Upload
fitradhela
View
267
Download
44
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.