C A H A Y A

C A H A Y A

Perkembangan Teori ttg CahayaTahun 1801 Thomas Young menghidupkan kembali teori gelombang cahaya untuk menjelaskan interferensi cahaya.

Augustin Fresnel melakukan eksperimen interferensi dan difraksi serta meletakkan teori gelombang secara matematis

Thomas Young (1773 - 1829) dan Agustin Fresnell (1788 - 1827) :

berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel.

1850 Jean Foucault mengukur laju cahaya, didapat laju cahaya di udara lebih tinggi dibanding di air, dan menyingkirkan teori partikel cahaya Newton.

Perkembangan Teori ttg Cahaya1860 James Clerk Maxwell mempublikasikan teori matematisnya tentang elektromagnetisme, yang memprediksi keberadaan gelombang elektromagnet yang merambat dengan laju 3 x 108 m/s, sama dengan cahaya.1887 hipotesa Maxwell dibuktikan Hertz.Kirchhoff dkk menjelaskan interferensi dan difraksi cahaya dengan persamaan MaxwellPerkembangan Teori ttg Cahaya1887 Hertz menemukan efek fotolistrik, yang hanya dapat dijelaskan dengan model partikel cahaya. Partikel cahaya disebut foton.1920-an C.J.Davisson & L. Germer menunjukkan sifat dualisme cahaya.Pengembangan teori kuantum atom dan molekul oleh Rutherford, Bohr, Echrodinger, dkk menuntun ke pemahaman emisi dan absorbsi cahaya oleh materi.

LAJU CAHAYALaju Cahaya diukur pertama kali oleh Galileo dengan bantuan sebuah lentera pada puncak bukit. Gagal karena terlalu cepat.1675 Ole Romer (Astronom) mengukur laju cahaya dengan mengamati gerhana Io (Satelit Jupiter).Diketahui diameter orbit bumi = 3 x 1011 m. Cahaya memerlukan 16,6 menit untuk melalui jarak itu. Maka laju cahaya: x 3 x 1011 m c = ---- = ------------ = 3,01 x 108 m/s t 996 sLAJU CAHAYA1849 Fizeau mengukur laju cahaya secara non astronomis dengan menempatkan sebuah sumber cahaya dan sebuah sistem lensa yang diatur shg cahaya yang direfleksikan cermin difokuskan pada celah di dalam roda bergerigi. Di tempat lain diletakkan cermin untuk memantulkan kembali cahaya agar dapat dilihat pengamat.Dengan mengubah laju putaran gerigi, didapatkan waktu tertentu.Skema percobaan Fizeau

LAJU CAHAYADalam percobaan Fizeau, roda memiliki 720 gerigi dan cahaya diamati ketika roda diputar pada laju 25,3 putaran per detik. Jika jarak dari roda ke cermin 8,63 km, maka laju cahaya yang didapat =

Jarak total yang dilalui cahaya = 2 x 8,63 km = 17,3 km.Beda waktu = (1/25,3) x (1/720) = 5,49 x 10-5 detik

x 17,3 x 103 m c = ---- = ---------------- = 3,15 x 108 m/s t 5,49 x 10-5 s

LAJU CAHAYAMetode Fizeau diperbaiki oleh Foucault dengan mengganti roda bergerigi dengan cermin putar bersisi delapan.

Kecepatan cahaya didefinisikan sebagai c = 299.792.457 m/detik

Nilai 3 x 108 m/detik cukup akurat untuk hampir semua perhitungan.

Laju gelombang radio dan semua gelombang elektromagnetik lain dalam ruang hampa sama dengan laju cahayaLAJU CAHAYAPERAMBATAN CAHAYAPRINSIP HUYGENS

Setiap titik pada muka gelombang akan bertindak sebagai sumber gelombang yang baru (sumber sekunder)Semakin jauh dari titik sumber gelombang, muka gelombang menjadi lebih datar.

Jika sebuah batu dijatuhkan ditengah kolam, maka akan muncul gelombang lingkaran dari titik dimana batu dijatuhkan.Sinar gelombang tegak lurus terhadap muka gelombang, menyatakan arah kemana gelombang menyebar/merambat.

PEMANTULAN CAHAYAPemantulan Gelombang Datar klikGelombang tali merupakan gelombang yang paling sederhana (1 dimensi) , selanjutnya kita akan membahas gelombang yang kompleks, yaitu gelombang datar (2 dimensi). Contoh gelombang datar adalah gelombang air. Sifat-sifat gelombang air dapat diamati dengan alat yang disebut tangki riak atau tangki gelombang.Perhatikan animasi berikut ini! Klik disiniJika benda dijatuhkan, maka akan terbentuk gelombang transversal pada permukaan air. Hal ini terlihat dengan adanya bukit dan lembah air. Bukit ditunjukkan oleh bagian yang cembung, sedangkan lembah ditunjukkan oleh bagian yang cekung.Perhatikan animasi berikut ini! Klik disinibukit / cembunglembah / cekungPemantulan Gelombang DatarJika gelombang disinari dengan lampu, akan tampak bayang gelang dan terang secara silih berganti. Bagian yang cembung menghasilkan bayangan terang sedangkan bagian cekung menghasilkan bayangan gelap. Jarak antara garis terang dengan garis terang berikutnya merupakan panjang gelombang ().Perhatikan animasi berikut ini! Klik disinicembungancekungansumber gelombangarah rambatanplayCahaya sebagai gelombang dapat memantul bila mengenai suatu benda.Pemantulan cahayai ri = rHukum pemantulan (snellius) :Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.Sudut datang = sudut pantul

Macam-macam pemantulanPemantulan teratur, yaitu bila cahaya mengenai permukaan yang datar

Pemantulan baur, yaitu bila cahaya mengenai permukaan yang tidak rataPembentukan BayanganBayangan terbentuk karena berkas cahaya mengenai suatu benda yang rata akan dipantulkan secara teratur.Bayangan yang terbentuk ada dua jenis, yaitu bayangan nyata: bayangan yang dapat ditangkap oleh layar dan bayangan maya: bayangan yang tidak dapat ditangkap oleh layarBayangan pada cermin datarS SS ShhDari gambar di atas, sifat bayangan pada cermin datar adalah:- tegak- sama besar- sama jarak- terbalik kiri-kanan- mayaSifat cermin datarPanjang cermin minimumBerapakah panjang minimum cermin yang diperlukan untuk melihat bayangan seluruh badan kita?Perhatikan gambar!h hPanjang minimum cermin yang dibutuhkan adalah setengah dari tiggi badan kita.Jumlah bayanganBerapakah banyaknya bayangan yang terbentuk bila kita berada di depan dua buah cermin yang membentuk sudut ?Banyaknya bayangan yang terbentuk dapat kita hitung dengan persamaan:n = - 1360 n = banyaknya bayangan = besar sudutCermin CekungCermin cekung adalah cermin lengkung dengan lapisan mengkilap pada bagian dalam.Cermin cekung memiliki sifat mengumpulkan cahayaR fTiga sinar utama pada cermin cekungR fR fR fPembentukan bayangan pada cermin cekungR f= + Persamaan Cermin CekungCermin cekung memiliki fokus positifCermin cekung memiliki persamaan:1 1 1 f s sM = =sshhKet. f = fokus s = letak benda s = letak bayangan M = perbesaran bayangan h = tinggi benda h = tinggi bayanganContoh:Sebuah benda yang tingginya 20 cm diletakkan 10 cm didepan sebuah cermin cekung yang memiliki fokus 15 cm. Hitunglah:a. letak bayanganb. perbesaran bayanganc. tinggi bayanganDik. h = 20 cm f = 15 cm s = 10 cmDit. a. s = b. M = c. h =Jawab: a. 1/f = 1/s + 1/s 1/15 = 1/10 + 1/s 1/s = 1/15 1/10 = 2/30 3/30 = -1/30 s = -30 cm (maya, tegak)

b. M = |s/s| = 30/10 = 3 (diperbesar)

c. M = h/h3 = h/20 h =20 x 3 = 60 cmPenggunaan cermin cekungKaca riasCermin cekung dengan fokus yang besar dapat dijadikan kaca rias, karena menghasilkan bayangan yang diperbesar

ParabolaCermin cekung banyak digunakan sebagai parabola karena sifatnya yang mengumpulkan gelombang

TeropongCermin cekung digunakan pada teropong pantul pengganti lensa okulerCermin CembungCermin cembung adalah cermin lengkung dengan lapisan cermin di bagian luar.Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya.f Rf Rf Rf RTiga sinar utama pada cermin cembungPembentukan bayanganf RSifat bayangan:tegakmayadiperkecil= + Persamaan Cermin CembungCermin cembung memiliki fokus dan jarak bayangan negatif.Cermin cembung memiliki persamaan:1 1 1 f s sM = =sshhKet. f = fokus (selalu negatif) s = letak benda s = letak bayangan (selalu negatif) M = perbesaran bayangan h = tinggi benda h = tinggi bayanganContoh:Sebuah benda yang tingginya 20 cm diletakkan 10 cm didepan sebuah cermin cembung yang memiliki fokus 15 cm. Hitunglah:a. letak bayanganb. perbesaran bayanganc. tinggi bayanganDik. h = 20 cm f = -15 cm s = 10 cmDit. a. s = b. M = c. h =Jawab: a. 1/f = 1/s + 1/s 1/-15 = 1/10 + 1/s 1/s = -1/15 1/10 = -2/30 3/30 = -5/30 s = -30/5 = -6 cm

b. M = |s/s| = 6/10 = 0,6

c. M = h/h0,6 = h/20 h =20 x 0,6 = 12 cmCermin Cembung dalam kehidupan sehari-hariCermin cembung memiliki sifat selalu membentuk bayangan yang tegak, maya dan diperkecil, sehingga cermin ini mampu membentuk bayangan benda yang sangat luas. Dengan sifat ini maka cermin cembung banyak digunakan pada:- kaca spion pada kendaraan- kaca pengintai pada supermarket- kaca spion pada tikungan jalanPembiasan CahayaPembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambat cahaya. Pembiasan cahaya terjadi jika cahaya merambat dari suatu medium menembus ke medium lain yang memiliki kerapatan yang berbeda. Misalkan dari udara ke kaca, dari air ke udara dan dari udara ke air.renggangrapatrenggangrapatNNPembiasan CahayaKelajuan cahaya akan berubah jika melalui medium yang berbeda. Saat merambat dari suatu medium ke medium yang lain, perubahan kelajuannya disebabkan oleh pembelokan cahayanya.

Huklum Snellius utk pembiasan :

Hubungan antara sudut bias dengan beda/perubahan kelajuannya :

Kelajuan cahaya dalam medium dinyatakan oleh indeks bias medium :

Indeks BiasIndeks bias suatu zat adalah perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dengan cepat rambat cahaya dalam zat tersebutOABIndeks bias suatu zat dapat dicari dengan cara metode snellius ( lihat gambar)n = OAOBn = ccnPembiasan pada Prismarr disebut sudut deviasiPrisma adalah benda optik berbentuk segitiga atau piramit Dispersi CahayaDispersi cahaya adalah penguraian warna-warna cahaya.Suatu berkas sinar putih bila melalui prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru dan ungu (perhatikan gambar)Penyebab dispersi cahayaDispersi cahaya terjadi karena setiap warna cayaha memiliki panjang gelombang yang berbeda sehingga sudut biasnya berbeda-beda.Cahaya putih terdiri dari gabungan beberapa warna, yaitu merah, hijau dan biru.Putih disebut warna polikromatik, yaitu warna cahaya yang masih bisa diuraikan lagi menjadi warna-warna dasar.Merah, hijau dan biru merupakan warna dasar atau warna monokromatik, yaitu warna cahaya yang tidak dapat diuraikan kembali.

Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada kehidupan sehari-hariPembiasan sinar bintangKarena cahaya bintang meranbat dari ruang hampa ke atmosfer yang kerapatannya berbeda-beda, maka cahaya tersebut dibiaskan mendekati garis normal, sehingga bintang yang kita lihat tidak tepat pada posisi aslinya.Kayu yang bengkok dan kolam yang dangkal.Bila kita memasukkan sebagian kayu kedalam air, maka kita melihat kayu membengkok.Dan bila kita perhatikan dasar kolam, kolam akan tampak lebih dangkal.Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada kehidupan sehari-hariPelangiPelangi adalah hasil dari pembiasan dan dispersi cahaya oleh titik-titik air yang ada di udaraPembiasan dan Pemantulan sempurna pada kehidupan sehari-hariFatamorganaPada siang hari yang panas terik kita sering melihat bayangan air pada jalan. Hal ini disebabkan oleh cahaya matahari yang mengalami pemantulan sempurna karena perbedaan kerapatan udara diatas jalan.Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada kehidupan sehari-hari

Di sana sepertinya ada air?Pemantulan SempurnaSudut i merupakan sudut kritis, yaitu sudut datang yang menyebabkan sudut bias 90 terhadap garis normalBila sudut datang lebih besar dari sudut kritis, cahaya tidak dibiaskan melainkan dipantulkan dengan sempurnaiBila sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat maka sinar dibiaskan menjauhi garis normal