MATERI 1: OPTIK GEOMETRI

"OPTIK GEOMETRI"

PENDAHULUAN OPTIK

     Optika yang merupakan ilmu yang mempelajari tentang cahaya. Terdapat dua golongan, yaitu optika geometris dan optika fisis. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang dapat merambat dalam ruang hampa. Dalam berbagai hal cahaya lebih mudah ditinjau berdasarkan garis perambatannya, yaitu garis yang tegak lurus muka gelombang. Garis rambatan gelombang cahaya disebut sinar cahaya atau secara singkat disebut sinar. Setiap hari kita tak lepas dari cahaya. Oleh karena itu, dalam pembahasan ini menjelaskan tentang cahaya terutama sifat-sifat cahaya, hakikat, dan pemanfaatannya.

SEJARAH OPTIK

     ·      Periode I ( zaman prasejarah sampai 1500 M)

     Optik dimulai pada tahun 300 SM. Pada zaman prasejarah dikenal dengan zaman yang hanya mengemukakan teori-teori para ahli tanpa dilakukan pembuktian dengan eksperimen sehingga ada beberapa teori tentang optik yang bermunculan, misalnya Teori Tactile dan Teori Emisi.

     Para ilmuwan yang hidup di zaman prasejarah mengemukakan pendapat bahwa kita dapat melihat suatu benda karena terdapat cahaya dari mata kita yang dipancarkan ke benda tersebut. Teori ini dipelopori oleh Aristoteles dan Ptolomeus. Di masa sebelum masehi ini,  Euclides (275 SM-330 SM) menemukan bahwa cahaya bergerak dalam garis lurus.dan dia mempelajari juga tentang pemantulan cahaya.

      Pada abad ke-10 M, muncul teori yang menentang Teori Tactile yaitu Teori Emisi. Teori Emisi ini dikatakan merubah drastis cara pandang terhadap konsep cahaya. Pada Teori Emisi dikatakan bahwa kita dapat melihat benda bukan karena mata kita yang memancarkan cahaya ke benda tersebut (Teori Tactile), tetapi karena terdapat cahaya yang dipantulkan oleh beda yang kita lihat menuju mata kita. Teori ini pertama kali dicetuskan oleh Ibnu Al-Haitsam (965 M - 1040 M) seorang Ilmuwan muslim yang sangat populer dan dikenal juga sebagai “Bapak optik dunia‟. Akhirnya, teori emisi ini benar -benar menggugurkan Teori Tactile dan dipercaya kebenarannya sampai sekarang.

teori Ibnu Al-Haitsam

     Kemudian pada abad ke-13, pembiasan cahaya mulai disadari. Hal ini terbukti dengan adanya tulisan di buku yang berjudul “Perspectiva” karya Bacon yaitu bila tulisan sebuah buku, atau suatu benda kecil dilihat melalui bagian lengkung sebuah kaca atau kristal akan nampak lebih jelas dan lebih besar.

Pada akhir abad ke 15 atau sekitar awal abad ke 16 seorang ilmuwan Italia yaitu Leonardo Da Vinci mengemukakan tentang optik fisiologis mata manusia yang mengakibatkan penemuan di bidang medis di masa depan mulai terbuka jalannya. 

·      Periode II (1550 M- 1800 M)

     Abad ke-16 ini sudah mulai dibuat mikroskop yang menggunakan lensa gabungan yaitu lensa objektif dan lensa okuler oleh Antony van Leuwenhoek (1632-1723) dari Belanda. Tahun 1608 M untuk pertama kalinya seseorang mengklaim bahwa dia adalah orang yang pertama menemukan teleskop. Orang tersebut adalah Hans Lippershey. Namun, Galileo Galilei  tahun 1609 M, mendengar bahwa seseorang telah menemukan teleskop di Belanda.

Namun, berita itu masih samar-samar ditelinganya. Akhirnya, berkat kecerdasannya, ia mampu mempelajari perangkat teleskop Lippershey dan berhasil membuat teleskopnya sendiri yang lebih canggih pada masa itu karena Dapat melakukan perbesaran hingga 20 kali lipat. Kemudian pada tahun 1611, Kepler menyempurnakan desain teleskop Galileo yaitu dengan menggunakan dua buah lensa cembung sehingga gambar yang dihasilkan terbalik. Galileo menyatakan bahwa kecepatan cahaya sangat cepat bahkan nyaris tak berhingga.

     Pada tahun 1670-an, Ole Romer (1644-1710), mengamati bulan-bulan planet Jupiter. Romer pun mengambil kesimpulan bahwa kecepatan cahaya mempunyai batas. Itu mengacu dari posisi bumi saat dia melakukan pengamatan. Dan jeda waktu tadi ditemukan sebesar 16,7 menit. Romer menganggap bahwa jarak Bumi-Jupiter sebesar 2 AU. Dapat disimpulkan bahwa teori Galileo belum terbukti.

Pada tahun 1675, Sir Isaac Newton dalam Hypothesis of Light menyatakan bahwa cahaya terdiri dari partikel halus yang memancarkan ke segala arah dari sumbernya. Jika partikel dianggap tidak bermasa, maka suatu benda bersinar tidak akan kehilangan massanya hanya karena memancarkan cahaya, dan itu sendiri tidak dipengaruhi oleh gravitasi. Teori Newton ini dikenal dengan nama Teori Emisi.

     Pada tahun 1678 Christian Huygens mengatakan teori bahwa cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bumi. 

Sehingga jika demikian cahaya akan memiliki frekuensi dan panjang gelombang. Newton bersikukuh menolak ide Huygens bahwa cahaya bersifat gelombang. Menurut newton gelombang akan melebar dan mengisi seluruh ruang seperti gelombang air mengisi ceruk kolam, padahal dalam praktik cahaya mengikuti garis lurus dan tidak dan tidak mengisi ruang bayangan.

·         Periode III (1800 M – 1890 M)

          Periode III dimulai ketika sekitar tahun 1801, Thomas Young dan Agustin Fresnell membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan dapat mengalami interferensi ketika dilewatkan pada dua celah sempit.

         Selanjutnya Maxwell (1831 – 1874) mengemukakan pendapatan bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektromagnetik.

           Dua prediksi Maxwell diuji secara terpisah oleh Heinrich Rudolf Hertz (1857 -1894) dan Hendrik Antoon Lorentz (1853 – 1928), Maxwell meramalkan bahwa gangguan di dalam medan magnetic dan litrik harus merambat secepat cahaya. Pada tahun 1887, Heartz menguji prediksi itu sampai dengan memercikkan bunga api listrik diantara dua kutub. Ia mengamati bahwa diantara dua kutub di tempat lain di dalam laboratoriumnya terjadi juga percikan bunga api yang sama. Tak pelak lagi, pengaruh bunga api yang pertama harus dibawa sebagai gelombang melalui udara sehingga menimbulkan bunga api yang kedua. Ia membuktikan secara eksprimental bahwa gelombang cahaya, karena menunjukkan gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, dan polarisasi.

       ·         Periode IV (1887 M-1925 M)

              Optika moderen di tandai dengan perkembangan ilmu dan rekayasa optik yang menjadi sangat populer pada abad 20. Bidang optik ini meliputi elektromagnetik atau sifat kuantum cahaya. Pada era modern di tandai dengan permukaan besar yaitu mengenai efek fotolistrik dan serat optik.

PENGERTIAN OPTIK

      Kata optik berasal dari bahasa Latin, yang artinya tampilan. Optika adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku atau sifat-sifat cahaya dan interaksi cahaya dngan materi. Intinya optika membahas tentang gejala - gejala optik.

KLASIFIKASI OPTIK

     Bidang optika terbagi menjadi dua, yaitu optik geometri dan optik fisis. Optik geometris atau optik sinar, menjabarkan perambatan cahaya sebagaivektor yang disebut sinar melalui gambar-gambar geometri dari berkas sinar tersebut. Sedangkan optik fisis menjelaskan gejala-gejala yang terjadi pada optik geometri dengan penjabaran matematis, sehingga komponen optik dan sistem kerja cahaya seperti ukuran, posisi, dan pembesaran objek menjadi lebih besar.

SIFAT – SIFAT CAHAYA

§  Dapat mengalami pemantulan(refleksi)

§  Dapat mengalami pembiasan (refraksi)

§  Dapat mengalami pelenteran (difraksi)

§  Dapat dijumlah (interferensi)

§  Dapat diuraikan (disperse)

§  Dapat diserap arah getarnya(polarisasi)

§  Bersifat sebagai gelombang dan partikel

§  Cahaya merambut lurus

§  Cahaya menembus benda bening

    PEMANTULAN CAHAYA

      Pemantulan artinya proses memantulkan. Memantul artinya bergerak balik karena membentur sesuatu. Jadi pemantulkan dapat diartikan sebagai peristiwa di mana arah gerak suatu benda berubah karena cahaya mengenai suatu penghalang.

                                                                              Pemantulan pada bidang datar                                 Pemantulan pada bidang kasar

Dalam pemantulan, berlaku hukum- hukum sebagai berikut:

     -Sudut datang sama dengan sudut pantul

            -Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada sebuah bidang datar.

       

      CERMIN

Bentuk cermin yang biasa kita jumpai setiap hari, sangatlah beragam.

Secara garis besar terbagi menjadi dua kelompok besar, yaitu:

1)       Cermin datar, dan

2)      Cermin lengkung : Cermin cekung, dan Cermin cembung

Sifat – sifat cermin, yaitu:

Cermin datar adalah cermin yang mempunyai permukaan pantul berbentuk bidang datar. Bayangan yang dibentuk oleh cermin datar sama persis dengan ukuran bendanya. Berikut adalah sifat cermin datar secara umum

Ø  Bayangan sama besar dengan bendanya

Ø  Bayangan tegak

Ø  Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin

Ø  Bayangan bertukar sisinya

Ø  Bayangan bersifat maya atau semu

CONTOH SOAL
1. Jika diagram pemantulan cahaya oleh suatu bidang pantul ditunjukkan seperti gambar di bawah ini, maka tentukanlah besar sudut pantulnya.

Pembahasan : Jika sinar datang membentuk sudut 60 derajat terhadap bidang pantul, 

maka : i = 90 derajat - 60 derajat ⇒ i = 30 derajat 

Karena i = r, maka besar sudut pantulnya adalah 30 derajat.

Sumber: http://bahanbelajarsekolah.blogspot.co.id/2015/03/soal-dan-pembahasan-hukum-pemantulan.html

2. Tentukan besar sudut datang dari diagram sinar di bawah ini. 

Pembahasan : 

Pada gambar di atas diperoleh : i + r = 120 derajat 

Karena i = r, 

maka : ⇒ r + r = 120 derajat

2r = 120 derajat ⇒ r = 60 derajat.

Sumber: http://bahanbelajarsekolah.blogspot.co.id/2015/03/soal-dan-pembahasan-hukum-pemantulan.html


DAFTAR PUSTAKA

Permana, Iwan. 2010. OPTIK. Jakarta: Duta Grafika.

Supiyanto. 2006. Fisika Jilid 3 untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Phibeta.
         Anonim. Cermin datar, cekung, cembung. http://rumushitung.com/2013/03/10/cermin-datar-cermin-cekung-cermin-cembung/. Diakses pada 05 September 2015 Pukul 19:10 WIB
         Anonim.Optika Geometris. https://staff.uny.ac.id.  Diakses pada 04 September 2015 Pukul 08:14 WIB.
         Azka. Optika Geometri. http://azkamiru.files.wordpress.com Diakses pada 04 September 2015 Pukul 08:02 WIB.
         Ato. BAB OPTIKA GEOMETRIS. http://atophysic.files.wordpress.com Diakses pada 04 September 2015 Pukul 08:02 WIB.
         Rahmat, Alfandi. Optik. https://alfandirahmat.files.wordpress.com/2010/05/handout-optik.doc. Diakses pada 05 September 2015 Pukul 19:02 WIB.
         Sabani, Ririn. Sejarah Optik. http://id.scribd.com/doc/180965422/Sejarah-Fisika-Optik-docx. Diakses pada 05 September 2015 Pukul 18:02 WIB.