Optik Geometri

Optik merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang konsep cahaya. Bahasan optik terbagi ke dalam 2 bagian yaitu Optik Geometris dan Optik Fisis.

Optika Geometris membahas tentang pemantulan dan pembiasan. Sedangkan Optika Fisis membahas tentang Sifat-sifat cahaya, interferensi cahaya, hakikat cahaya, dan pemanfaatan sifat-sifat cahaya. 

Sifat cahaya sama dengan sifat gelombang elektromagnetik. Cahaya dan gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang vakum (ruang hampa). 

Huygens juga menyatakan bahwa cahaya terdiri dari gelombang-gelombang cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya ke segala arah.

Macam-macam berkas cahaya:
➤   Divergen

Divergen merupakan berkas cahaya yang memancar yang berasal dari satu titik.

➤   Konvergen

Konvergen merupakan berkas cahaya yang menuju ke satu titik.

➤   Paralel

Yaitu sinar sejajar satu sama lain.

Pemantulan adalah pengembalian dari suatu berkas cahaya ketika bertemu dengan bidang batas antara dua medium.

Hukum-Hukum Pemantulan Cahaya:

• Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada bidang datar.
• Sudut datang (i) = sudut pantul (r).

Keterangan: 

1. Sinar Datang adalah sekumpulan kecil berkas cahaya yang bergerak menuju benda penghalang.
2. Sinar pantul adalah sekumpulan kecil berkas cahaya yang bergerak menjauhi benda penghalang setelah membentur benda penghalang.
3. Garis normal adalah garis khayal yang tegak lurus dengan permukaan benda penghalang yang dibentur oleh berkas cahaya. 
4. Bidang adalah permukaan yang rata dan mempunyai batas tertentu. Bidang dapat diartikan juga sebagai luas permukaan.

Jenis-Jenis Pemantulan:

1. Pemantulan teratur (Speculer reflection) yaitu pemantulan cahaya dalam satu arah. Contoh: pemantulan pada kertas lapis dari perak, aluminium atau dari baja.
2. Pemantulan baur (diffuse reflection) yaitu pemantulan cahaya ke segala arah. Contoh: pemantulan kertas putih tanpa lapis.

Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar

Cermin datar adalah cermin yang permukaan pantulnya berupa sebuah bidang datar.

• Pemantulan berkas cahaya yang datang sejajar
• Berkas cahaya yang datang sejajar yang jatuh pada cermin datar akan dipantulkan sejajar pula.
• Pemantulan berkas cahaya yang menyebar (Divergen)
• Berkas cahaya yang datang menyebar yang jatuh pada cermin datar akan dipantulkan menyebar pula.
• Pembentukan bayangan pada cermin datar
• Untuk melukis bayangan pada cermin datar, kita gunakan hukum pemantulan cahaya, yaitu:

Sifat-sifat bayangan pada cermin datar, yaitu:

• Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin,
• Bayangan yang terbentuk bersifat maya,
• Ukuran bayangan yang terbentuk sama dengan ukuran benda,
• Bayangan yang terbentuk tegak dan menghadap berlawanan arah terhadap bendanya, dan 
• Bentuk bayangan sama dengan bentuk benda.

Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung

Sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus (F)

 

Sinar datang yang melalui titik fokus (F) di-pantulkan sejajar dengan sumbu utama.

 

Sinar datang yang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik pusat ke-lengkungan cermin tersebut.

Cermin cekung adalah cermin dimana bagian yang memantulkan cahaya permukaannya berupa cekungan yang merupakan bagian dalam suatu bola.

• Pemantulan berkas cahaya yang datang sejajar ➛ Berkas cahaya yang datang sejajar yang jatuh pada permukaan cermin cekung akan dipantulkan mengumpul (konvergen).
• Pemantulan berkas cahaya yang datang menyebar ➛ Berkas cahaya yang datang menyebar yang jatuh pada permukaan cermin cekung akan dipantulkan sejajar.

Pemantulan sinar-sinar istimewa pada cermin cekung:

• Sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus (F).
• Sinar datang yang melalui titik fokus (F) di-pantulkan sejajar dengan sumbu utama.
• Sinar datang yang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik pusat ke-lengkungan cermin tersebut.

Sifat-sifat bayangan pada cermin cekung adalah sebagai berikut:

• Bila benda berada di antara titik O dan titik F, maka bayangannya: maya, tegak dengan bendanya, diperbesar dari bendanya, dan berada di belakang cermin.
• Bila benda berada di titik F, maka tidak terbentuk bayangan.
• Bila benda berada di antara titik F dan titik M maka bayangannya nyata, terbalik dengan bendanya, diperbesar dari bendanya dan berada di depan cermin.
• Bila benda berada di titik M, maka bayangannya nyata, terbalik dengan bendanya, sama besar dengan bendanya dan berada di depan cermin.
• Bila benda berada di titik M dan titik tak terhingga, maka bayangannya nyata, terbalik dengan bendanya, diperkecil dari bendanya, dan berada di depan cermin.

Pemantulan cahaya pada cermin cembung
Cermin cembung adalah cermin dimana bagian yang memantulkan cahaya permukaannya berupa cembungan dan merupakan bagian luar dari suatu bola.

Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).

Sinar datang yang seolah-olah menuju titik fokus (F) dipantulkan sejajar sumbu utama.

Sinar datang yang seolah-olah menuju ke titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat itu juga.

• Pemantulan sinar datang yang sejajar ➛ Berkas sinar datang yang sejajar yang jatuh pada cermin cembung akan dipantulkan menyebar.
• Pemantulan sinar datang yang menyebar ➛ Berkas sinar datang yang menyebar yang jatuh pada cermin cembung akan dipantulkan menyebar juga.

Pemantulan sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).
• Sinar datang yang seolah-olah menuju titik fokus (F) dipantulkan sejajar sumbu utama.
• Sinar datang yang seolah-olah menuju ke titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat itu juga. 

Pembentukan bayangan pada cermin cembung ➛ Pembentukan bayangan pada cermin cembung dapat menggunakan sinar-sinar istimewa di atas. Paling sedikit digunakan dua sinar istimewa dalam melukis bayangan. 

Sifat-sifat bayangan pada cermin cembung, yaitu:

• Maya,
• Tegak seperti bendanya,
• Diperkecil dari bendanya, dan
• Benda di belakang cermin.

Perhitungan pada Cermin Cekung dan Cembung
Istilah-istilah berikut sering digunakan dalam per-hitungan pada cermin cekung dan cembung.

1. Jarak/panjang fokus adalah jarak antara titik pusat bidang cermin (O) dengan titik fokus utama (F). Jarak fokus dilambangkan dengan f.
2. Jari-jari cermin adalah jarak antara titik pusat bidang cermin (O) dengan titik pusat kelengkungan cermin (M). Jari-jari cermin dilambangkan dengan R.
3. Jarak benda adalah jarak antara titik pusat bidang cermin (O) dengan letak benda. Jarak benda dilambangkan dengan s.
4. Jarak bayangan adalah jarak antara titik pusat bidang cermin (O) dengan letak bayangan. Jarak bayangan dilambangkan dengan s’.
5. Pada cermin berlaku hubungan Perjanjian tanda.(untuk cermin cekung, R dan f positif. ---- untuk cermin cembung, R dan f negative ---- untuk bayangan nyata, s’ positif. ---- untuk bayangan maya, s’ negatif)
6. Perbesaran benda dihitung dengan persamaan (Jika 0 < M < 1, maka bayangan diperkecil) --- (Jika M > 1, maka bayangan diperbesar)

Pembiasan
Pembiasan adalah peristiwa pembelokan arah rambatan cahaya yaitu ketika cahaya melewati batas dua medium yang berbeda kerapatannya.

Hukum Pembiasan Cahaya dari Snellius:

1. Sinar datang garis normal dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
2. Hasil perbandingan antara sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan sebuah bilangan konstan (indek bias).

Indeks Bias Mutlak adalah perbandingan antara kecepatan cahaya di ruang hampa atau di udara (c) dengan kecepatan cahaya di dalam bahan (v).

Index Bias Relatif

Index bias relatif bahan 1 terhadap bahan 2 dapat ditulis:  adalah perbandingan kecepatan cahaya didalam bahan 2 dengan kecepatan cahaya di dalam bahan 1. Atau perbandingan antara panjang gelombang cahaya di dalam medium 2 dengan panjang gelombang cahaya di dalam medium 1.

Alat-Alat Optik
Mata
Di dalam mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.
Lensa mata dapat memfokuskan cahaya yang berasal dari benda yang jaraknya berbeda sehingga jatuh di retina mata, caranya dengan mengubah jarak fokus lensa mata. Hal ini disebut proses akomodasi.

Kamera
Bagian-bagian kamera mekanik (bukan otomatis) menurut kegunaan fisis:

• lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda yang difoto;
• diafragma berfungsi untuk membuat sebuah celah/lubang yang dapat diatur luasnya;
• aperture yaitu lubang yang dibentuk diafragma untuk mengatur banyak cahaya;
• shutter pembuka/penutup “dengan cepat” jalan cahaya yang menuju ke pelat film;
• pelat film berfungsi sebagai layar penangkap/perekam bayangan. 

Lup (kaca pembesar)
Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Oleh tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Lup menggunakan 1 lensa cembung (Lensa +).

Mikroskop
Pada mikroskop berlaku: Fob < Fok
Dasar kerja mikroskop ➛ Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak berakomodasi. 

Pengamatan dengan akomodasi maksimum ➛ Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler

Pengamatan dengan mata berakomodasi ➛ Untuk pengamatan dengan mata tidak ber-akomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif jatuh di Fok, dan bayangan yang dibentuk lensa okuler harus berada pada titik jauh mata. Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler

Bantu Berikan DONASI jika artikel ini dirasa bermanfaat Donasi akan digunakan untuk memperpanjang domain www.raimondwell.com