2016
TRI KURNIAWAN
OPTIK GEOMETRI
(Kelas XI
SMA)
TRI KURNIAWAN
15B08064_Kelas C TRI KURNIAWAN
STRUKTURISASI MATERI OPTIK GEOMETRI
1 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN
OPTIK GEOMETRI
A.
Kompetensi Dasar
B.
3.10 Menganalisis cara kerja alat optik menggunakan sifat pemantulan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa
Indikator
3.10.1 Menjelaskan proses pemantulan cahaya pada cermin datar dan cermin lengkung 3.10.2 Menjelaskan proses pembiasan cahaya pada lensa tipis dan lensa tebal. 3.10.3 Menganalisis prinsip kerja alat-alat optik
2 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN
Peta Konsep
3 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN
OPTIK GEOMETRI KLASIFIKASI PEMANTULAN CAHAYA CERMIN DATAR
PEMBIASAN CAHAYA LENSA TIPIS
ALAT-ALAT OPTIK MATA
KACA MATA
CERMIN LENGKUNG
PERMUKAAN BIDANG BATAS (LENSA TEBAL)
KACA OEMBESAR (LUPH)
TEROPONG
MIKROSKOP
4 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN
Strukturisasi Materi OPTIK GEOMETRI NO.
Langkah-Langkah
Konten/Materi Utama
Pengetahuan & Pengalaman Pendukung
Dalam kehidupan sehari-hari kita sering
melihat
pelangi
setelah
turunnya hujan. Ini merupakan salah
1.
Menjelaskan konsep pemantulan dan pembiasan oleh cermin dan lensa
satu contoh pembiasan cahaya yang terjadi pada air hujan Kita juga sering berkaca dicermin setiap kali ingin bepergian. Kita dapa melihat bayangan kita didalam cermin Karena mata kita menerima pantulan Ketia kita bercermin pada cermin datar, proses kita melihat bayangan pada cahaya dari cermin cermin dapat dilihat pada gambar diatas. misalnya untuk melihat bayangan dari ujung kaki kita, maka sinar akan memantulkan refleksi dari kaki kita dari cermin kemata, yang pemantulannya mengikuti hukum pemantulan cahaya, yaitu besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul. Dengan
5 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN jarak dari ujung kaki ke garis normal( Y1) sama dengan jarak Mata ke garis normal (Y2). Agar kita dapat melihat bayangan dari ujung kaki kita dicermin, harus terdapat 2 titik potong/ perpanjangan sinar yang terbentuk, yaitu perpanjanga sinar dari ujung kaki ke cermin dan perpanjangan sinar dari cermin ke mata. Titik temu dari perpanjangan sinar ini lah letak dari bayangan dari ujung kaki kita. Dengan jarak dari ujung kaki kecermin sama dengan jarak dari bayangan ujung kaki ke cermin, sehingga sifat bayangan yang terbentuk adalah maya, tegak, sama besar.
Cermin lengkung dibagi menjadi dua jenis yaitu cermin cekung (konvergen ) dan cermin cembung (Divergen). Pada cermin cekung, terdapat 3 ruang didepan cermin dan 1 ruang dibelakang cermin. Sedangkan pada cermin cembung, terdapat 3 ruangan dibelakang cermin dan 1 ruang didepan cermin, dengan titik focus berada diantara ruang 1 dan 2. Perhatikan gambar diatas, pada cermin cekung, ketika kita meletakan sebuah benda pada ruang
6 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN 3, maka sinar yang sejajar sumbu utama akan dipantulkan menuju titik focus, dan sinar yang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama. Sehingga pertemuan antara sinar yang dipantulkan tersebut merupan letak bayangan dari benda tersebut. Dan sifat dari bayangan yang dibentuk adalah maya, terbalik, diperkecil karena semakin jauh letak bayangan dengan benda maka bayangan semakin kecil. Sedangkan pada cermin cembung ketika benda diletakan didepan cermin, maka sinar yang sejajar sumbu utama, akan diproyeksikan ( diperpanjang) menuju titik focus, dan sinar yang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama dan diproyeksikan menuju titik focus. Pertemuan dari dua perpanjangan merupakan letak dari bayangan benda tersebut. Dan bayangan yang dihasilkan maya, tegak, diperkecil. Karena semakin jauh benda dari cermin cembung, maka bayangan yang dihasilkan semakin kecil.
7 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN
A. Mata Manusia
2
Menjelaskan proses pembentukan bayangan pada alatalat optik
Mata merupakan indra penglihatan yang sangat penting bagi manusia. Tuhan yang maha kuasa menciptakan mata bagi manusia sehingga manusia bisa melihat. Proses pembentukan bayangan pada mata normal terjadi apabila berkas cahaya yang masuk ke mata akan dibiaskan oleh lensa mata sehingga berkas sinar biasnya tepat berpotongan pada retina. Adapun sifat bayangan yang terbentuk adalah nyata, terbalik, dan diperkecil. Dari retina cahaya kemudian dikirim dalam bentuk listrik ke otak melalui saraf mata. Impuls diproses oleh otak sehingga terbentuk bayangan nyata dan tegak yang memberi kesan bahwa kita melihat benda tersebut.
Dengan alat optic, kita dapat melihat benda atau mahluk hidup yang ukuruannya sangat kecil, misalnya bakteri dan virus, dan dapat melihat dengan jelas benda-benda yang sangat jauh diluar angkasa seperti bulan, bintang, dan benda langit lainnya, serta merekam beberapa kejadian penting dalam bentuk film. Bagian utama dari alat optik adalah cermin atau lensa, karena prinsip kerjanya
8 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN Proses pembentukan bayangan terjadi apabila berkas cahaya yang masuk mata dibiaskan oleh lensa mata jatuh tepat di retina, dan dikirim dalam bentuk listrik ke otak melalui saraf mata. Sifat bayangan yang terbentuk oleh lensa mata adalah nyata, terbalik dan diperkecil.
mengacu pada konsep pembiasan dan pemantulan cahaya.
Mata memiliki jarak bayangan tetap, ini karena jarak antara lensa dan retina sebagai layar adalah tetap. Karena itu, satu-satunya cara agar benda-benda dengan jarak berbeda di depan lensa dapat difokus- kan pada retina (menghasil-kan bayangan tajam pada retina, maka jarak fokus pada lensa harus bisa diatur. Pengaturan jarak fokus lensa dilakukan oleh otot siliar (ciliary muscles). Ketika mata melihat benda yang sangat jauh, otot siliar mengendor penuh (relaks) sehingga lensa mata paling pipih. Ini berarti, jarak fokus paling panjang. Dalam kondisi ini, mata disebut tidak berakomodasi dan sinar-sinar yang berasal dari benda membentuk bayangan tajam pada retina, seperti ditunjukkan pada gambar
9 | Komputerisasi Pembelajaran Fisika
2016
TRI KURNIAWAN
Ketika benda bergerak lebih dekat ke mata, otot siliar otomatis menegang sehingga lensa mata lebih cembung. Ini berarti, jarak fokus lebih pendek, dan membuat bayangan tajam kembali pada retina. Dalam kondisi ini mata disebut akomodasi maksimum. Saat melihat benda jauh, otot siliar mengendor penuh (relaks) sehingga lensa mata paling pipih disebut mata tanpa akomodasi, dan sebaliknya.
Proses lensa mengubah jarak fokus (mencembung atau memipih) agar bayangan tepat pada retina disebut daya akomodasi mata. Akomodasi mata terjadi secara otomatis sehingga kita biasanya tidak menyadarinya. Titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata dengan akomodasi maksimal disebut titik dekat (punctum proximum). Titik dekat untuk mata normal terletak sekitar 25 cm dari mata. Sementara itu, titik terjauh yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata tanpa berakomodasi disebut titik jauh (punctum remotum). Titik jauh untuk mata normal terletak di tempat yang jauhnya tak berhingga. B. LUP Lup merupakan alat optik yang menggunakan sebuah lensa positif dan merupakan alat optik yang paling sederhana. Jika benda objek diletakkan pada jarak antara titik fokus lensa dengan pusat kelengkungan (s
10 | K o m p u t e r i s a s i P e m b e l a j a r a n F i s i k a
2016
TRI KURNIAWAN
tegak dan diperbesar. Lup berguna untuk mengamati benda-benda kecil agar tampak besar dan jelas. C. KAMERA Kamera merupakan suatu alat optik yang digunakan untuk merekam suatu tempat, situasi, atau peristiwa. Bagian utama kamera adalah sebuah kotak kedap cahaya. Pada bagian depan terdapat sistem lensa dan pada bagian belakang terdapat sebuah film. Adapun fungsi dari bagian-bagian tersebut adalah: Lensa cembung yang berfungsi untuk membiaskan berkas cahaya dan membentuk bayangan pada film. Diafragma yang berfungsi mengatur celah (shutter). Fungsi diafragma pada kamera sama dengan fungsi iris pada mata. Celah (shutter) berfungsi untuk mengatur banyak sedikitnya cahaya yang mengenai film. Diameter celah disebut juga aperture yang memilki fungsi sama dengan pupil mata. Mekanisme kerja kamera mirip dengan mekanisme kerja mata manusia. Lensa pada kamera digunakan untuk menghasilkan suatu bayangan dari objek pada sebuah film. Fungsi film seperti retina pada mata, sebagai layar untuk menangkap dan merekam bayangan yang dihasilkan oleh lensa. Bayangan yang dihasilkan nyata, terbalik dan diperkecil. D. MIKROSKOP Mikroskop adalah alat optik untuk mengamati benda-benda yang sangat kecil. Mikroskop sederhana terdiri atas dua buah lensa
11 | K o m p u t e r i s a s i P e m b e l a j a r a n F i s i k a
2016
TRI KURNIAWAN
positif (cembung). Lensa positif yang berdekatan dengan mata disebut lensa okuler. Lensa ini berfungsi sebagai lup. Lensa positif yang berdekatan dengan benda disebut lensa objektif. Jarak titik api lensa objektif lebih kecil dari pada jarak titik api lensa okuler.
Benda yang akan diamati diletakkan diantara F dan 2F dari lensa objektif. Bayangan yang dihasilkan bersifat nyata, diperbesar dan terbalik. Bayangan ini akan menjadi benda bagi lensa okuler. Sifat bayangan yang dihasilkan lensa okuler adalah maya, diperbesar, dan terbalik dari pertama. E. TELESKOP Teleskop merupakan alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh sehingga tampak lebih dekat. Saat ini dikenal dua macam teleskop.
Teleskop bias yaitu terdiri dari beberapa lensa untuk membiasakan sinar yang dating dari benda. Beberapa contoh teleskop bias : -
Teleskop bintang Teleskop bumi Teleskop prisma
Teleskop pantul yang terdiri dari beberapa cermin dan lensa sebagai pemantul dan pembias sinar datang. 1. Teropong Bias
12 | K o m p u t e r i s a s i P e m b e l a j a r a n F i s i k a
2016
TRI KURNIAWAN
Teropong jenis ini disebut teropong bias karena sebagai objektif digunakan lensa yang berfungsi membiaskan cahaya. Ada beberapa macam teropong yang tergolong teropong bias, diantaranya : a. Teropong bintang digunakan untuk mengamati benda-benda di angkasa, misalnya bulan, bintang, dan planet. Pada dasarnya, teropong bintang terdiri dari dua lensa positif. Salah satu lensa positif ditujukan ke benda yang diamati. Lensa ini disebut lensa objektif. Lensa positif yang lain berada di dekat mata disebut lensa okuler. Pengamatan dengan teropong bintang umumnya dilakukan dengan mata tak berakomodasi. Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif bersifat sejati, terbalik, dan diperkecil. Bayangan ini terbentuk di titik fokus utama lensa objektif. Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif kemudian dilihat melalui okuler (berfungsi sebagai lup). Bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler bersifat maya dan ukurannya lebih besar daripada bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif. Penggunaan teleskop bintang dianjurkan dengan posisi mata tidak berakomodasi maksimum agar maka tidak lekas lelas, pada pengamatan ini bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler jatuh di titik jauh mata (Sn= ~ = S’ok). Perbesaran teleskop bintang untuk mata tanpa akomodasi: f M ob f ok Panjang teropong :
L f ob f ok
13 | K o m p u t e r i s a s i P e m b e l a j a r a n F i s i k a
2016
TRI KURNIAWAN
b. Teropong Bumi digunakan untuk mengamati benda di darat atau di laut yang letaknya jauh. Dengan menggunakan teropong Bumi, maka benda tampak lebih dekat dan jelas. Teropong Bumi juga memiliki lensa objektif dan lensa okuler, seperti pada mikroskop. Bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler bersifat terbalik. Hal ini tentu memiliki masalah karena benda yang kita lihat menjadi terbalik. Oleh karena itu, di antara objektif dan okuler dipasang lensa pembalik sehingga benda terlihat tegak. Lensa pembalik pada teropong Bumi yang modern dibentuk oleh dua prisma siku-siku sama kaki. Sinar yang datang dari objektif dipantulkan secara sempurna sebanyak 4 kali. Pada prisma pertama terjadi perubahan sisi kanan dan kiri, sedangkan pada prisma kedua terjadi perubahan sisi atas dan bawah. Dengan demikian, mata akan melihat bayangan tegak dengan kemampuan yang telah diperbesar.
14 | K o m p u t e r i s a s i P e m b e l a j a r a n F i s i k a
