Tag: Pemantulan

  • Optika Geometri – Hukum Pemantulan Snellius Pada Cermin Datar, Cekung dan Cembung

    Optika Geometri – Hukum Pemantulan Snellius Pada Cermin Datar, Cekung dan Cembung

    Ahmaddahlan.NET – Cahaya adalah fenomena alam yang dapat ditinjau dari 3 instrumen yakni Optika Geometri, Optika Fisis, dan Optika Kuantum. Masing-masing insrtumen Optika ini digunakan untuk mengkaji sifat cahaya dari berbagai aspek seperti pandangan cahaya sebagai berkas di optika geometri, sifat fisis cahaya sebagai gelombang elektormagnetik di optika fisis dan perilaku cahaya sebagai fenomena kuantum di Optika Kuantum.

    Optika Geometri

    Optik Geometri adalah instrumen yang digunakan untuk mempelajari karakteristik cahaya sebagai berkas cahaya yang merambat lurus yang dapat dibisakan dan dipantulkan. Kajian pada Optik Geometri ini dikaji dari sifat-sifat garis yang terbentuk dalam pembiasan dan pemantulan di berbagai bidang sehingga hanya ditinjau dari sisi geometri semata.

    1. Pemantulan Cahaya

    Cahaya memiliki karakteristik dalam dipantulkan ketika bertumbukan dengan semua benda. Semua benda yang dilihat di mata manusia muncul karena ada fenomena pemantulan cahaya namun dalam kajian Optik Geometri kajian pemantulan seluruhnya pada cermin dan pemantulan sebagaian pada lensa.

    Karakteristik pemantulan cahaya terjadi sesuai dengan hukum Snelius yakni :

    1. Sinar datang, sinar pantul, bidang pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama
    2. Sudut datang sama dengan sudut pantul
    Hukum Pemantulan Snelius

    θi : Sudut datang (Incident)
    θr : Sudut Pantul (Reflection)

    a. Cermin Datar

    Bayangan pada cermin datar terjadi berdasarkan hukum Snelius tentang pemantulan. Misalkan sebuah benda di depan cermin datar setinggi ho sejauh so akan membentuk bayangan seperti pada gambar di bawah ini!

    Contoh dan ilustrasi pembentukan banyangan pada cermin datar

    Analisi gambar dan bayangan digunakan melalui bantuan Geomteri

    so = jarak benda ke cermin
    si = jarak benda ke bayangan (si = 2so)
    hi = Tinggi bayangan (hi = ho)
    hc = Tinggi cermin minimal

    Dari gambar di atas dapat bahwa θsohc = θsihi dengan demikian

    \tanθ_{s_oh_c}=\tan θ{s_ih_i}
    \frac{s_o}{h_c}=\frac{s_i}{h_i}

    ganti nilai si = 2so dan hi = ho

    h_c=\frac{s_oh_o}{2s_o}
    h_c=\frac{h_o}{2}

    b. Cermin Cekung

    Cermin Cekung adalah cermin yang memiliki bentuk potongan dari cermin melingkar. Kelengkungan dari cermin ditentukan dari jari-jari lingkaran cermin seperti pada gambar di bawah ini !

    Ilustrasi pembentukan Cermin Melingkar

    Garis tebal biru adalah bentuk cermin lengkung dengan kelengkungan ditentukan oleh jari-jari lingkaran. Dalam aturan Geomteri Bangun datar, jari-jari (r) lingkaran adalah jarak terdekat antara permukaan lingkaran ke pusat lingkaran (o) dalam cermin kadang disimbolkan sebagai m. Jari-jari ini tegak luru dengan permukaan lengkung lingkaran.

    Jika garis normal pada cermin menurut hukum Snelius tegak lurus dengan bidang pantul maka r adalah adalah garis normal pada cermin lengkung. Proses menentukan sudut bayangan diukur dari r. Proses pemantulan berkas cahaya seperti ilustrasi di bawah ini!

    Bentuk pemnantulan pada cermin lengkung untuk sinar tidak istimewa

    Pada sinar-sinar yang berasal sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan mengikuti hukum snelius yakni sudut datang (θi)sama dengan sudut pantul (θr). Ilustrasinya seperti pada gambar di bawah ini !

    Ilustrasi pemantulan pada cermin cekung dengan sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama

    Semua sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan pada sebuah titik. Titik ini adalah titik berkumpulnya cahaya sehingga daerah akan terlihat lebih terang dan panas. Oleh karena ini titik ini disebut titik fokus (f) atau titik api. Sifat ini dijadikan sebagai salah satu sifat sinar istimewa dengan nilai f setengah dari m.

    Konsep Sinar Istimewa Cermin cekung

    Konsep sinar istimewa adalah adalah tiga sinar yang berhubungan dengan sumbu utama, titik f dan titik m. Ada tiga sinar istimewa yang bisa digunakan membantuk mengilustrasikan pembentukan bayangan pada cermin cekung yakni :

    1. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui titik f
    2. Sinar datang yang melalui titik f akan dipantulkan pada sumbu utama
    3. Sinar datang dari titik m akan dipantulkan kembali sudut datang.

    Ilustrasi Sinar-Sinar Istimewa

    Ilustrasi Sinar Sinar Istimewa pada cermin lengkung

    Ilustrasi pembetukan bayangan dapat dilakukan dengan menggunakan sinar-sinar istimewa seperti gambar di bawah ini :

    Bentuk ilustrasi Pembentukan bayangan pada cermin cekung

    Dengan Rumus lensa cekung :

    \frac{1}{f}=\frac{1}{s_o}+\frac{1}{s_i}

    dimana :

    f : jarak fokus (m)
    so = jarak benda ke cermin (m)
    si = jarak bayangan ke cermin (m)

    karena titik fokus lensa cekung berada berada di depan cermin maka nilai f negatif.

    perbesaran bayangan pada cermin adalah :

    M=\frac{h_i}{h_o}

    c. Cermin Cembung

    Cermin cembung adalah kebalikan dari cermin cekung hanya saja sisi cermin berada di sisi luar dari lingkaran. Jari-jari cermin berada di belakang cermin sehingga nilai f positif. Karena bagian dari cermin maka pada cermin datar ilustrasi pemantulan ada pada gambar di bawah ini!

    Proses pembentukan bayangan pada cermin Cembung

    Pada sinar-sinar yang berasal sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan mengikuti hukum snelius yakni sudut datang (θi) sama dengan sudut pantul (θr). Ilustrasinya seperti pada gambar di bawah ini !

    Ilustrasi pemebntukan bayangan pada cermin cembung

    Ilustrasi di atas menunjukkan semua sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan dari arah sebuah titik yang posisinya setangah dari m dari cermin. Titik ini adalah titik semu yang disebut sebagai titik fokus lesa cembung.

    Sinar ini digunakan untuk membuat sinar-sinar istimewa pada cermin cembung yakni :

    1. Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan seolah-olah sinarnya berasal dari titik fokus.
    2. Sinar yang datang menujuk titik fokus akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama
    3. Sinar yang datang menuju titik m dipantulkan kembali ke asalnya.

    Sama seperti cermin cekung, pembentukan bayangan bisa diilustrasikan minimal menggunakan dua buah sinar istimewa seperti pada gambar di bawah ini.

    Ilustrasi pembentukan bayangan pada cermin cembung

    rumus pembentukan bayangan pada cermin cembung sama dengan cermin cekung hanya saja nilai f bernilai positif karena posisinya kebalikan dari cermin cekung.

    Soal Latihan :

    1. Sebuah benda diletakkan 15 cm depan lensa cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan lensa 20 cm. Jika tinggi benda adalah 2 cm, tentukan tinggi bayangan yang terbentuk!
    2. Budi adalah seorang pria dengan tinggi badan 180 cm, jika jarak mata dan ujung kepala Budi adalah 7 cm, berapakah ketinggian maksimum cermin dari permukaan tanah agar Budi dapat melihat seluruh badannya?
  • Optik Geometri – Hukum Pemantulan Snelius Pada Cermin Datar

    Optik Geometri – Hukum Pemantulan Snelius Pada Cermin Datar

    Ahmad Dahlan – Cahaya merupakan energi dalam bentuk gelombang yang secara sederhana berfungsi sebagai energi yang membuat sesorang dapat melihat sebuah benda. Tanpa keberadan cahaya seseorang tidak mungkin bisa melihat benda, dan kondisi tanpa cahaya ini akan didefenisikan otak manusia sebagai hitam. Oleh sebab itu dalam sains, Hitam bukanlah warna melainkan kondisi tanpa ada emisi energi sama sekali dari sebuah objek.

    A. Model Berkas Cahaya

    Cahaya dalam keadaaan alami akan merambat ke arah lurus. Hal ini bisa diamati pada lampu senter yang mengarah lurus ke dapan atau keras cahaya yang melewati sebuah lubang kecil akan membentuk garis lurus.

    Hasil menjadi landasan logis mengenai model dari gerak sebuah cahaya dan selanjutnya model ini dikenal dengan model berkas cahaya. Meskipun terlihat lurus, namun sejatinya cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang sangat rapat maka sangat sulit untuk melihat lekukan pada berkas cahaya, sehingga Model Berkas Cahaya ini merupakan bentuk idealisasi dari berkas gelombang.

    Model berkas cahaya ini kemudian dijadikan dasar dalam pengembangan konsep-konsep yang berkaitan dengan karakteristik cahaya sebagai gelombang dalam bidang kajian Optik Geomteri.

    B. Pantulan dan Pembentukan Bayangan

    Ketika seberkas cahaya datang menuju sebuah benda yang dapat terlihat, maka berkas cahaya tersebut akan diserap sebagain dan sebagian besarnya akan dipantulkan ke mata sehingga otak dapat medefenisikan benda tersebut. Kecuali pada kondisi tertentu seperti lubang hitam dimana benda tersebut hampis sama sekali tidak mengemisikan energi yang menerpanya.

    Dalam pembahasan Optik Geomtrik kita akan membahasa kejadian umum semata yakni kondisi cahaya menerpa (1) benda yang menyerap sebagian energi dan memantulkan sebagain besar energi cayaha yang menerpa, (2) benda yang memantulkan secara keseluruhan cahaya yang disebut cermin, dan (3) beda yang meneruskan cahaya atau lensa.

    Ketika seberkas cahaya yang datang dari sudut tertentu menerpa permukaan bidang datar maka kondisi ini disebut sebagai sinar datang dengan sudut datang θi. Sudut ini dihitung dari garis normal yang tegak lurus terhadap tepat bidang pantul sinar datang. Sinar ini kemudian dipantulkan dengan sudut pantul θr yang sama besar dengan dengan θi.

    Sinar datang, sinar pantul dan garis normal ini berada pada bidang yang sama dan dikenal sebagai hukum pemantulan Snelius, kendati demikian bukan snelius yang pertama kali mengamati hal ini namun orang-orang Yunani kuno sudah memanfaatkan fenomena pemantulan ini.

    Hukum pemantulan Snellius pada cermin datar

    Hal yang serupa juga terjadi pada permukaan yang kasar. Berkas cahaya akan akan diantulkan pada garis normal tepat pada bidang tipis dimana caha dipantulkan, karena garis normal bidang yang tidak beraturan maka pemnatulan yang dihasilkan adalah pemantulan baur.

    1. Pemantulan Pada Cermin Datar 

    Pada saat anda berkaca di depan sebuah cermin datar yang relatif besar, maka pada jrak yang tepat, anda akan melihat seluruh tubuhmu secara keseluruhan, persis sama dari ujung rambut sampai ujung kaki, kecuali bagian yang ada di kiri kamu akan berada di sisi kanan pada cermin di depan kamu. Hal ini tidak menjadi malasah karena bergantung dari referensi kita memulai kiri dan kanan.

    Bayangan dihasilkan oleh cermin datar bersifat maya, sama besar dan tegal lurus, karen abayanga tidak akan pernah bisa ditangkap meskipun kita meletakkan layar di belakang cermin.

    Bayangan yang terlihat pada cermin datar bukan sebuah berkas cahaya semata, tapi kumpulan berkas cahaya dengan jumlah yang sangat banyak dan membentuk ssuatu bayangan, namun untuk memudahkan analisis dilakukan pemodelan berkas cahaya mulai dari satu ujung ke ujung lainnya. Seperti pada gambar di bawah ini.

    Bekras cahaya pada cermin datar

    Pada gambar di atas terlihat garis-garis yang membentuk bayang sebuah botol dari depan sebuah cermin pada mata seseirang.

    Perhatikan secara seksama sinar pada titik A yang dipnatulkan pada titik B kemudian di teruskan ke mata. Relatif terhadap cermin, maka proses pembentukan bayangan tersebut akan membentuk sabuah budang dimana ABD akan kongruen dengan bidang DBC dimana AD = DC memiliki jarak yang sama besarnya.

    Oleh karena jarak adatar do dan di pada cermian sama besarnya pual dengan demikian pemantulan bayangan pada cermin datar memiliki sifat sama besar.