Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 1 of 15
OPTIKA A. CERMIN DATAR Pemantulan teratur : jika berkas sinar datang sejajar, maka berkas sinar pantulnyapun sejajar pula.
Gb.1. Pemantulan teratur Contoh penerapan pemantulan teratur : cermin datar. Pemantulan difus (baur) : untuk berkas sinar datang sejajar, berkas sinar pantulnya tidak beraturan, hal ini dikarenakan permukaan pemantul yang tidak rata. Pemantulan difus / baur sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, misal dinding kamar dicat sedemikian rupa sehingga berkas sinar pantulnya tidak menyilaukan mata. Hukum pemantulan pada cermin
i p
Gb.3. Hukum pemantulan
sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak
pada satu bidang datar
sudut datang = sudut pantul, atau : i = p Catatan : Garis normal adalah garis yang tegal lurus bidang pantul. Sudut datang dan sudut pantul dihitung terhadap garis normal. Pembentukan bayangan oleh cermin datar
A’
A
B
B’
C’
C
Gb.4. Pembentukan bayangan oleh cermin datar Untuk melukiskan pembentukan bayangan, gunakan hukum pemantulan.
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 2 of 15
Sifat bayangan oleh cermin datar :
maya, tegak, sama besar
jarak benda = - jarak bayangan, atau : 𝑠𝑜 = −𝑠𝑖
A. CERMIN CEKUNG Cermin cekung yang dibahas disini merupakan cermin cekung lengkung sferis (lengkung bola), artinya permukaan cermin tersebut merupakan bagian dari permukaan bola.
ho F
O
hi
C
so R
si
f Dengan menggunakan geometri dan anggapan sinar yang datang adalah sinar paraksial maka dapat dibuktikan adanya hubungan antara jarak titik api atau jarak fokus ( f ) dengan jari-jari kelengkungan ( R ) yakni : 𝑅
𝑓 = 2 atau 𝑅 = 2f Serta hubungan antara jarak benda (𝑠𝑜 ), jarak bayangan (𝑠𝑖 ), jarak titik api (𝑓 ), serta jari-jari kelengkungan (𝑅 ) yaitu : 1 𝑓
1
1
2
𝑖
𝑅
= 𝑠 + 𝑠 dan 𝑜
1
1
𝑜
𝑖
=𝑠 +𝑠
Secara geometris dapat pula dibuktikan bahwa perbesaran bayangan adalah :
𝑚=
ℎ𝑖 −𝑠𝑖 = ℎ𝑜 𝑠𝑜
Cermin cekung bersifat konvergen atau mengumpulkan sinar, artinya jika ada berkas sinar sejajar datang ke permukaan cermin maka berkas sinar pantulnya mengumpul di suatu titik yang dinamakan titik api atau titik fokus (F). Keterangan : Pada cermin cekung, R = + , f = + Semua jarak diukur dari pusat permukaan pemantul atau titik verteks ( titik O) R = jari-jari kelengkungan cermin = jarak antara titik verteks (O) ke titik pusat kelengkungan cermin (C) f = jarak fokus = jarak antara titik verteks (O) ke titik api (F) so = jarak benda = jarak antara titik verteks (O) ke benda si = jarak bayangan = jarak antara titik verteks (O) ke bayangan m = perbesaran bayangan ho = tinggi benda
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 3 of 15
hi = tinggi bayangan so = + , letak benda di depan cermin atau benda nyata so = - , letak benda di belakang cermin atau benda maya si = + , letak bayangan di depan cermin atau bayangan bersifat nyata si = - , letak bayangan di belakang cermin atau bayangan bersifat maya m = + , bayangan bersifat tegak m = - , bayangan bersifat terbalik
∣ 𝑚 ∣= 1, bayangan sama besar dengan benda ∣ 𝑚 ∣> 1, bayangan diperbesar ∣ 𝑚 ∣< 1, bayangan diperkecil Sifat sinar istimewa (sinar utama) pada cermin cekung :
berkas sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan
melalui titik api cermin
berkas sinar melalui titik api cermin
dipantulkan
sejajar sumbu utama
berkas sinar melalui titik pusat kelengkungan cermin
dipantulkan melalui titik itu juga Untuk melukiskan pembentukan bayangan cukup menggunakan dua sifat sinar istimewa. Pembentukan bayangan oleh cermin cekung Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung bergantung pada letak benda.
Bila letak benda di antara titik pusat kelengkungan cermin sampai takberhingga atau : 2f < 𝑠𝑜 < ∞, sifat bayangan : nyata, terbalik, diperkecil
F C
O
Bila letak benda di titik pusat kelengkungan cermin, atau 𝑠𝑜 = 2f, sifat bayangan : nyata, terbalik, dan sama besar
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 4 of 15
F C
O
Bila letak benda di antara titik api dan titik pusat kelengkungan cermin, atau 𝑓 < 𝑠𝑜 < 2f, sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar.
F C
O
Bila letak benda di titik api cermin, atau 𝑠𝑜 = 𝑓,
bayangan berada di takberhingga.
F C
O
Bila letak benda di antara titik verteks dan titik api cermin,atau 0 < 𝑠𝑜 < 𝑓, sifat bayangan : maya, tegak, lebih besar
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 5 of 15
C
O
F
A. CERMIN CEMBUNG Cermin cembung yang dibahas disini merupakan cermin cembung lengkung sferis (lengkung bola), artinya permukaan cermin tersebut merupakan bagian dari permukaan bola.
O C
F
Dengan menggunakan geometri dan anggapan sinar yang datang adalah sinar paraksial maka dapat dibuktikan adanya hubungan antara jarak titik api atau jarak fokus ( f ) dengan jari-jari kelengkungan ( R ) yakni : 𝑅
𝑓 = 2 atau 𝑅 = 2f Serta hubungan antara jarak benda (𝑠𝑜 ), jarak bayangan (𝑠𝑖 ), jarak titik api (𝑓 ), serta jari-jari kelengkungan (𝑅 ) yaitu : 1
1
1
2
𝑜
𝑖
𝑅
= 𝑠 + 𝑠 dan 𝑓
1
1
𝑜
𝑖
=𝑠 +𝑠
Secara geometris dapat pula dibuktikan bahwa perbesaran bayangan adalah :
𝑚=
ℎ𝑖 −𝑠𝑖 = ℎ𝑜 𝑠𝑜
Cermin cembung bersifat divergen atau menyebarkan sinar, artinya jika ada berkas sinar sejajar datang ke permukaan cermin maka berkas sinar pantulnya menyebar seola-olah berasal dari suatu titik yang dinamakan titik api atau titik fokus (F). Keterangan :
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 6 of 15
Pada cermin cekung, R = - , f = Semua jarak diukur dari pusat permukaan pemantul atau titik verteks ( titik O) Sifat sinar istimewa (sinar utama) pada cermin cembung :
berkas sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan
seolah-olah berasal dari titik api cermin sejajar sumbu utama
berkas sinar menuju titik api cermin dipantulkan
berkas sinar menuju titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan seolah-olah berasal dari titik itu juga Untuk benda nyata maka sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin cembung : selalu maya, tegak dan diperkecil A. HUKUM PEMBIASAN Kecepatan rambat cahaya bergantung pada jenis mediumnya. Kecepatan cahaya paling besar jika cahaya meramat di ruang vakum atau di udara yakni 3x108 m/s. Jika cahaya merambat dari medium satu ke medium lain yang kerapatan optiknya berbeda maka sinar tersebut dapat mengalami pembiasan atau perubahan arah rambat. Pembiasan terjadi karena adanya perbedaan kecepatan rambat cahaya pada suatu medium. Kemampuan suatu bahan dalam membiaskan cahaya dinamakan indeks bias, diberi notasi huruf n. Indeks bias suatu bahan didefinisikan sebagai perbandingan antara cepat rambat cahaya di ruang hampa (atau udara) terhadap cepat rambat cahaya di dalam bahan tersebut. Secara matematis dapat diungkapkan :
Indeks bias bahan =
cepat rambat cahaya dalam vakum(udara) cepat rambat cahaya dalam bahan 𝑐 𝑛= 𝑣
n : indeks bias bahan c : cepat rambat cahaya dalam vakum (atau udara) v : cepat rambat cahaya dalam bahan Dari persamaan di atas, tampak bahwa hubungan antara indeks ias bahan n dengan cepat rambatnya v adalah berbanding terbalik, sehingga dapat diungkapkan :
𝑛1 𝑣2 = 𝑛2 𝑣1 Medium dengan indeks bias besar sering diistilahkan dengan medium dengan kerapatan optik yang besar (lebih rapat), sebaliknya medium dengan indeks bias kecil diistilahkan dengan medium dengan kerapatan optik kecil (kurang rapat). Bila cahaya merambat dari medium optik kurang rapat menuju ke medium optik lebih rapat (contohnya dari udara menuju ke air), maka berkas cahaya dibiaskan mendekati garis normal ( sudut datang lebih besar dari sudut bias). Bila cahaya merambat dari medium optik lebih rapat menuju ke medium optik kurang rapat (contohnya dari air menuju ke udara), maka berkas cahaya dibiaskan menjauhi garis normal ( sudut datang lebih kecil dari sudut bias). Cahaya yang merambat dari medium satu ke medium lain frekuensinya selalu tetap, sedangkan panjang gelombang (𝜆)dan cepat rambatnya (v) mengalami perubahan. Karena adanya hubungan ingat hubungan 𝑣 = 𝜆𝑓 , maka
𝑣1 𝑣2
𝜆
𝑣
𝜆
𝑛
= 𝜆1 , atau lebih lengkapnya : 𝑣1 = 𝜆1 = 𝑛2. 2
2
2
1
B. HUKUM PEMBIASAN Hukum pembiasan diungkapkan oleh Snell dikenal dengan hukum Snell atau hukum Snellius yakni pada satu bidang datar (rata)
sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 7 of 15
maka :
sin𝑖 sin𝑟
Jika sinar datang dari medium 1 menuju medium 2,
𝑛2
= 𝑛 = konstan 1
i
n1
n2
r
A. PEMANTULAN SEMPURNA (PEMANTULAN TOTAL) Syarat : sinar datang dari medium otik lebih rapat (indeks bias besar) menuju ke medium optik kurang rapat (indeks bias kecil)
sudut datang lebih besar dari sudut kritis (sudut batas) Sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan sudut bias sebesar 90o.
mata
P
S
R
Q ik Kelereng
air
Ketika 𝑖 = 𝑖𝑘 → 𝑟 = 90𝑜 , dari hukum Snellius akan diperoleh : sin𝑖𝑘 =
𝑛kecil 𝑛besar
A. PMBIASAN OLEH KACA PLANPARALEL (akan dibahas pada latihan soal) B. PEMBIASAN OLEH PRISMA (akan dibahas pada latihan soal)
C. D. PEMBIASAN OLEH LENSA Lensa adalah benda bening tembus cahaya yang dibatasi oleh dua permukaan dengan bentuk tertentu. Permukaan tersebut dapat berbentuk pasangan datar-lengkung atau lengkung-lengkung. LENSA CEMBUNG Lensa cembung bagian tengah lensa lebih tebal dibanding dengan bagian tepinya. Ada tiga macambentuk lensa cembung yaitu : bikonveks, plankonveks, dan konkaf konveks. Lensa cembung di udara bersifat konvergen atau mengumpulkan sinar, oleh karena itu jarak fokus lensa cembung ditandai positif. Secara geometris dapat dibuktikan ada hubungan antara jarak benda (𝑠𝑜 ), jarak bayangan (𝑠𝑖 ), dan jarak titik api (𝑓 ) yaitu : 1
1
1
𝑜
𝑖
=𝑠 +𝑠 𝑓
Secara geometris dapat pula dibuktikan bahwa perbesaran bayangan adalah :
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 8 of 15
𝑚=
ℎ𝑖 −𝑠𝑖 = ℎ𝑜 𝑠𝑜
Catatan : lensa cembung di udara, f = + so = + , letak benda di depan lensa atau benda nyata so = - , letak benda di belakang lensa atau benda maya si = + , letak bayangan di belakang lensa atau bayangan bersifat nyata si = - , letak bayangan di depan lensa atau bayangan bersifat maya m = + , bayangan bersifat tegak m = - , bayangan bersifat terbalik
∣ 𝑚 ∣= 1, bayangan sama besar dengan benda ∣ 𝑚 ∣> 1, bayangan diperbesar ∣ 𝑚 ∣< 1, bayangan diperkecil Sifat sinar istimewa (sinar utama) pada lensa cembung :
berkas sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan
melalui titik api belakang lensa
berkas sinar datang melalui titik api depan lensa
dibiaskan sejajar sumbu utama
berkas sinar datang melalui titik pusat lensa akan
diteruskan Untuk melukiskan pembentukan bayangan cukup menggunakan dua sifat sinar istimewa. Sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa cembung bergantung pada letak benda.
Bila letak benda berada pada jarak antara 2 kali fokus lensa sampai takberhingga atau : 2f < 𝑠𝑜 < ∞, sifat bayangan : nyata, terbalik, diperkecil
Bila letak benda pada jarak 2 kali fokus lensa atau 𝑠𝑜 = 2fsifat bayangan : nyata, terbalik, sama besar
Bila letak benda berada pada jarak antara fokus lensa sampai 2 kali fokus lensa atau : 𝑓 < 𝑠𝑜 < 2f, sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar
Bila letak benda berada di titki api lensa atau 𝑠𝑜 = 𝑓,
bayangan berada di takberhingga.
Bila letak benda berada diantara pusat lensa dan fokus lensa lensa atau 0 < 𝑠𝑜 < 𝑓, sifat bayangan : maya, tegak, diperbesar LUKISAN AKAN KOMPUTER.
DITAMPILKAN
MENGGUNAKAN
ANIMASI
BERBANTUAN
LENSA CEKUNG Lensa cekung bagian tengah lensa lebih tipis dibanding dengan bagian tepinya. Ada tiga macam bentuk lensa cekung yaitu : bikonkaf, plankonkaf, dan konveks konkaf. Lensa cekung di udara bersifat divergen atau menyebarkan sinar, oleh karena itu jarak fokus lensa cembung ditandai negatif. Secara geometris dapat dibuktikan ada hubungan antara jarak benda (𝑠𝑜 ), jarak bayangan (𝑠𝑖 ), dan jarak titik api (𝑓 ) yaitu : 1
1
1
𝑜
𝑖
=𝑠 +𝑠 𝑓
Secara geometris dapat pula dibuktikan bahwa perbesaran bayangan adalah :
𝑚=
ℎ𝑖 −𝑠𝑖 = ℎ𝑜 𝑠𝑜
Catatan : lensa cekung di udara, f = -
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 9 of 15
Sifat sinar istimewa (sinar utama) pada lensa cekung :
berkas sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan
seolah-olah berasal dari titik api depan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama
berkas sinar datang menuju titik api belakang lensa
diteruskan
berkas sinar datang melalui titik pusat lensa akan
Untuk melukiskan pembentukan bayangan cukup menggunakan dua sifat sinar istimewa. Untuk benda nyata, sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa cekung di udara : selalu maya, tegak, diperkecil. A. Kekuatan lensa Kekuatan lensa dapat diartikan sebagai kemampuan sebuah lensa untuk mengumpulkan berkas sinar (pada lensa positif) atau kemampuan sebuah lensa untuk menyebarkan berkas sinar (pada lensa negatif). Lensa dengan jarak fokus yang kecil memiliki kemampuan mengumpulkan atau menyebarkan sinar lebih kuat, oleh karena itu kekauatan lensa berbanding terbalik terhadap jarak fokus lensa, sehingga dapat diungkapkan dalam rumusan : 1
𝑃 = 𝑓 , jika f dinyatakan dalam satuan meter 𝑃=
100 𝑓
, jika f dinyatakan dalam satuan centimeter
Satuan kekuatan lensa (P) adalah : dioptri
B. ALAT-ALAT OPTIK a.
Mata dan kacamata Mata normal (mata emetrop) : dapat melihat dengan jelas objek yang jauhnya takberhingga tanpa akomodasi, dan dapat melihat objek berjarak dekat sampai 25 cm dengan berakomodasi maksimum. Jarak titik jauh mata normal 𝑝𝑟 = ∞, jarak titik dekat mata normal 𝑝𝑝 = 25cm. Mata rabun jauh (miop) : tidak dapat melihat objek yang jauhnya takberhingga. Jarak titik jauh (punctum remotum) mata rabun jauh 𝑝𝑟 < ∞, jarak titik dekat (punctum proximum) mata rabun jauh 𝑝𝑝 = 25cm. Pada cacat mata rabun jauh, jika mata melihat objek yang jauhnya takberhingga, maka bayangannya akan terbentu di depan retina mata. Cacat mata rabun jauh dapat ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa cekung atau kacamata negatif (jarak fokus lensa negatif, bersifat divergen). Orang dengan cacat mata rabun jauh, tidak bisa melihat objek yang jauhnya takberhingga, setelah mengenakan kacamata diharapkan dapat melihat objek yang jauhnya takberhingga, oleh karena itu 𝑠𝑜 = ∞. Setelah berkacamata, yang tampak oleh mata bukan objek yang sebenarnya melainkan bayangan yang bersifat maya, paling tidak harus berada di titik jauhnya (pr), sehingga 𝑠𝑖 = −𝑝𝑟 . Rabun jauh : 𝑠𝑜 = ∞dan 𝑠𝑖 = −𝑝𝑟 , gunakan rumus
1 𝑓
1
1
𝑜
𝑖
= 𝑠 + 𝑠 akan diperoleh 𝑓 = −𝑝𝑟 Jarak
fokus lensa berharga negatif, berarti kacamata berlensa cekung (di udara),. Dengan mengetahui jarak fokus lensa, maka dapat ditentukan kekuatan lensanya. Jika f dalam satuan cm, gunakan rumus 𝑃 =
100 𝑓
Mata rabun dekat (hipermetrop) : tidak dapat melihat objek yang dekat sampai jarak 25 cm dengan berakomodasi maksimum. Jarak titik jauh (punctum remotum) mata rabun jauh 𝑝𝑟 = ∞, jarak titik dekat (punctum proximum) mata rabun dekat 𝑝𝑝 > 25cm. Pada cacat mata rabun dekat, jika mata melihat objek yang dekat sampai jarak 25 cm, maka bayangannya akan terbentuk di belakang retina mata. Cacat mata rabun dekat dapat ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa cembung atau kacamata positif (jarak fokus lensa positif, bersifat konvergen). Orang dengan cacat mata rabun dekat, tidak bisa melihat objek yang dekat sampai jarak 25 cm, setelah mengenakan kacamata diharapkan dapat melihat objek dekat yang berjarak 25 cm, oleh karena itu 𝑠𝑜 = 25cm. Setelah berkacamata, yang tampak oleh mata bukan objek yang sebenarnya
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 10 of 15
melainkan bayangan yang bersifat maya, paling tidak harus berada di titik dekatnya (pp), sehingga 𝑠𝑖 = −𝑝𝑝 . Rabun dekat : 𝑠𝑜 = 25cmdan 𝑠𝑖 = −𝑝𝑝 , gunakan rumus
1
1
1
𝑜
𝑖
= 𝑠 + 𝑠 akan diperoleh nilai jarak 𝑓
titik api f dalam satuan cm berharga positif, berarti kacamata berlensa cembung (di udara). Dengan mengetahui jarak fokus lensa, maka dapat ditentukan kekuatan lensanya. Karena f dalam satuan cm, maka gunakan rumus kekuatan lensa 𝑃 = b.
100 𝑓
.
Lup Fungsi lup adalah untuk mengamati benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan lebih jelas. Bayangan yang dihasilkan oleh lup diharapkan dapat diamati secara langsung (maya) dan bersifat diperbesar. Karena bayangan yang dihasilkan haris bersifat maya dan diperbesar, maka lensa yang digunakan harus lensa positif atau lensa cembung (di udara). Agar bayangan yang dihasilkan oleh lup bersifat : maya, tegak, diperbesar, maka jarak benda harus memenuhi syarat : 0 < 𝑠𝑜 < 𝑓 Secara geometri dapat dibuktikan bahwa perbesaran lup adalah :
𝑀=
25
𝑀=
25
𝑓 𝑓
untuk mata NORMAL tanpa akomodasi, dan f dalam satuan cm
+ 1 untuk mata NORMAL berakomodasi maksimu, dan f dalam satuan cm
Bagaimana kalau untuk pengamat bermata miop atau hipermeterop? Diskusikan!
+
F
c.
F
Mikroskop Fungsi mikroskop adalah untuk mengamati benda-benda renik agar tampak lebih besar dan lebih jelas. Bayangan yang dihasilkan oleh mikroskop : maya, terbalik, diperbesar. Susunan lensa : menggunakan dua buah lensa positif, masing-masing objektif dan okuler. Objektif yang dekat objek, dan okuler yang dekat mata pengamat. Syarat : 𝑓obj < 𝑓ok . Lensa okuler berperan sebagai lup. Perbesaran mikroskop : 𝑀 = perbesaran objektif x perbesaran okuler (Lukisan dan soal akan dibahas di kelas dalam bentuk latihan soal)
d.
Teropong bintang (jenis bias) Fungsi teropong bintang adalah untuk mengamati benda-benda langit yang jauhnya dianggap takberhingga, agar tampak lebih jelas dan dekat. Bayangan yang dihasilkan oleh teropong bintang : maya, terbalik, diperkecil Susunan lensa : menggunakan dua buah lensa positif, masing-masing objektif dan okuler. Objektif yang dekat objek, dan okuler yang dekat mata pengamat. Syarat : 𝑓obj > 𝑓ok . Lensa okuler berperan sebagai lup. Perbesaran mikroskop : 𝑀 = perbesaran objektif x perbesaran okuler
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 11 of 15
(Lukisan dan soalakan dibahas dikelas dalam bentuk soal) LATIHAN A : SOAL DAN PERTANYAAN DASAR / RINGAN No 1
2 3 4
5
6
SOAL
Ardhi tinggi badannya 160 cm, bercermin di depan cermin datar. Agar Ardhi dapat melihat bayangan seluruh tubuhnya maka panjang cermin minimum yang diperlukan adalah .... Seseorang berdiri di depan cermin datar pada jarak 50 cm dari cermin. Jarak antara orang terhadap bayangannya adalah .... Rudi semula berdiri di depan cermin datar pada jarak 60 cm, kemudian bergerak mundur sejauh 40 cm. Jarak antara Rudi dengan bayangannya sekarang adalah .... Dika berjarak 200 cm di depan cermin datar, kemudian berjalan mendekati cermin dengan kecepatan 20 cm/s. Setelah bergerak selama 3 sekon, jarak antara Dika terhadap bayangannya adalah ....
Dua buah cermin datar masing-masing panjangnya 20 cm disusun sejajar berhadapan pada jarak 6 cm. Aditya mengarahkan cahaya dari “laser pointer” dengan sudut datang 37o (sin 37o = 0,6) di sebelah kiri ujung kiri cermin bagian bawah. Setelah cahaya keluar dari susunan cermin, cahaya mengalami pemantulan sebanyak .... kali Seberkas sinar datang pada permukaan cermin AB seperti pada gambar. Sudut B = 900, sudut C =120o. D
A
60o
B
7
8 9 10 11
12 13
14 15
C
Berkas sinar akan meninggalkan cermin CD dengan sudut pantul sebesar .... Benda kecil tingginya 4 cm diletakkan pada jarak 60 cm di depan cermin cekung, ternyata bayangannya terletak pada jarak 30 cm di depan cermin. Jarak fokus cermin dan sifat bayangannya adalah .... Cermin cekung memiliki jari-jari kelengkungan 20 cm. Agar dihasilkan bayangan yang bersifat maya, tegak dan diperbesar, maka letak benda terhadap cermin harus .... Cermin cekung dengan jarak titik api 12 cm akan digunakan untuk menghasilkan bayangan nyata diperbesar 2 kali. Letak benda terhadap cermin adalah .... Cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 18 cm akan digunakan untuk menghasilkan bayangan maya diperbesar 3 kali. Letak benda terhadap cermin adalah ... Cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 36 cm akan digunakan untuk menghasilkan bayangan nyata diperkecil 1/3 kali. Letak benda terhadap cermin adalah .... Seseorang tinggi 150 cm berdiri di depan cermin cembung, ternyata tinggi bayangannya 30 cm. Besar jari-jari kelengkungan cermin .... Cermin cembung besar jari-jari kelengkungan 30 cm. Benda tingginya 60 cm diletakkan pada jarak 45 cm di depan cermin. Besar jarak bayangan dan tinggi bayangan masing-masing .... Cermin cembung besar jarak fokusnya 20 cm. Tentukan letak benda agar menghasilkan bayangan sebesar 2/3 kali tinggi bendanya! a. Tentukan sudut biasnya jika sinar datang dengan sudut datang 60o dari medium berindeks bias 1 menuju medium berindeks bias 1,5.
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 12 of 15
b. Tentukan sudut biasnya jika sinar datang dengan sudut datang 60o dari medium berindeks 16
17 18 19 20
21
22
23
24
25
bias 3/2 menuju medium berindeks bias 4/3. Sinar di udara memiliki panjang gelombang 6000 angstrom, tentukan panjang gelombangnya di dalam medium : a. air (n = 4/3) b. kaca (n = 3/2) Sebuah benda kecil diletakkan pada jarak 20 cm di depan lensa cembung yang jarak titik apinya 30 cm. Perbesaran dan sifat bayangan adalah .... Benda kecil diletakkan pada jarak 15 cm di depan lensa cembung yang jarak titik apinya 10 cm. Perbesaran dan sifat bayangan adalah .... Benda diletakkan 60 cm di depan lensa cembung yang jarak fokusnya 15 cm. Perbesaran bayangan dan sifat bayangan ....
Seorang siswa menginginkan agar lensa cembung yang dimilikinya menghasilkan perbesaran 5 kali dan bersifat maya. Jika lensa memiliki jarak titik api 10 cm, maka letak benda .... Sebuah lilin menyala diletakkan pada jarak tertentu di depan lensa cembung yang jarak fokusnya 15 cm. Agar bayangan dapat ditangkap pada layar 20 cm di belakang lensa,maka letak benda terhadap lensa adalah .... Tentukan laju rambat cahaya dalam bahan yang indeks biasnya : c. 1,5 d. 4/3 e. 2,0 Tentukan indeks bias zat bila laju rambat cahaya dalam zat tersebut a. 1,2 x 108 m/s b. 1,8 x 108 m/s c. 2,4 x 108 m/s Seberkas sinar jatuh dari udara dengan sudut datang tertentu, misal 60o pada empat macam bahan yang indeks biasnya berbeda yakni : 4/3, 3/2, 5/3 dan 1,8. Dari keempat percobaan tersebut tentukan urutan sudut bias dari yang paling kecil ke paling besar! Tentukan sudut kritis pasangan medium : a. udara (n =1 ) dengan air (n=4/3) b. udara (n=1) dengan kaca (n=3/2) c. kaca dengan air
26
Tentukan letak titik dekat mata seseorang yang mengenakan kacamata a. + 1 dioptri b. +1,5 dioptri c. +2,0 dioptri
27
Tentukan kekuatan kacamata seseorang yang titik dekatnya a. 30 cm b. 40 cm c. 50 cm
28
Tentukan letak titik jauh mata seseorang yang mengenakan kacamata a. - 1 dioptri b. -1,5 dioptri c. -2,0 dioptri
29
Tentukan kekuatan kacamata seseorang yang titik jauhnya a. 200 cm b. 400 cm c. 500 cm Pengamatan menggunakan lup untuk pengamat bermata normal tanpa akomodasi. Tentukan perbesaran lup yang jarak fokusnya a. 5 cm b. 10 cm c. 20 cm Pengamatan menggunakan lup untuk pengamat bermata normal berakomodasi maksimum. Tentukan perbesaran lup yang jarak fokusnya a. 5 cm b. 10 cm c. 20 cm
30
31
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 13 of 15
32
33 34 35
36
37
Pengamat bermata normal mengamati lup tanpa akomodasi. Tentukan jarak titik api lup apabila perbesarannya a. 10 kali b. 20 kali c. 25 kali Tentukan perbesaran mikroskop apabila objektif memiliki perbesaran 20 kali, okulernya berjarak fokus 4 cm, pengamat tanpa akomodasi. Tentukan perbesaran mikroskop apabila objektif memiliki perbesaran 50 kali, okulernya berjarak fokus 5 cm, pengamat berakomodasi maksimum. Jelaskan fenomena alam berikut a. dasar kolam renang tampak dangkal b. fatamorgana di atas jalan beraspal pada siang hari c. langit tampak berwarna biru Sebuah benda diletakkan didepan lensa cekung yang jarak titik apinya 30 cm. Tentukan perbesaran dan sifat bayangan bila letak benda a. 10 cm b. 30 cm c. 60 cm
Sebuah sinar datang dari udara ke kaca (n=1,5) dengan sudut datang 53o. Tentukan sudut deviasi sinar tersebut.
LATIHAN B : PENGAYAAN 1. Sebuah aula mempunyai ukuran panjang 21 m dan tinggi dinding 15 m. Sebuah cermin yang tinggina 1 cm dipasang pada tengah-tengah dinding. Tentukan jarak antara mata pengamat ke cermin agar dapat mengamati seluruh bagian dinding yang ada di belakangnya melalui cermin tersebut! 2. Kaca planparalel memiliki tebal d dan indeks bias n. Tunjukkan bahwa : a. sinar yang keluar dari kaca planparalel dengan sinar yang masuk sejajar 𝑑sin(𝑖−𝑟) b. tebal pergeseran sinar adalah : 𝑡 = cos𝑟 3. Sebuah benda panjangnya 30 cm diletakkan pada sumbu utama sebuah lensa konvergen. Ujung benda yang terdekat pada lensa jaraknya 20 cm dari lensa. Jika panjang bayangan 7,5 cm, tentukan fokus lensa. 4. Sebuah benda kecil tingginya 1,5 cm diletakkan tegak lurus sumbu utama pada jarak 10 cm di depan lensa positif (f = 4 cm). Di belakang lensa tersebut pada jarak 5 cm diletakkan lensa negatif (f = - 1,25 cm). 5. Mikroskop sederhana menggunakan objektif 80 dioptri dan okuler 20 dioptri, digunakan oleh mata presbiop yang titik dekatnya 45 cm dengan akomodasi maksimum. Jarak lensa objektif ke lensa okuler ketika itu 12 cm. Tentukan jarak preparat dari lensa objektif serta perbesaran angulernya ! 6. Berkas sinar jatuh pada sisi prisma samakaki seperti gambar. Jika indeks bias kaca= 1,5, mungkinkah sinar tersebut dibiaskan? Lukiskan jalannya sinar
7.
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 14 of 15
A
B
C
D
E
AB = BC = CD = DE = 2 m Kedalaman kolam 6 m. Indeks bias air = 4/3. Benda diletakkan pada pojok dasar kolam, tentukan letak bayangan benda dari permukaan air apabila mata mengamati benda melalui : a. t itik C b. t itik E
1. Prisma kaca memiliki sudut pembias 𝛽. Sinar monokhromatik jatuh pada sisi pertama prisma dengan sudut datang 𝑖1 dan dibiaskan dengan sudut bias 𝑟1, selanjutnya sinar jatuh mengenai sisi kedua prisma dengan sudut datang 𝑖2 dan dibiaskan dengan sudut bias 𝑟2 . Secara geometri buktikan bahwa : a. i2 = β − r1 b. sudut deviasinya, δ = i1 + r2 − β 2. OSN 2006. Seberkas sinar jatuh pada permukaan kiri sebuah akuarium dengan sudut datang i1 seperti ditunjukkan oleh gambar 3. Akuarium berisi air dan berdinding kaca sangat tipis sehingga pembiasan oleh kaca dapat diabaikan. a. Tentukan sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang dengan arah sinar yang keluar dari permukaan kanan akuarium.
Gambar 3
b. Jika permukaan kanan akuarium tidak tegak tetapi membentuk sudut = 60 ° (lihat gambar 4), berapakah sudut bias sinar yang keluar dari permukaan kanan akuarium jika sudut datang 10°?
Gambar 4
c. Jika permukaan kanan akuarium tidak tegak tetapi membentuk sudut 60 ° (lihat gambar 4), berapakah sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang dengan arah sinar yang keluar dari akuarium jika sudut datang 10°? 1.
[email protected]
Pembinaan Juara OSN Fisika SMP Jateng 2009 - Page 15 of 15
papan lingkaran R
R
ik
ik h
Air ( n = 4/3 )
S Di dasar kolam renang dalamnya 7 m, terdapat sumber cahaya berupa lampu S. Dipermukaan air dipasang papan berbentuk lingkaran berjari-jari R sedemikian rupa sehingga cahaya lampu tersebut tidak tampak jika dilihat dari permukaan air. Bila indeks bias air 4/3 tentukan nilai R minimum ! (7,94 m ) 2. Sebuah sumber cahaya (lilin menyala) di letakkan pada jarak 60 cm di depan lensa tipis. Bayangan yang terjadi ditangkap pada layar yang terletak 15 cm di belakang lensa. Bila sumber cahaya digeser 12 cm menjauhi lensa, layar harus digeser berapa jauh dan ke arah mana agar bayangan yang tertangkap pada layar tetap lebih kecil dari bendanya ! ( 0,6 cm ke depan / mendekati lensa) 3. Sebuah benda kecil (sumber cahaya) diletakkan pada jarak 60 cm di depan lensa positif, ternyata bayangan yang terjadi dapat di tangkap pada layar yang berjarak 12 cm dibelakang lensa. Bila pada jarak 8 cm di belakang lensa ditempatkan cermin cembung, ternyata bayangan yang terjadi dapat ditangkap pada layar yang diletakkan 5 cm di depan cermin cembung. Tentukanlah : a. jarak titik api lensa positif. ( 10 cm) b. Jarak “benda” terhadap cermin cembung. ( - 4 cm ,tanda minus : benda maya) c. Jarak titik api cermin cembung. ( - 20 cm, tanda minus : cermin cembung ) 1. Seseorang berpenglihatan jauh untuk dapat melihat dengan jelas objek yang berjarak 25 cm di depan mata dengan berakomodasi maksimum harus mengenakan kacamata + 1,0 dioptri. Suatu ketika untuk melakukan hal yang sama harus menggunakan kacamata + 1,5 dioptri. Berapa % pergeseran titik dekatnya ? (20 %) 2. Mikroskop memiliki objektif 50 dioptri dan okuler 20 dioptri digunakan oleh mata emetrop yang berakomodasi maksimum. Tentukanlah : a. jarak bayangan okuler ! ( - 25 cm) b. jarak benda bagi okuler ( 4,167 cm) c. jarak bayangan objektif bila jarak objektif ke okuler 26,167 cm ! (22 cm) d. jarak benda bagi objektif ! (2,2 cm) e. perbesaran mikroskop (60 kali) 1. Mata presbiop dengan titik dekat 30 cm dan titik jauh 100 cm melakukan pengamatan menggunakan mikroskop (tanpa kacamata). Lensa objektif dan okulernya 80 dioptri dan 25 dioptri. Sebuah preparat diletakkan pada jarak 4/3 cm di bawah objektif. Tentukanlah perbesaran mikroskop serta jarak objektif ke okuler bila : a. mata tanpa akomodasi ! (117 kali dan 23,85 cm) b. mata berakomodasi maksimum! (127,5 kali dan 23,53 cm) 1. Teropong bintang panjangnya 84 cm menghasilkan perbesaran 20 kali untuk mata normal tanpa akomodasi. Tentukanlah : a. kekuatan lensa objektif dan lensa okuler ! (1,25 dioptri dan 25 dioptri) b. perbesaran teropong serta panjang teropong untuk mata berakomodasi maksimum! (23,2 kali dan 83,45 cm) c. berapa cm ke arah mana okuler harus digeser agar diperoleh bayangan yang dapat ditangkap pada layar yang terletak 12 cm di belakang okuler ! (2 cm ke belakang)
[email protected]
