pemantulan-cahaya.pdf PDF

Preview

Summary

Judul PEMANTULAN CAHAYA Mata Pelajaran : Fisika Kelas : I (Satu) Nomor Modul : Fis.X.09 Penulis: Drs. Setia Gunawan Penyunting Materi: Drs. I Made Astra, M.Si. Penyunting Media: Harjito, S.Ip., M.Si. DAFTAR ISI IDENTITAS DAFTAR ISI PENDAHULUAN Kegiatan Belajar 1: HUKUM PEMANTULAN CAHAYA ...............

Description

Accelerat ing t he world's research.

pemantulan-cahaya.pdf Anisyah Fadhillah

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

PEMANT ULAN CAHAYA Asma Afra Medibiku

Aplikasi Opt ik Rizal Nur Salam Kode FIS.19 BAGIAN PROYEK PENGEMBANGAN KURIKULUM DIREKT ORAT PENDIDIKAN MENENGAH KEJ… ari puspit a sari

Judul

PEMANTULAN CAHAYA

Mata Pelajaran : Fisika Kelas : I (Satu) Nomor Modul : Fis.X.09

Penulis: Drs. Setia Gunawan Penyunting Materi: Drs. I Made Astra, M.Si. Penyunting Media: Harjito, S.Ip., M.Si.

DAFTAR ISI IDENTITAS DAFTAR ISI PENDAHULUAN Kegiatan Belajar 1: HUKUM PEMANTULAN CAHAYA ................................. 5 Tujuan Pembelajaran Khusus .......................................... 5 Uraian Materi .................................................................. 5 TUGAS KEGIATAN 1....................................................... 12 Kegiatan Belajar 2: CERMIN DATAR ............................................................. Tujuan Pembelajaran Khusus .......................................... Uraian Materi .................................................................. TUGAS KEGIATAN 2.......................................................

13 13 13 24

Kegiatan Belajar 3: CERMIN LENGKUNG ..................................................... Tujuan Pembelajaran Khusus .......................................... Uraian Materi .................................................................. TUGAS KEGIATAN 3.......................................................

25 25 25 44

PENUTUP ........................................................................................................ 45 KUNCI KEGIATAN.......................................................................................... 47 DAFTAR ISTILAH............................................................................................ 49 DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 50

PENDAHULUAN Salam jumpa! Benda apa yang Anda butuhkan sebelum keluar rumah? Payung hanya dibutuhkan bila hujan atau hari sangat terik, sepatu boleh digantikan oleh sandal, jam tangan boleh dipakai boleh pula tidak, tetapi cermin? Anda tentu tidak mau keluar rumah bila penampilan Anda kurang rapih. Apa lagi bila Anda perempuan, penampilan nomor satu bukan? Nah, pada modul ini Anda akan mempelajari cermin, tetapi tidak dalam fungsinya untuk membantu Anda bersolek. Kita akan pelajari cermin sebagai suatu ìpenemuan ilmiah yang digunakan untuk memudahkan berbagai pekerjaan manusia. Dengan kata lain kita akan mempelajari cermin dalam hubungannya dengan Iptek (ilmu pengetahuan dan teknologi). Setelah mempelajari modul ini diharapkan Anda dapat menjelaskan bagaimana jalannya sinar-sinar sehingga terbentuk bayangan benda pada cermin, mengenali berbagai jenis dan sifat-sifat cermin dan hukum yang mengatur pembentukan bayangan oleh cermin, membedakan antara bayangan nyata dan bayangan maya yang dibentuk oleh cermin bagaimana mengatur besar bayangan yang dibentuk oleh sebuah cermin. Menarik, bukan? Manfaat cermin sangat besar dan meliputi berbagai bidang. Dalam kehidupan seharihari seorang pengendara mobil atau sepeda motor menjaminkan sebagian dari keselamatannya pada apa yang dilihatnya melalui kaca spion, para astronom dalam mengamati benda-benda langit menggunakan teropong pantul yang di dalamnya terdapat cermin parabola dengan ukuran yang sangat besar. Anda dapat menyebutkan manfaat-manfaat lain dari cermin berdasarkan pengalaman Anda sendiri. Nah, modul ini mencoba menjelaskan dasar-dasar teori tentang cermin sehingga dapat dimanfaatkan untuk berbagai hal di atas. Modul ini merupakan modul pertama dari serangkaian modul yang membicarakan masalah yang dalam fisika disebut optika geometri. Di dalam optika geometri dipelajari sifat-sifat cahaya dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya. Dua hal yang terpenting pada optika geometri dan perlu Anda kuasai dengan baik adalah cermin dan lensa. Sebab dua hal inilah yang mendasari pembuatan alat-alat optik seperti kacamata, lup, mikroskop dan teropong sebagaimana akan Anda pelajari pada modul-modul selanjutnya. Jadi, modul ini merupakan bekal Anda untuk belajar optika geometri lebih jauh di samping memberi penjelasan kepada Anda tentang pembentukan bayangan pada cermin dan lensa.

Modul ini terdiri dari tiga kegiatan. Kegiatan pertama membicarakan tentang perambatan dan pemantulan cahaya serta kaitannya dengan kemampuan melihat pada manusia. Kegiatan kedua membicarakan cermin datar sedangkan pada kegiatan ketiga membicarakan cermin lengkung yang terdiri dari cermin cekung dan cermin cembung. Pelajari modul ini sebaik-baiknya. Pada sekolah reguler bahan yang ada pada modul ini biasanya dipelajari dalam waktu 20 jam pelajaran. Anda boleh berpatokan dari sini. Sediakanlah busur derajat, penggaris cm, pensil dan kertas putih juga kalkulator saat Anda mempelajari modul ini. Lebih penting dari semua itu adalah sediakan diri Anda untuk sungguh-sungguh mengikuti uraian dan melaksanakan semua arahan, serta mengerjakan latihan dan tugas yang ada pada modul ini. Sama dengan modul-modul fisika sebelumnya, pelajari terlebih dahulu kegiatan belajar pertama modul ini, perhatikan tujuan pembelajarannya lalu baca uraian kegiatan, perlahan-lahan dan hati-hati. Gunakan kalkulator untuk memeriksa kebenaran hitungan pada contoh-contoh soal yang disajikan. Jangan melompat mempelajari kegiatan kedua sebelum kegiatan pertama selesai Anda pelajari. Hal tersebut akan membuat Anda menemui kesulitan dan frustasi. Jangan pula seperti membaca komik, sesekali Anda perlu berhenti sejenak merenungkan apa yang baru saja Anda baca, apakah Anda sudah merasa paham atau belum. Bila belum, cobalah kembali ke belakang dan baca lagi bagian yang belum Anda pahami. Setelah paham, baru Anda lanjutkan ke depan. Kemudian kerjakan tugas pada setiap akhir kegiatan, usahakan dengan tidak melihat uraian modul atau buku fisika lainnya. Anda boleh menggunakan kalkulator untuk membantu Anda menghitung. Cocokkan jawaban Anda dengan kunci tugas. Jangan kecewa bila hasilnya mengecewakan, Anda harus mengulang mempelajari uraian kegiatan. Anda juga tidak boleh terlalu bangga bila berhasil mengerjakan minimal 75% tugas itu dengan baik sebab ujung keberhasilan Anda mempelajari modul ini adalah bila Anda dapat menempuh Tes Akhir modul dengan baik. Selamat Belajar!

Kegiatan Belajar 1

HUKUM PEMANTULAN CAHAYA

3. 4. 5. 6. 7.

Pada akhir kegiatan ini diharapkan Anda dapat: 1. menyebutkan sifat cahaya yang memungkinkan manusia normal dapat melihat benda-benda; 2. mendefinisikan pemantulan baur dengan benar; mendefinisikan pemantulan teratur dengan benar; menyebutkan akibat pemantulan baur bagi penglihatan; menyebutkan akibat pemantulan teratur bagi penglihatan; menyebutkan Hukum Pemantulan dengan benar; dan menentukan besar sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan sinar pantul bila sudut datang sinar pada permukaan cermin diketahui.

Pernahkah Anda bertanya, mengapa kita dapat melihat benda-benda? Ya, jawabnya karena ada cahaya dari benda ke mata kita, entah cahaya itu memang berasal dari benda tersebut, entah karena benda itu memantulkan cahaya yang datang kepadanya lalu mengenai mata kita. Jadi, gejala melihat erat kaitannya dengan keberadaan cahaya atau sinar.

sumber cahaya

Gambar 1 . Cahaya dipantulkan oleh benda ke segala arah. Kita dapat melihat seekor kucing karena sebagian cahaya yang dipantulkan oleh kucing mengenai mata.

Ada pendapat yang mengatakan, terdapat perbedaan antara cahaya dan sinar. Cahaya berkaitan dengan gejala melihat (cahaya tampak), sedangkan istilah sinar meliputi cahaya tampak dan cahaya tak tampak seperti sinar X dan sinar gamma. Dalam uraian ini, keduanya dapat digunakan untuk menyatakan maksud yang sama, yaitu meliputi cahaya tampak dan cahaya tak tampak. 5

Apakah cahaya itu? Cahaya menurut Newton (1642 - 1727) terdiri dari partikel-partikel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sementara menurut Huygens ( 1629 - 1695), cahaya adalah gelombang seperti halnya bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensi dan panjang gelombangnya saja. Dua pendapat di atas sepertinya saling bertentangan. Sebab tak mungkin cahaya bersifat partikel sekaligus sebagai partikel. Pasti salah satunya benar atau keduaduanya salah, yang pasti masing-masing pendapat di atas memiliki kelebihan dan kekurangan. Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahari yang sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Hygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi. Dalam dunia ilmu pengetahuan kebenaran suatu pendapat akan sangat ditentukan oleh uji eksperimen. Pendapat yang tidak tahan uji eksperimen akan ditolak oleh para ilmuwan sebagai suatu teori yang benar. Sebaiknya pendapat yang didukung oleh hasil-hasil eksperimen dan meramalkan gejala-gejala alam. Walaupun keberadaan eter belum dapat dipastikan di dekade awal Abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan seperti Thomas Young (1773 - 1829) dan Agustin Fresnell (1788 - 1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon Foucault (1819 - 1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton dengan teori emisi partikelnya meramalkan kebaikannya. Selanjutnya Maxwell (1831 - 1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektromagnetik. Sesuatu yang berbeda dibandingkan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik marambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Kebenaran pendapat Maxwell ini tak terbantahkan ketika Hertz (1857 - 1894) berhasil membuktikannya secara eksperimental yang disusul dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong gelombang elektromagnetik seperti sinar x, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya. 6

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik umum diterima kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti disangkakan keberadaannya oleh Huygens dan juga Maxwell. Di sisi lain pendapat Newton tentang cahaya sebagai partikel tiba-tiba menjadi populer kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah populeritas pendapat Huygens. Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel Max Planck (1858 - 1947) dan Albert einstein mengemukakan teori mereka tentang foton. Berdasarkan hasil penelitiannya tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya dipancarkan dalam bentuk paket-paket kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elektron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya. Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini disebut dualisme cahaya. Apa yang diceritakan di atas akan Anda pelajari lebih jauh dalam modul-modul pelajaran fisika selanjutnya khususnya bila Anda mengambil Jurusan IPA. Optika Geometrik Cabang fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi bagaimana terjadinya cahaya, bagaiamana perambatannya, bagaimana pengukurannya dan bagaimana sifat-sifat cahaya dikenal dengan nama Optika. Dari sini kita kemudian mengenal kata optik yang berkaitan dengan kacamata sebagai alat bantu penglihatan. Optika dibedakan atas optika geometri dan optika fisik. Pada optika geometri seperti telah dikatakan pada pendahuluan modul ini dipelajari sifat-sifat cahaya dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya. Sedangkan pada optika fisik cahaya dipelajari dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif sama atau lebih kecil dibanding panjang gelombang cahaya sendiri. Modul ini hanya membahas optika geometri sebab optika fisik baru akan dipelajari di kelas tiga jurusan IPA. Berkas Cahaya Di kelas satu telah dijelaskan bahwa cahaya adalah gelombang, tepatnya gelombang elektromagnetik. Ciri utama dari gelombang adalah bahwa ia tak pernah diam, sebaliknya cahaya selalu bergerak. Benda-benda yang sangat panas seperti matahari dan filamen lampu listrik memancarkan cahaya mereka sendiri. Begitu juga cahaya lilin atau cahaya pada layar televisi yang dibangkitkan oleh tumbukan antara elektron berkecepatan tinggi dengan zat yang dapat berfluoresensi (berpendar) yang terdapat pada layar televisi. Mereka merupakan sumber cahaya.

7

Benda seperti bulan bukanlah sumber cahaya, ia hanya memantulkan cahaya yang diterimanya dari matahari. Jadi selain dipancarkan cahaya dapat dipantulkan.

Gambar 2. Benda-benda di dalam sebuah ruangan. Manakah benda yang merupakan sumber cahaya dan manakah benda yang merupakan pemantul cahaya?

Cahaya merambat lurus seperti yang dapat kita lihat pada cahaya yang keluar dari sebuah lampu teater di ruangan yang gelap atau Laser yang melintasi asap atau debu. Oleh karenanya cahaya yang merambat digambarkan sebagai garis lurus berarah yang disebut sinar cahaya, sedangkan berkas cahaya terdiri dari beberapa garis berarah seperti pada Gambar 3. Berkas cahaya bisa paralel, divergen (menyebar) atau konvergen (mengumpul).

sumber cahaya sinar cahaya

berkas cahaya divergen (memancar)

berkas cahaya paralel/ sejajar

berkas cahaya konvergen (mengumpul)

Gambar 3. Cahaya merambat dalam garis lurus yang disebut sinar cahaya sedangkan berkas cahaya digambarkan dengan beberapa garis berarah

8

Pemantulan Biasa Pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur atau pemantulan biasa. Sinar datang

Sinar pantul

bidang pantul Gambar 4. Pemantulan biasa pada cermin membentuk bayangan benda

Pemantulan Baur Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai suatu permukaan yang tidak rata, maka sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan tersebut dipantulkan tidak sebagai sinar-sinar sejajar. Gambar 5 memperlihatkan bagaimana sinar-sinar yang datang ke permukaan kayu dipantulkan ke berbagai arah sehingga kita dapat melihat kayu ini pada posisi A, B dan C. Perhatikan bahwa sinar-sinar yang datang ke permukaan kayu merupakan sinarsinar yang sejajar, namun sinar-sinar pantulnya tidak. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan baur.

bidang pantul Gambar 5. Pemantulan baur pada permukaan bidang yang tidak rata

Akibat pemantulan baur ini kita dapat melihat benda dari berbagai arah. Misalnya pada kain atau kertas yang disinari lampu sorot di dalam ruang gelap kita dapat melihat apa yang ada pada kain atau kertas tersebut dari berbagai arah. Pemantulan baur yang dilakukan oleh partikel-partikel debu di udara yang berperan dalam mengurangi kesilauan sinar matahari.

9

Sinar pantul

Sinar lampu mobil

(a)

(b)

Gambar 6.Pemantulan cahaya lampu mobil di malam hari (a) jalanan kering dan kasar (b) jalanan basah karena hujan.

Pemantulan baur juga sangat membantu pengemudi mobil saat malam hari yang gelap. Pada saat jalanan kering di malam yang gelap sinar lampu mobil akan dipantulkan ke segala arah oleh permukaan jalanan yang tidak rata ke segala arah termasuk ke mata pengemudi sehingga jalanan terlihat terang (Gambar 6.a). Namun saat jalanan basah karena hujan, permukaan jalanan menjadi rata sehingga sinar lampu mobil hanya dipantulkan ke arah tentu saja, yakni ke arah depan jalanan sehingga pengemudi mengalami kesulitan karena tidak dapat melihat jalanan di depannya dengan baik seperti diperlihatkan Gambar 6.b.

Hukum Pemantulan Cahaya Pada saat sinar mendatangi permukaan cermin datar, cahaya akan dipantulkan seperti pada Gambar 7. Garis yang tegak lurus bidang pantul disebut garis normal. Pengukuran sudut datang dan sudut pantul dimulai dari garis ini. Sudut datang (i) adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar datang (2), sedangkan sudut pantul (r) adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3).

(2)

(1)

i

(3)

r bidang pantul

Gambar 7. Pemantulan cahaya: Sudut datang sama dengan sudut pantul.

10

Berdasarkan pengamatan dan pengukuran didapatkan bahwa: 1. sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama; dan 2. besar sudut datang (i) sama dengan besar sudut pantul (r). Dua pernyataan di atas dikenal sebagai hukum pemantulan cahaya. Contoh: 1. Pada gambar di bawah sudut manakah yang merupakan sudut datang datar dan yang manakah sudut pantul?

(2)

garis normal (1)

b a

(3)

c d

bidang pantul

Penyelesaian: Garis (2) pada gambar di atas melukiskan sinar datang ke permukaan cermin sedangkan garis (1) adalah garis normal. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal. Jadi sudut datang adalah c, sedangkan sudut pantul dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3) dan besarnya sama dengan sudut datang. Pada gambar sudut pantul adalah b. Contoh lain dan uraian lebih mendalam tentang pemantulan cahaya ini akan dibahas pada kegiatan selanjutnya. Sekadar untuk mendapat gambaran awal tentang peristiwa pemantulan cahaya, uraian di atas dirasa cukup memadai. Hal yang perlu Anda pahami adalah pertama ialah bahwa proses melihat pada manusia erat kaitannya dengan gejala pemantulan cahaya. Kedua, ada dua jenis pantulan cahaya yaitu pemantulan baur dan pemantulan biasa. Pemantulan baur dihasilkan oleh permukaan pantul yang tidak rata (kasar), pemantulan baur memungkinkan kita melihat benda yang disinari dari berbagai arah, sementara pemantulan biasa menyebabkan terbentuknya bayangan benda yang hanya dapat dilihat pada arah tertentu saja. Pemantulan teratur pada permukaan yang rata seperti pada cermin. Ketiga, pada peristiwa pemantulan biasa, sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang yang sama serta sudut datang sama dengan sudut pantul.

11

TUGAS 1

Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan baik. Seperti pada modul-modul sebelumnya, pelajari kembali uraian di atas apabila Anda menemui kesulitan menyelesaikan tugas ini. Anda dapat melanjutkan belajar Anda ke kegiatan 2 bila Anda dapat menjawab seluruh pertanyaan berikut ini dengan benar. 1. Sebutkan sifat cahaya yang memungkinkan manusia dapat melihat! 2. Apakah yang disebut pemantulan baur? 3. Apakah yang disebut pemantulan teratur? 4. Apakah akibat pemantulan baur bagi peng...