12
HUKUM DASAR TEORI REFRAKSI CAHAYA DAN APLIKASINYA DALAM KEHIDUPAN Oleh : Fitradhela Rachma Nadhia 24030114120015 / A PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014

Makalah - refraksi cahaya

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pembiasan cahaya

Citation preview

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    1/12

    HUKUM DASAR TEORI REFRAKSI CAHAYA

    DAN APLIKASINYA DALAM KEHIDUPAN

    Oleh :

    Fitradhela Rachma Nadhia 24030114120015 / A

    PROGRAM STUDI KIMIA

    FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

    UNIVERSITAS DIPONEGORO

    SEMARANG

    2014

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    2/12

    2

    Daftar Isi :

    Bab I

    Pendahuluan................................................................................................................. 3

    1.1 Latar Belakang

    1.2 Tujuan

    1.3 Rumusan Masalah

    Bab II

    Pembahasan . 4

    2.1 Pengertian Refraksi

    2.2 Refraksi Cahaya pada Lensa. 6

    2.3 Dispersi Cahaya.. 8

    2.4 Sudut Kritis dan Pemantulan Sempurna.. 10

    Bab III

    Penutup. 11

    3.1 Kesimpulan

    3.2 Daftar Pustaka

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    3/12

    3

    BAB I

    Pendahuluan

    1.1Latar Belakang

    Refraksi cahaya adalah pembiasan atau pembelokkan cahaya pada dua medium yang memiliki

    indeks bias yang berbeda, banyak sekali fenomena yang terjadi di sekitar kita yang

    mengaplikasikan salah satu sifat cahaya yaitu refraksi atau pembelokan cahaya seperti, adanya

    fatamorgana pada gurun pasir yang terik, salah persepsi seseorang ketika melihat benda yang

    berada di air atau suara bunyi petir yang lebih keras ketika malam hari daripada siang hari.

    Mengapa hal tersebut dapat terjadi? fenomena yang ada di sekitar kita terjadi semata mata

    tidak hanya karena hukum alam, berbagai ilmuan mencoba mengidentifikasi terjadinya fenoma

    fenoma tersebut. Pada fenomena yang terjadi di sekitar kita ternyata menerapkan hukum dasarteori refraksi cahaya atau pembiasan cahaya yang akan dibahas dalam makalah ini.

    1.2 Tujuan

    Tujuan di buatnya makalah ini adalah untuk menjelaskan secara teori hukum yang berlaku pada

    refraksi cahaya dan berbagai aplikasinya dalam kehidupan di sekitar kita.

    1.3 Rumusan Masalah

    1)

    Apakah pengertian refraksi?

    2) Bagaimanakah refraksi cahaya pada lensa?

    3) Apa yang dimaksud dengan dispersi cahaya?

    4) Mengapa adanya peristiwa fatamorgana di siang yang panas terik? Apakah fenomena ini

    merupakan salah satu akibat dari refraksi cahaya?

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    4/12

    4

    BAB II

    Pembahasan

    2.1 Pengertian Refraksi

    Cahaya merupakan suatu energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik dan memiliki

    panjang gelombang 380750 nm. Salah satu sifat cahaya adalah dapat dibiaskan / dibelokkan

    atau disebut refraksi. Refraksi adalah peristiwa pembelokkan cahaya yang melalui dua buah

    medium yang kerapatan optisnya berbeda. Misalnya cahaya yang merambat dari medium udara

    ke medium air dimana, udara dan air memiliki kerapatan optis yang berbeda.

    Kerapatan optis suatu medium ditunjukkan dengan nilai indeks biasnya.

    Nilai indeks bias suatu medium dilambangkan dengan ( ).

    Medium Indeks bias ()Ruang Hampa 1.00000

    Udara 1.008

    Air 1.330

    Gelas 1.510

    Diamond 2.417

    Rubi 1.760

    Es 1.30

    Nilai indeks bias adalah perbandingan antara laju cahaya di ruang hampa () (sebagai medium 1)dan laju cahaya pada medium itu ()

    = 3.108

    m/sKetika suatu gelombang cahaya / gelombang datang merambat pada satu medium (udara)

    menyebrangi perbatasan medium ( permukaan air ) memiliki kecepatan yang berbeda,

    Gelombang yang ditransmisikan bias pada medium ( air ) merambat dengan arah dan kecepatan

    yang berbeda dari gelombang datang.

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    5/12

    5

    Sehingga pada refraksi berlaku hukum Snellius:

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

    2. Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat akan dibiaskan mendekati

    garis normal, sedangkan sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat

    akan dibiaskan menjauhi garis normal

    3. Jika sinar datang dari medium berindeks dengan sudut datang menuju mediumberindeks bias dengan sudut bias , berlaku persamaan

    Atau

    Dalam sehari hari pembiasan atau pembelokkan cahaya dapat terjadi ketika seseorang yang

    berada diatas permukaan kolam ikan yang dalam, kemudian orang itu melihat ke dasar kolam

    ikan tersebut, menurut pandangan orang tersebut kolam terlihat sangat dangkal.

    Kemudian peristiwa bunyi petir yang terdengar lebih keras ketika malam hari daripada siang

    hari, ini disebabkan karena cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panasmaka mengakibatkan kecepatan bunyi dilapisan udara atas lebih kecil daripada kecepatan bunyi

    dilapisan udara bawah, sehingga medium lapisan atas lebih rapat dari medium lapisan bawah.

    sebaliknya terjadi pada malam hari. Jadi pada siang hari bunyi petir merambat dari lapisan udara

    atas kelapisan udara bawah.

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    6/12

    6

    2.2 Refraksi Cahaya pada Lensa

    Lensa adalah medium transparan yang dibatasi oleh dua permukaan bias dan minimal salah satu

    permukaannya merupakan bidang lengkung. Lensa merupakan benda bening (tembus cahaya)

    sehingga memungkinkan terjadinya pembiasan cahaya. Terdapat dua macam lensa yaitu

    1. Lensa Cekung

    Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar sehingga disebut lensa divergen. Lensa cekung

    disebut juga lensa negatif dan jarak fokusnya bernilai negatif.

    Lensa cekung memiliki beberapa sinar istimewa yaitu :

    1) Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan akan berasal dari titik fokus

    pertama. (titik fokus pertama adalah titik fokus bagian lensa yang berhadapanlangsung dengan benda,)

    2) Sinar datang menuju titik fokus kedua dibiaskan sejajar sumbu utama (titik fokus

    kedua adalah titik fokus bagian lensa yang tidak berhadapan langsung denganbenda)

    3) Sinar datang melalui pusat optik diteruskan tanpa mengalami pembiasan

    Bayangan yang dihasilkan pada pada lensa cekung bersifat tegak, diperkecil, semu atau mayayang artinya bayangan dapat dilihat dalam lensa, tetapi tidak dapat ditangkap atau diproyeksikan

    oleh suatu media.

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    7/12

    7

    2. Lensa Cembung

    Lensa Cembung bersifat mengumpulkan sinar sehingga disebut lensa konvergen . lensa

    cembung juga disebut lensa positif dan jarak fokusnya bernilai positif.

    Sama halnya dengan lensa cekung, lensa cembung memiliki sinarsinar istimewa yaitu :

    1) Sinar datang sejajar sumbu utama kemudian dibiaskan melalui titik fokus pertama

    (titik fokus pertama adalah titik fokus bagian lensa yang berhadapan langsungdengan benda)

    2) Sinar datang melalui titik fokus kedua dibiaskan sejajar sumbu utama3) Sinar datang melalui pusat optik diteruskan tanpa mengalami pembiasan

    Sedangkan pembentukan bayangan pada lensa cembung bergantung pada letak benda, jika

    benda diletakkan di ruang I maka bayangan yang dihasilakan akan bersifat maya, tegak,

    diperbesar dan terletak di bagian depan dari lensa. Benda diletakkan di ruang II maka bayangan

    yang dihasilkan akan bersifat nyata, terbalik, diperbesar dan terletak dibelakang lensa. Dan jika

    benda diletakkan di ruang III maka bayangan yang dihasilkan akan bersifat nyata, terbalik,

    diperkecil dan terletak dibelakang lensa cembung.

    3. Lensa Tipis

    Lensa tipis adalah lensa yang ketebalannya dapat diabaikan. Dengan menganggap lensa cembung

    dan lensa cekung sebagai lensa tipis, maka berlaku persamaan lensa tipis:

    Dengan jarak fokus () , jarak benda (), dan jarak bayangan ()Berikut ketentuan persamaan umum pada lensa tipis

    1. Jarak benda () positif jika benda di depan lensa , dan negatif jika benda dibelakang lensa2. Jarak bayangan () positif jika bayangan di belakang lensa (bayangan nyata), dan

    negatif jika bayangan di depan lensa (bayangan maya)

    3. jarak fokus () positif untuk lensa cembung dan negatif untuk lensa cekung4. Bayangan bersifat terbalik jika jarak benda dan jarak bayangan () bertanda sama,

    dan tegak jika jarak benda dan jarak bayangan () berlawanan tandanya

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    8/12

    8

    Sehingga pada lensa perbesaran bayangan () dapat dihitung dengan rumus

    atau

    Dengan h adalah tinggi bayangan , sedangakan hadalah tinggi benda.

    Kekuatan lensa atau daya sebuah lensa dapat dihitung dengan persamaan berikut

    ||

    Dengan P adalah kekuatan lensa dalam satuan dioptri (d) dan f adalah jarak fokus dalam satuan

    meter. ( m)

    Dalam kehidupan, refraksi cahaya pada lensa banyak di aplikasikan pada benda alat alat optik

    seperti kacamata, yang membantu penderita rabun dekat (hipermetropi) dan rabun jauh (miopi).

    Penderita hipermetropi tidak dapat melihat benda dekat secara jelas karena titik dekatnya lebih

    dari 25 cm. pada penderita hipermetropi, bayangan benda jatuh di belakang retina. Sehingga

    perlu bantuan kacamata dengan lensa cembung. Sedangkan penderita rabun jauh atau yang

    disebut miopi disebabkan karena penderita miopi tidak dapat melihat benda jauh secara jelas.

    Pada penderita miopi bayangan benda jatuh di depan retina. Sehingga penderita miopi dibantu

    dengan kacamata berlensa cekung.

    Kemudian refraksi cahaya juga diaplikasikan pada prinsip kerja kamera. Terjadinya bayangan dari

    sebuah benda yang berada di depan kamera, sinarnya akan merambat melalui lubang yang berisi lensa,

    kemudian bayangan tersebut akan terjadi pada plat fotografi (film) yang terletak di belakang dalam

    kamera itu juga. Setiap titik dari bayangan berasal dari setiap titik pada benda.

    Dan aplikasi refraksi cahaya adalah lup, lup merupakan alat optik yang berfungsi memperbesar bayanganbenda. Lup sendiri terbuat dari lensa cembung.

    2.3 Dispersi Cahaya

    Dispersi cahaya adalah peristiwa penguraian gelombang elektromagnetik berfrekuensi banyak

    (polikromatik) menjadi komponen - komponen berfrekuensi tunggal (monokromatik)

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    9/12

    9

    Salah satu gejala alamiah yang terjadi sebagai akibat dispersi cahaya adalah pelangi. Medium

    pengurainya adalah titik titik air diangkasa setelah hujan turun. Istilah pelangi ini disebutkan

    karena merupakan hasil penguraian cahaya matahari yang bersifat polikromatik (terdiri atas

    banyak frekuensi). Proses terjadi di ruang hampa, dimana seluruh frekuensi yang dimiliki cahaya

    merambat dengan kecepatan yang sama, ketika memasuki medium. Kerapatan medium itu

    menjadi berlainan untuk tiap tiap frekuensi , akibatnya masing masing frekuensi merambat

    dengan kecepatan yang berbeda satu dengan yang lain sehingga cahaya akan terurai menjadi

    komponen komponennya, mulai dari warna merah dengan frekuensi yang paling rendah sampai

    dengan warna ungu dengan frekuensi yang paling tinggi.

    Adanya pecahan warna pelangi menjadi merah, hijau, kuning dan sebagainya, dapat ditampilkan

    dengan percobaan dispersi cahaya (penguraian warna ) menggunakan prisma, kekisi penghambur

    (difraksi), atau interferensi . Pada saat cahaya berada di dalam bahan prisma, warna warna

    cahaya akan terpecah dan akan keluar sebagai spektrum pelangi karena memiliki sudut

    pembelokkan yang berbeda - beda

    Bahan Indeks warna merah Indeks warna ungu

    Udara 1,0002914 1,0002957

    Air 1,331 1,340

    Es 1,3060 1,3170

    Alcohol 1,360 1,370

    Kaca flinta 1,5850 1,6040Kaca krona 1,5200 1,5380

    Quartz 1,5420 1,5570

    Intan 2,4100 2,4580

    Tampak pada tabel bahwa indeks bias warna ungu lebih besar daripada indeks bias warna merah,

    Itulah sebabnya urutan warna pelangi dimulai dari warna merah terlebih dahulu disebelah atas

    kemudian berturut turt sampai dengan warna ungu.

    Lebar spektrum pelangi diukur dengan sudut dispersi. Secara geometri, sudut dispersi

    bergantung pada sudut atap prisma dan dapat dihitung dengan menerapkan hukum Snellius.

    Jika seberkas sinar berfrekuensi f jatuh dari udara dengan sudut datang pada permukaan

    sebuah prisma yang memiliki sudut atap dan indeks bias terhadap sinar itu , sinar itu akandibelokkan dari arah semula dengan sudut pembelokan sebesar

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    10/12

    10

    Dispersi juga dapat terjadi pada lensa, namun terkadang dispersi ini bersifat merugikan sehingga

    kehadirannya tidak diinginkan misalnya, terjadi dispersi pada lensa kamera. Untuk

    menghilangkan gejala dispersi pada lensa kamera, dibuatkan susunan lensa yang akromatik.

    Yaitu cahaya putih akan masuk ke lensa pertama sehingga terjadi dispersi. Kemudian spektrum

    hasil dispersi lensa pertama, akan masuk ke lensa kedua dan dikeluarkan sebagai cahaya putih

    lagi.

    2.4. Sudut Kritis dan Pemantulan Sempurna

    Berdasarkan hukum Snellius jika sudut datang diperbesar , maka sudut bias juga makin besar.

    Jika sudut datang terus diperbesar suatu saat akan ditemukan sudut datang yang mengakibatkansudut bias bernilai 90. Sudut datang yang menghasilkan sudut bias 90 ini disebut sudut kritis

    Besar sudut kritis () untuk sinar datang dari medium berindeks bias ke medium berindeksbias dapat ditentukan berdasarkan persamaan:

    sin = sin 90 atau sin =

    Jika sudut datang diperbesar lagi melebihi sudut kritis, sinar datang tak lagi dibiaskan,

    seluruhnya akan dipantulkan, hal ini disebut pemantulan sempurna

    Contoh fenomena alam sebagai salah satu akibat sudut kritis dan pemantulan sempurna adalah

    intan dan berlian yang tampak berkilauan serta terjadinya fatamorgana di jalan aspal atau

    hamparan pasir tampak membendung air saat panas terik.

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    11/12

    11

    BAB III

    Penutup

    3.1 kesimpulan

    Dari pembahasan yang telah diuraikan maka, dapat diambil kesimpulan bahwa

    1. Refraksi merupakan peristiwa salah satu sifat cahaya yang dapat dibiaskan atau

    dibelokkan, dengan melalui dua buah medium yang memiliki kerapatan optis yang

    berbeda.

    2. Pada refraksi cahaya berlaku hukum Snellius. yaitu jika sinar datang dari medium

    berindeks dengan sudut datang dan kecepatan rambat () menuju medium berindeksbias dengan sudut bias dan kecepatan rambat (), sehingga berlaku persamaan atau

    3. Refraksi cahaya pada lensa dapat diaplikasikan menjadi alatalat optik seperti kacamata

    yang digunakan untuk penderita hipermetropi dan penderita miopi, prinsip kerja kamera,

    dan pembuatan lup

    4. Dispersi cahaya merupakan peristiwa penguraian gelombang elektromagnetik

    berfrekuensi banyak (polikromatik) menjadi komponen komponen berfrekuensi tunggal

    (monokromatik) yang menyebabkan penguraian warna pada pelangi dan prisma

    5.

    Terjadinya Fatamorgana di jalan aspal atau hamparan pasir tampak membendung air saat

    panas terik merupakan salah satu akibat dari pembiasan cahaya yaitu karena sudut datang

    yang terus diperbesar maka akan ditemukan sudut datang yang mengakibatkan sudut bias

    bernilai 90 hal ini dinamakan sudut kritis. Serta adanya pemantulan sempurna karena

    sudut datang melebihi sudut kritis.

    3.2 Daftar Pustaka

    1. Aby Sarojo, Ganijanti. 2011. Gelombang dan Optik.Jakarta : Salemba Teknika.

    2. Giancoli, Douglas C.. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid Satu. Jakarta : Erlangga.

    3. Google.com// pembentukan bayangan lensa

    4. Purwoko dan Fendi. 2010.Fisika 1 SMA kelas x. Jakarta : Yudhistira.

  • 5/19/2018 Makalah - refraksi cahaya

    12/12

    12

    5. Resmiyanto, Rachmad, Hanang Setya Budhi, Romy, Dwi Sabdo Budi Prastya dan

    Muhammad Farchani Rosyid. 2008. Kajian Konsep Fisika 3. Jakarta : Tiga Serangkai

    Pustaka Mandiri.