istimewa diatas maka bayangan yang

terjadi pada lensa cekung dapat dilukiskan seperti gambar dibawah ini

Rumus Umum lensa tipis

dan

5.) DIFRAKSI

13

Merupakan peristiwa pelenturan cahaya, karena adanya penghalang misalnya

celah kisi. Difraksi juga bisa dijelaskan sebagai "pembelokan cahaya disekitar

sebuah rintangan"

         DIFRAKSI CELAH TUNGGAl

Pola difraksi yang disebabkan oleh celah tunggal dijelaskan oleh Christian

Huygens. Menurut Huygens, tiap bagian celah berfungsi sebagai sumber

gelombang sehingga cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan

cahaya dari bagian celah lainnya. Interferensi minimum yang menghasilkan garis

gelap pada layar akan terjadi, jika gelombang 1 dan 3 atau 2 dan 4 berbeda fase ½,

atau lintasannya sebesar setengah panjang gelombang.

Perhatikan Gambar !!!

Berdasarkan Gambar tersebut, diperoleh beda lintasan kedua gelombang (d sin

θ)/2.

ΔS = (d sin θ)/2 dan ΔS = ½ λ, jadi d sin θ = λ

Jika celah tunggal itu dibagi menjadi empat bagian, pola interferensi minimumnya

menjadi

ΔS = (d sin θ)/4 dan ΔS = ½ λ, jadi d sin θ = 2 λ.

Berdasarkan penurunan persamaan interferensi minimum tersebut, diperoleh

persamaan sebagai berikut.

14

d sin θ = mλ

keterangan :

d = lebar celah

m = 1, 2, 3, . . .

Untuk mendapatkan pola difraksi maksimum, maka setiap cahaya yang melewati

celah harus sefase. Beda lintasan dari interferensi minimum tadi harus dikurangi

dengan sehingga beda fase keduanya mejadi 360°. Persamaan interferensi

maksimum dari pola difraksinya akan menjadi :

1)   pola difraksi minimum (gelap)

2)   Pola difraksi maksimum (terang)

Dengan (2m – 1) adalah bilangan ganjil, m = 1, 2, 3, …

         DIFRAKSI CELAH KISI

Kisi difraksi terdiri dari sejumlah celah sejajar yang serba sama. Kisi

dibuat dengan membuat goresan halus pada keping kaca. Umumnya mempunyai

goresan mencapai 5000 goresan/cm, sehingga jarak antara 2 celah sangat kecil

yaitu sekitar 1/5000 = 20.000 A. Disebut kisi difraksi jika jumlah kisi menjadi n

buah, pada umumnya:

N celah = ~ribuan buah per mm

Syarat terjadinya pola difraksi pada kisi adalah sama dengan syarat terjadinya pola

interferensi pada celah ganda, yaitu :

a)    Pola difraksi minimum :

d sin θ = mλ ; (m= 0,1,2. . . .)

b)    Pola difraksi maksimum :

d sin θ = (m- ½)λ ; (m= 1,2,3. . . .)

6.) INTERFERENSI

Interferensi adalah penjumlahan superposisi dari dua gelombang cahaya

atau lebih yang menimbulkan pola gelombang yang baru.

15

Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak. Bersifat membangun

jika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang baru yang terbentuk

adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut. Bersifat merusak jika beda

fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan.

Syarat Interferensi Cahaya :

Kedua sumber cahaya harus bersifat kokeren (Kedua sumber cahaya

mempunyai beda fase,frekuensi dan amplitude sama). Thomas Young, seorang

ahli fisika membuat dua sumber cahaya dari satu sumber cahaya, yang dijatukan

pada dua buah celah sempit. Secara matematika rumus untuk mendapatkan pola

terang dan gelap Sbb:

Keterangan :

S1 = Sumber cahaya

S2 dan S3, dua sumber cahaya baru.,

d = jarak antar dua sumber cahaya

θ = sudut belok, a=l = jarak antara dua sumber terhadap layar

      Interferensi maksimum/terang/konstruktif, terjadi bila :

Keterangan :

P = jarak dari terang/gelap ke-m dengan terang pusat (meter)

d = jarak kedua sumber cahaya/celah(meter)

l = jarak antara sumber cahaya dengan layar (meter)

m = bilangan (1,2,3…dst)

16

λ = panjang gelombang (meter, atau Amstrong A0=1.10-10meter)

       Interferensi Minimum/Gelap/Destrutip, terjadi jika:

Keterangan :

P = jarak dari terang/gelap ke-m dengan terang pusat (meter)

d = jarak kedua sumber cahaya/celah(meter)

l = jarak antara sumber cahaya dengan layar (meter)

m = bilangan (1,2,3…dst)

λ = panjang gelombang (meter, atau Amstrong A0=1.10-10meter)

Interferensi lapisan tipis

Adapun untuk memperoleh interferensi minimum, selisih lintasan ΔS

kedua sinar pantul harus merupakan kelipatan dan beda fase   sehingga akan

diperoleh:

ΔS = 0, λ, 2λ , 3λ, 4λ …= mλ

     I.    Interferensi minimum dalam arah pantul akan memenuhi persamaan :

2nd cos r = mλ ; (m = 0, 1, 2 . . . .)

    II.    Interferensi maksimum dalam arah pantul akan memenuhi persamaan:

2nd cos r = (m - ½)λ ; (m = 1, 2,3 . . . .)

C. CAHAYA SEBAGAI PARTIKEL DAN GELOMBANG

Dalam fisika, cahaya dapat didefinisikan sebagai :

1. Cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat

mata maupun yang tidak. 

2. Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan

sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel".

Teori dualitas gelombang–partikel :

17

Teori ini menyatakan bahwa cahaya adalah partikel dan gelombang. Ini

adalah teori modern yang menjelaskan sifat-sifat cahaya, dan bahkan sifat-sifat

partikel secara umum. Teori ini pertama kali dijelaskan oleh Albert Einstein pada

awal abad 20, berdasarkan dari karya tulisnya tentang efek fotolistrik, dan hasil

penelitian Planck. Einstein menunjukkan bahwa energi sebuah foton sebanding

dengan frekuensinya.

1. Gejala Foto Listrik.

Yang dimaksud dengan gejala foto listrik adalah emisi (pancaran) elektron

dari logam sebagai akibat penyinaran gelombang elektromagnetik (cahaya) pada

logam tersebut. Cahaya biasa mampu melepaskan elektron dari logam-logam

alkali.

Hasil-hasil percobaan yang seksama menunjukkan bahwa :

a. Makin besar intensitas cahaya, semakin banyak elektron-elektron

yang diemisikan.

b. Kecepatan elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung

kepada frekuensi cahaya, makin besar frekwensi cahaya makin besar

pula kecepatan elektron yang diemisikan.

c. Pada frekuensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron

dari logam tertentu sama.

Peristiwa-peristiwa di atas tidak dapat diungkap dengan teori cahaya Huygens.

Pada tahun 1901, Planck mengetengahkan hipotesa bahwa cahaya (gelombang

elektromagnetik) harus dianggap sebagai paket-paket energi yang disebut foton.

Besar paket energi tiap foton dirumuskan sebagai :

E = h . f

E = Energi tiap foton dalam Joule.

f = Frekuensi cahaya.

h = Tetapan Planck yang besarnya h = 6,625 .10 –34 J.det

Cahaya yang intensitasnya besar memiliki foton dalam jumlah yang sangat

banyak. Tiap-tiap foton hanya melepaskan satu elektron. Kiranya mudah dipahami

bahwa semakin besar intensitas cahaya semakin banyak pula elektron-elektron

yang diemisikan.

18

Tiap foton yang datang pada logam, sebagian energinya digunakan untuk

melepaskan elektron dan sebagian menjadi energi kinetik elektron. Jika energi

yang diperlukan untuk melepaskan elektron sebesar a dan energi yang menjadi

energi kinetik sebesar Ek maka dapat ditulis persamaan :

E = a + Ek

h . f = a + 1 mv2

2

Dari persamaan nampak jelas, makin besar frekuensi cahaya, makin besar

kecepatan yang diperoleh elektron.Bila frekuensi cahaya sedemikian sehingga h.f

= a, maka foton itu hanya mampu melepaskan elektron tanpa memberi energi

kinetik pada elektron. Penyinaran dengan cahaya yang frekuensi lebih kecil tidak

akan menunjukkan gejala foto listrik.

2. Sifat Kembar Cahaya.

Gejala-gejala interferensi dan difraksi memperlihatkan sifat gelombang

yang dimiliki cahaya, dilain pihak cahaya memperlihatkan sifat sebagai paket-

paket energi (foton).Timbul suatu gagasan apakah foton itu dapat diartikan

sebagai partikel-partikel.Untuk menjawab pertanyaan ini A.H. Compton

mempelajari tumbukan-tumbukan antara foton dengan elektron.

Kesimpulan yang diperolehnya menunjukkan bahwa foton dapat berlaku sebagai

partikel dengan momentum.

Pfoton = h.f

C

Tidak ada keraguan lagi bahwa cahaya memiliki sifat kembar, sebagai gelombang

dan sebagai partikel.

D. ALAT-ALAT OPTIK

1. LUP

19

Gambar 1. Lup memperbesar bayangan benda

Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak

bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup menggunakan sebuah lensa

cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek menjadi bayangan sehingga

dapat dilihat dengan jelas.

Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar.

Untuk mendapatkan bayangan semacam ini objek harus berada di depan lensa dan

terletak diantara titik pusat O dan titik fokus F lensa. untuk menghasilkan

bayangan yang diinginkan, lup dapat digunakan dalam dua macam cara, yaitu

dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tidak berakomodasi.

Lup dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum untuk

mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan. Agar mata berakomodasi

maksimum, bayangan yang terbentuk harus tepat berada di titik dekat mata (s’ = sn

= jarak titik dekat mata).

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata berakomodasi

maksimum adalah

Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25

cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

20

Menggunakan lup dalam keadaan mata berakomodasi maksimum

membuat mata menjadi cepat lelah. Agar mata relaks dan tidak cepat lelah, lup

digunakan dalam keadaan mata tidak berakomodasi. Untuk mendapatkan

perbesaran bayangan yang diinginkan dalam keadaan mata tidak berakomodasi,

bayangan yang terbentuk harus berada sangat jauh di depan lensa (jarak tak

hingga). dalam hal ini objek harus berada di titik fokus lensa (s = f).

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata tidak

berakomodasi adalah

Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm

untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus.

2. MIKROSKOP

Mikroskop merupakan salah satu alat yang penting pada kegiatan

laboratorium sains, khususnya biologi. Mikroskop merupakan alat bantu yang

memungkinkan kita dapat mengamati obyek yang berukuran

sangat kecil (mikroskopis). Hal ini membantu memecahkan

persoalan manusia tentang organisme yang berukuran kecil.

Untuk mengetahui mikroskop maka perlu diketahui komponen

mikroskop, macam mikroskop, penggunaan dan

pemeliharaannya.Secara matematis, rumus perbesaran bayangan pada mikroskop untuk

mata berakomodasi maksimum dapat ditulis sebagai berikut:

21

Agar mata pengamat dalam menggunakan mikroskop tidak berakomodasi,

maka lensa okuler harus diatur/digeser supaya bayangan yang diambil oleh lensa

objektif tepat jatuh pada fokus lensa okuler. Perbesaran bayangan pada mata tak

berakomodasi dapat ditulis sebagai berikut.

Keterangan :

22

s’obj : jarak bayangan objektif

s’ok : jarak bayangan okuler

sobj : jarak objektif

sok : jarak benda okuler

fobj : jarak fokus lensa objektif

fok : jarak fokus lensa okuler

Mobj : perbesaran bayangan lensa objektif

Mok : perbesaran bayangan lensa okuler

M : perbesaran total mikroskop

L : panjang mikroskop (jarak tubus) =

jarak antara lensa objektif dengan lensa okuler.

3. TEROPONG

Teropong atau teleskop adalah sebuah alat yang digunakan untuk melihat

benda-benda yang jauh sehingga tampak lebih jelas dan lebih

dekat. Secara umum teropong terdiri atas dua buah lensa positif.

Satu lensa mengarah ke obyek dan disebut lensa obyektif dan

satu lensa mengarah ke mata dan disebut lensa okuler.

Berdasarkan fungsinya teropong dibagi menjadi:

1. Teropongbintang

2. teropongbumi

3. teropong panggung

Prinsip utama pembentukan bayangan pada teropong adalah: lensa

obyektif membentuk bayangan nyata dari sebuah obyek jauh dan lensa okuler

berfungsi sebagai lup. Dengan demikian cara mengamati obyek apakah mau

dengan cara berakomodasi maupun tidak berakomodasi tergantung dari posisi

lensa okulernya. Oleh karena itu jarak antara obyektif dan okuler dapat diubah-

ubah. Panjang teropong adalah jarak antara lensa obyektif dan lensa okulernya.

Teropong Bintang

Teropong bintang digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang ada di langit

(bintang). Teropong bintang terdiri dari sebuah lensa cembung yang berfungsi

23

sebagai lensa obyektif dengan diameter dan jarak fokus besar, sedangkan

okulernya adalah sebuah lensa cembung dengan jarak fokus pendek.

Bagaimanakah pembentukan bayangan pada teropong dan bagaimana sifat

bayangannya? Ikutilah kegiatan berikut ini.

Teropong Bumi

Teropong bumi digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang jauh dipermukaan

bumi. Teropong ini akan menghasilkan bayangan yang nampak lebih jelas, lebih

dekat dan tidak terbalik. Teropong bumi terdiri dari tiga lensa positif dan salah

satunya berfungsi sebagai pembalik bayangan. Pembentukan bayangan pada alat

ini dapat dilihat dalam gambar berikut. Panjang teropong bumi adalah panjang

fokus lensa obyektif ditambah 2 kali jarak fokus lensa pembalik dan panjang

fokus lensa okuler. Dengan rumus : d = fOb + 4 fp + fOk

 

 

Teropong Panggung

Teropong panggung adalah teropong yang mengkombinasikan antara lensa positif

dan lensa negatif. Lensa negatif digunakan sebagai pembalik dan sekaligus

sebagai okuler. Sifat bayangan yang terbentuk adalah maya, tegak, dan

diperkecil. Seperti apa pembentukan bayangan pada teropong panggung?

Perhatikan kegiatan berikut ini!

24

Prinsip kerja teropong panggung adalah sinar sejajar yang masuk ke lensa

obyektif membentuk bayangan nyata tepat di titik fokus obyektif. Bayangan ini

akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Dan oleh lensa okuler akan

dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata.

 Pada pengamatan tanpa berakomodasi maka panjang teropong adalah :

d = f (Ob) – f (Ok)

d = panjang teropong dalam meter

f (Ob) = panjang fokus lensa obyektif dalam meter

f (Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter

E. PEMANFAATAN CAHAYA

a. Manfaat cahaya matahari bagi kehidupan sehari-hari

Cahaya sangat bermanfaat bagi kehidupan sehari-hari. Matahari adalah

sumber cahaya utama di Bumi. Beberapa manfaat cahaya matahari dalam

kehidupan sehari-hari :

1) Panas matahari juga dapat mengeringkan makanan dan pakaian.

2) Di pesisir pantai, petani garam memanfaatkan panas matahari. Panas

matahari dimanfaatkan untuk menguapkan air laut. Air laut diuapkan

menghasilkan garam.

25

3) Panas matahari atau cahaya matahari juga dimamfaatkan dalam proses

pemanasan air. Alat ini mengubah energi panas menjadi energi listrik.

4) Cahaya matahari menjadikan bumi terang.

5) Cahaya juga dapat dimanfaatkan untuk pemanasan dan pendinginan ruang

menjadikan udara di dalam ruang mengalir deras disebabkan perbedaan

tekanan udara yang membuat suasana di dalam ruang sejuk dan sehat.

Beberapa negara bahkan menggunakan unsur cahaya sebagai pembangkit

tenaga listrik, sama seperti halnya penggunaan tenaga air.

b. Manfaat cahaya matahari bagi tubuh

Cahaya adalah salah satu sumber energi kreatif paling ampuh, bahkan cahaya

matahari yang terang langsung memiliki kaitan biologis dengan tubuh dan pikiran.

Inilah beberapa keuntungan dari cahaya matahari terhadap tumbuhan, apalagi

manusia :

1) Cahaya merupakan Faktor esensial pertumbuhan dan perkembangan

2) Cahaya memegang peranan penting dalam proses fisiologis tanaman,

terutama fotosintesis, respirasi, dan transpirasi

26

3) Fotosintesis adalah sebagai sumber energi bagi reaksi cahaya, fotolisis air

menghasilkan daya asimilasi

4) Cahaya matahari ditangkap daun sebagai foton. Tidak semua radiasi

matahari mampu diserap tanaman, cahaya tampak, dg panjang gelombang

400 s/d 700 nm.

5) Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk

memanaskan daun dan transpirasi.

6) Peranan cahaya dalam respirasi, fotorespirasi, menaikkan suhu.

Dalam the light book, penulis medis Lane Hyman membuktikan bahwa

cahaya matahari tidak hanya mengatur irama harian berulang, yang menentukan

siklus tidur-bangun tubuh, tetapi juga amat berpengaruh juga pada selera makan,

suasana hati, daya sembuh, produktifitas, bahkan hasrat seksual. Bukti kuat

adanya kaitan antara cahaya dan tubuh adalah orang-orang yang hidup di daerah

paling utara, yang hari-hari musim dinginnya panjang dan sinar matahari sedikit,

sering menderita gejala seasonal affectif disorder (SAD), suatu penyakit yang

membuat suasana hati mudah berubah, menyebabkan kelesuan, hilangnya

konsentrasi dan kemampuan berpikir, sikap menutup diri serta depresi. Perubahan

jumlah sinar matahari yang anda alami selamaberpergian juga menjadi faktor

penting dalam jet lag gangguan fisik yang diderita sesudah penerbangan jarak

jauh) baru-baru ini penelitian yang di lakukan Rocki Mountain Institute

menunjukan bahwa peningkatan sinar matahari menurunkan jumalah kesalahan

dan jumlah pekerja yang absen.

Kaitan antara cahaya dan energi lahir dan batin ditimbulkan oleh pengaruh

cahaya terhadap kelenjar pineal, penhasil hormon melatonin. Melatonin

mempengaruhi kelenjar hipotalamus, yang merupakan pengatur irama siang-

malam biologis tubuh. Karena sinar matahari menghambat aliran melatonin, yang

mencapai titik tertinggi dalam gelap, para peneliti yakin bahwa melatonin

berperan penting dalam mengatur kesiagaan dan kemampuan kerja fisik dan

mental sebagaimana unsur kimiawi tubuh lain yang dipengaruhi oleh sinar

mataharari.

27

F. RESUME JURNAL

Jurnal yang akan kami resume ini berhubungan juga dengan cahaya. Jurnal

ini berjudul Paparan Fisis Pencahayaan Terhadap Mata Dalam Kegiatan

Pengelasan(Studi Kasus : Pengelasan Di Jalan Bogor) yang di tulis oleh Cory

Angelina dan Katharina Oginawati. Jurnal itu menjelaskan tentang hubungan

sinar UV- B dengan Pengelasan skala kecil di Kota Bandung merupakan aktivitas

yang beresiko tinggi khususnya bagi kesehatan mata pekerja. Sinar las yang

dihasilkan dalam kegiatan pengelasan dapat meradiasikan sinar ultraviolet serta

tingkat kesilauan tinggi yang menyebabkan ketidaknyamanan pekerja dalam

melakukanaktivitasnya. Pemakaian alat pelindung diri yang biasa digunakan

pekerja belum dapat me reduksi sinar ultraviolet-B sesuai dengan standar yang

ditetapkan oleh Keputusan Menteri Tenaga Kerja No. 51 tahun 1999.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik

lingkungan tempat bekerjanya para pekerja berupa data fisik intensitas sinar

ultraviolet yang dihasilkan dalam pengelasan yang diukur dengan alat radiometer

ultraviolet-B serta tingkat kesilauan sinar yang diukur dengan alat luminansi-

meter. Dari penelitianini diketahui bahwa radiasi sinar ultraviolet melampaui nilai

ambang batas yang ditentukan serta tingkatkesilauan yang tinggi yang diperoleh

dari persamaan Skala deBoer. Analisis fisis ini merupakan rangkaian untuk

mengkaji paparan pencahayaan terhadap mata pekerja yang ditinjau dari

keselamatan dan kesehatan kerja..

G. PROTOKOL KYOTO DAN EFEK RUMAH KACA

Protokol Kyoto adalah sebuah persetujuan sah di mana negara-negara

perindustrian akan mengurangi emisi gas rumah kaca mereka secara kolektif

sebesar 5,2% dibandingkan dengan tahun 1990 (namun yang perlu diperhatikan

adalah, jika dibandingkan dengan perkiraan jumlah emisi pada tahun 2010 tanpa

Protokol, target ini berarti pengurangan sebesar 29%). Tujuannya adalah untuk

mengurangi rata-rata emisi dari enam gas rumah kaca – karbon dioksida, metan,

28

nitrous oxide, sulfur heksafluorida, HFC, dan PFC – yang dihitung sebagai rata-

rataselama masa lima tahun antara 2008-12. Target nasional berkiasar dari

pengurangan 6% untuk Uni Eropa, 7% untuk AS, 6% untuk Jepang, 0% untuk

Rusia, dan penambahan yang diizinkan sebesar 8% untuk Australia dan 10%

untuk Islandia.(Sumber Wikipedia)

Target penurunan emisi dikenal dengan nama quantified emission

limitation and reducation commitment (QELROs) merupakan pokok

permasalahan dalam seluruh urusan Protokol Kyoto dengan memiliki implikasi

serta mengikat secara hukum, adanya periode komitmen, digunakannya rosot

(sink) untuk mencapai target, adanya jatah emisi setiap pihak di Annex I, dan

dimasukannya enam jenis gas rumah kaca seperti CO2, CH4, N2O, HFC, PFC

dan SF6 (basket of gases) dan disertakan dengan CO2.

Berdasarkan Protokol Kyoto itu sendiri, yang dimaksud dengan efek

rumah kaca yaitu, proses pemanasan permukaan suatu benda langit

(terutama planet atau satelit) yang disebabkan oleh komposisi dan

keadaan atmosfernya. Efek rumah kaca disebabkan karena naiknya konsentrasi

gas karbondioksida(CO2) dan gas-gas lainnya di atmosfer. Kenaikan konsentrasi

gas CO2 ini disebabkan oleh kenaikan pembakaran bahan bakar

minyak (BBM), batu baradan bahan bakar organik lainnya yang melampaui

kemampuan tumbuhan-tumbuhan dan laut untuk mengabsorbsinya.

Energi yang masuk ke bumi mengalami : 25% dipantulkan oleh awan atau partikel

lain di atmosfer 25% diserap awan 45% diadsorpsi permukaan bumi 5%

dipantulkan kembali oleh permukaan bumi.

Energi yang diadsoprsi dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi infra

merah oleh awan dan permukaan bumi. Namun sebagian besar infra merah yang

dipancarkan bumi tertahan oleh awan dan gas CO2 dan gas lainnya, untuk

dikembalikan ke permukaan bumi. Dalam keadaan normal, efek rumah kaca

diperlukan, dengan adanya efek rumah kaca perbedaan suhu antara siang dan

malam di bumi tidak terlalu jauh berbeda.

Selain gas CO2, yang dapat menimbulkan efek rumah kaca adalah sulfur

dioksida , nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2) serta beberapa

29

senyawa organik seperti gas metana dan khloro fluoro karbon (CFC). Gas-gas

tersebut memegang peranan penting dalam meningkatkan efek rumah kaca.

Dengan adanya protocol Kyoto di harapkan bumi dapat baik-baik saja dan

bencana alam, efek-efek negative dari efek rumah kaca segera teratasi.

H. PERUNDANG-UNDANGAN TENTANG CAHAYA

Cahaya merupakan gejala fisika yang berada di lingkungan sekitar kita.

Cahaya yang merupakan sumber kehidupan kita adalah cahaya matahari. Cahaya

matahari memberikan banyak manfaat, namun, bila kita mendapakan paparan

sinar matahari yang terlalu lama, dapat mengganggu keselamatan dan kesehatan

manusia. Sinar yang merugikan dan termasuk bagian dari sinar matahari adalah

sinar ultra violet. Ultraviolet A , Ultraviolet B dan Ultraviolet C, ketiganya

merugikan manusia, namun sinar yang sampai ke permukaan bumi hanya sinar

Ultraviolet A dan B, karena sinar Ultraviolet C sudah terserap oleh lapisan ozon

sebelum sampai ke permukaan bumi. Pemerintah telah mengeluarkan Keputusan

Menteri Ketenagakerjaan, mengenai nilai ambang batas factor fisiska di tempat

kerja. Lebih spesifiknya yang berhubungan dengan cahaya adalah Keputusan

Menteri Tenaga Kerja Nomor : Kep–51/Men/I999 pasal 6 yaitu:

(1) NAB radiasi sinar ultra ungu ditetapkan sebesar 0,1 mikro Watt persentimeter

persegi (.uW/crn2).

(2) Radiasi sinar ultra ungu yang melampaui NAB waktu pemajanan ditetapkan

sebagaimana tercantum dalam lampiran V.

LAMPIRAN V : KEPUTUSAN MENTERI TENAGA KERJA

NOMOR : KEP.51/MEN/I999

TANGGAL : 16 A PR I L 1999

30

31

I. CONTOH SOAL

1. Suatu celah sempit tunggal dengan lebar ɑ disinari oleh cahaya monokromatis

dengan panjang gelombang 5890 angstrom medan. Tentukan lebar clah agar

terjadi pola difraksi orde pertama pada sudut 30o.

Pembahasan

Diketahui: Ɵ = 30o

sin 30o = 0,5 n = 1

λ = 5890 Ao

Ditanya : d....?

Jawab : d sin Ɵ = n λ

d = n λ

sin Ɵ

d = 1 5890

0,5

d = 11780 A

2. Cahaya monokhromatik dari sumber cahaya yang jauh datang pada sebuah

celah tunggal yang lebarnya 0,8 mm dan jarak pusat terang ke gelap kedua

adalah 1,80 mm  dan panjang gelombang cahaya 4800 A maka jarak celah ke

layar adalah…

a.       2 m                  d. 0,5 m

b.      1,5 m               e. 0,02 m

c.       1 m

Penyelesaian :

Diketahui : d = 0,8 mm , p = 1,8 mm, λ= 4800 A = 4,8 x 10-7 m, n = 2

Ditanyakan : l =….?

Jawaban :

d p/l  = (2n) ½ λ,     l = d p/ (2n) ½ λ,

l = 0,8 x 10-3 ( 1,8 x 10-3) / 2 .2.  1/2. 4,8 x 10 -7  = 1,5 meter

32

3. Seberkas sinar monokhromatik dengan panjang gelombang 5000Ao, datang

tegak lurus pada kisi yang terdiri dari  5000 garis tiap cm, mka sudut belok

pada orde terang ke 2 adalah….

A.  0                      D. 90°

B. 30°                    E. 120°

C. 45°

Penyelesaian :

Diketahui : λ= 5000Ao= 5x 10-7 m,  d = 1/N  = 1 cm/5000, n = 2

Ditanyakan : θ = …….?

Jawab :    d sin θ = (2n) ½ λ = n λ

0,01/5000 sin θ = 2 . 5.10-7 ……….. θ=  30°

4. Jarak antara dua lampu depan sebuah lampu mobil 122 cm, diamatai oleh mata yang

memiliki diameter pupuil 3 mm, jika panjang gelombang cahaya yang diterima mata 500

nm, maka jarak mobil paling jauh supaya masih dapat dibedakan sedabagai dua lampu

yang terpisah adalah….

A.  6000 m       B.   5000 m         C.  4000 m D.  3000 m  E.   2000 m

Penyelesaian :

Diketahui : d = 122 cm = 1,22 m,  D = 3 mm = 0,003 m,  λ.= 500 nm = 5.10-7 m

Ditanyakan : l=……..? jarak antara dua lampu sampai retina mata kita

Jawab :

d = 1,22 λ. l/D

1,22 = 1,22 . 5.10-7. l/0,003……………     l = 6000 m

5. Percobaan Thomas Young, celah ganda berjarak 5 mm. Dibelakang celah yang

jaraknya 2m ditempatkan layar , celah disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang

600 nm., maka jarak pola terang ke 3 dari pusat terang adalah….

a. 72 mm b. 7,2 mm c. 0,72 mm

d . 0,72 mm e. 0,007 msm

Diketahui : d = 5 mm, l = 2 m=2000 mm

λ= 600 nm = 7 x 10-5 mm, m = 3

Ditanyakan: p =……?

33

Jawab :p. 5/200 = (2.3) 1/2 6.10-5…..p = 0,72 mm

BAB III PENUTUP

Cahaya adalah sesuatu yang akrab dengan manusia. Cahaya membantu

manusia untuk melakukan banyakl aktivitas didunia ini. Dengan cahaya

kehidupan manusi menjadi lebih bermakna. Cahaya menjadi penerang bagi

manusia. Membantu manusia untuk menikmati segala keindahan alam atas

karunia yang diberikan tuhan pada manusia.