CAHAYA DAN ALAT OPTIK

Setiap malam, Andi selalu membaca buku di kamarnya. Semua pelajaran yang telah dipelajari pada siang hari, dia baca kembali. Selain itu, Andi selalu mempersiapkan buku pelajaran yang akan dipelajarinya esok hari di kelas. Suasana di kamar terlihat terang. Lampu menerangi setiap benda yang ada di dalamnya. Menurutmu, apakah Andi bisa membaca jika lampu penerangnya dimatikan? Andi bisa membaca karena ada cahaya. Mengapa cahaya bisa menerangi semua isi yang ada di kamar? Apakah sifat-sifat yang dimiliki oleh cahaya tersebut?

Pada Modul ini kamu akan mempelajari sifat-sifat cahaya dan alat-alat optik yang memanfaatkan sifat-sifat cahaya tersebut. Coba kamu sebutkan contoh-contoh alat tersebut. Pembahasan ini sangat menarik untuk kamu pelajari karena alat-alat tersebut sering kamu temukan di  rumahmu. Untuk itu, pelajarilah pembahasan peta konsep berikut  dengan saksama.

A. SIFAT-SIFAT CAHAYA

Sebuah benda dapat dilihat karena adanya cahaya, yang memancar atau dipantulkan dari benda tersebut, yang sampai ke mata.

Cahaya menurut sumber berasalnya ada 2 macam, yaitu:

1. cahaya yang berasal dari benda itu sendiri, seperti matahari, senter, lilin, dan lampu; Coba sebutkan sumber cahaya pada gambar dibawah ini!

2. cahaya yang memancar dari benda akibat memantulnya cahaya pada permukaan benda tersebut dari sumber cahaya. Misalnya, jika kamu melihat benda berwarna biru, artinya benda tersebut memantulkan cahaya berwarna biru

Gambar Penampakan Pelangi

Cahaya yang sering kamu lihat merupakan cahaya tampak. Cahaya tampak sebenarnya tersusun atas semua warna pelangi. Jika sinar matahari menembus butiran air hujan, akan dibelokkan dan diuraikan menjadi tujuh warna. Tujuh warna tersebut antara lain, merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Bagaimana dengan benda yang berwarna hitam dan putih? Benda akan tampak hitam jika benda tersebut menyerap semua warna cahaya. Benda akan terlihat putih jika benda tersebut memantulkan semua warna cahaya. Untuk lebih memahami warna cahaya.

1. Cahaya Merambat Lurus

Saat berjalan di kegelapan, kamu memerlukan senter. Ketika senter kamu nyalakan,bagaimana arah rambatan cahaya yang keluar dari senter tersebut? Cahaya dari lampu senter arah rambatannya menurut garis lurus. Benarkah cahaya merambat lurus? Kamu dapat membuktikan sifat cahaya ini dengan melakukan kegiatan berikut.

Siapkan Alat dan bahan

1. Lilin 1 buah

2. Karton 3 lembar

Langkah kerja

1. Tandai ketiga karton tersebut dengan huruf A, B, dan C.

2. Lubangi ketiga karton setinggi lilin dengan paku kecil.

3. Letakkan ketiga karton secara berurutan, dengan penyangga, mulai dari karton

A, B, dan C, sehingga setiap lubang terletak pada satu garis lurus. Untuk memu-

dahkan, gunakan benang yang dimasukkan pada setiap lubang karton. Amatilah gambar di atas.

4. Nyalakan lilin dan letakkan di depan karton C.

5. Amati olehmu cahaya lilin dari balik karton A.

Jawablah pertanyaan berikut

1. Apakah cahaya lilin terlihat dari lubang A?

2. Geserlah karton A atau karton B ke kanan dan ke kiri. Apakah cahaya lilin masih terlihat ketika posisi karton dipindahkan?

3. Bagaimanakah letak lubang ketiga karton agar cahaya lilin terlihat?

4. Apakah kesimpulanmu dari kegiatan itu?

Sifat cahaya yang merambat lurus ini dimanfaatkan manusia pada lampu senter dan lampu kendaraan bermotor. Manfaat lainnya masih banyak lagi.

2. Cahaya Dapat Menembus Benda Bening

Cahaya menembus benda bening dapat terlihat jika kamu menerawangkan plastik bening, gelas kaca, atau cari benda bening lainnya ke arah sinar lampu. Sinar tersebut dapat kita lihat karena cahaya dapat menembus benda bening. Jika cahaya mengenai benda yang gelap (tidak bening) misalnya pohon, tangan, mobil, maka akan membentuk bayangan.

3. Cahaya Dapat Dipantulkan

Pernahkah kalian mengamati benda disekitar kalian. Kenapa benda-benda tersebut dapat dilihat oleh mata kita?. Benda tersebut dapat terlihat oleh mata kita karena adanya pantulan cahaya dari benda menuju mata. Gejala tersebut berkaitan dengan adanya pemantulan sinar atau cahaya. Coba kamu sorotkan senter ke dinding kamarmu yang gelap itu. Kamu akan melihat cahaya senter dipantulkan baur atau tidak teratur oleh dinding. Mengapa demikian?

Sekarang lakukan kegiatan berikut di depan cermin. Lihatlah dirimu melalui cermin. Kamu dapat terlihat di cermin karena cahaya yang berasal dari dirimu dipantulkan ke cermin, kemudian oleh cermin dipantulkan kembali ke mata. Hal ini merupakan salah satu sifat cahaya yaitu cahaya dapat dipantulkan jika mengenai suatu permukaan. Pemantulan teratur, pemantulan pada permukaan obyek/benda pantulan yang rata seperti pada cermin, sehingga sinar pantul sejajar dan teratur.

a. Gambar Pemantulan Teratur

Istilah Pemantulan difus artinya pemantulan tidak teratur, pemantulan pada permukaan benda pantulan tidak rata, sehingga sinar pantul terpantul kesegala arah dan tidak teratur.

b. Gambar Pemantulan Tidak Teratur

Cermin merupakan salah satu benda yang memantulkan cahaya. Berdasarkan bentuk permukaannya ada cermin datar dan cermin lengkung. Cermin lengkung ada dua macam, yaitu cermin cembung dan cermin cekung.

a. Cermin Datar

Cermin datar yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya datar dan tidak melengkung. Cermin datar biasa kamu gunakan untuk bercermin. Pada saat bercermin, kamu akan melihat bayanganmu di dalam cermin. Bagaimana bayangan dirimu pada cermin itu? Samakah

        

                    a                                                                             b

Gambar a,b, dan c adalah cermin datar

                c

Pada Saat kamu bercermin, kamu dapat mengetahui bahwa bayangan pada cermin datar mempunyai sifat-sifat berikut:

1) Ukuran (besar dan tinggi) bayangan sama dengan ukuran benda.

2) Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.

3) Kenampakan bayangan berlawanan dengan benda. Misalnya tangan kirimu akan menjadi tangan kanan bayanganmu.

4) Bayangan tegak seperti bendanya.

5) Bayangan bersifat semu atau maya. Artinya, bayangan dapat dilihat dalam cermin, tetapi tidak dapat ditangkap oleh layar.

b. Cermin Cembung

Cermin cembung yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya melengkung ke arah luar. Cermin cembung biasa digunakan untuk spion pada kendaraan bermotor. Bayangan pada cermin cembung bersifat maya, tegak, dan lebih kecil (diperkecil) daripada benda yang sesungguhnya.

                    a                                                                    b

                                                                                              Gambar a,b, dan c adalah cermin cembung

              c

c. Cermin Cekung

Cermin cekung yaitu cermin yang bidang pantulnya melengkungke arah dalam. Cermin cekung biasanya digunakan sebagai reflektor pada lampu mobil danlampu senter.

Sifat bayangan benda yang dibentuk oleh cermin cekung sangat bergantung pada letak benda terhadap cermin.

1)Jika benda dekat dengan cermin cekung, bayangan benda bersifat tegak, lebih

besar, dan semu (maya).

2)Jika benda jauh dari cermin cekung, bayangan benda bersifat nyata (sejati) dan

terbalik.

Kamu telah mempelajari sifat bayangan pada cermin cembung dan cermin cekung. Kamu dapat membuktikan sifat-sifat bayangan tersebut dengan melakukan kegiatan berikut.

4. Cahaya Dapat Dibiaskan

Apabila cahaya merambat melalui dua zat yang kerapatannya berbeda, cahaya tersebut akan dibelokkan. Peristiwa pembelokan arah rambatan cahaya setelah melewati medium rambatan yang berbeda disebut pembiasan. Perhatikan skema pembiasan cahaya berikut!

Catatan:

n=garis normal

i=sudut datang

r=sudut bias

Apabila cahaya merambat dari zat yang kurang rapat ke zat yang lebih rapat, cahaya akan dibiaskan mendekati garis nor- mal. Misalnya cahaya merambat dari udara ke air. Sebaliknya, apabila cahaya merambat dari zat yang lebih rapat ke zat yang kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Misalnya cahaya merambat dari air ke udara. Pembiasan cahaya sering kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya dasar kolam terlihat lebih dangkal daripada kedalaman sebenarnya. Gejala pembiasan juga dapat dilihat pada pensil yang dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air. Pensil tersebut akan tampak patah.Lihat pada gambar!

Gambar peristiwa pembiasan

Coba kamu lakukan kegiatan berikut agar kamu lebih memahami peristiwa pembiasan cahaya!

5. Cahaya Dapat Diuraikan

Pelangi terjadi karena peristiwa penguraian cahaya (dispersi). Dispersi merupakan penguraian cahaya putih menjadi berbagai cahaya berwarna. Cahaya matahari yang kita lihat berwarna putih. Namun, sebenarnya cahaya matahari tersusun atas banyak cahaya berwarna. Cahaya matahari diuraikan oleh titik-titik air di awan sehingga terbentuk warna-warna pelangi. Bagaimana membuktikan bahwa warna-warna tersebut dapat menyusun warna putih? Lakukan kegiatan berikut!

Kamu juga dapat mengamati peristiwa dispersi cahaya pada balon air. Kamu dapat menggunakan air sabun untuk membuat balon air. Jika air sabun ditiup di bawah sinar matahari, kamu akan melihat berbagai macam warna berkilauan pada permukaan balon air tersebut.

B. Alat-Alat Optik

Sebelumnya kamu telah mempelajari bahwa sebuah benda dapat dilihat karena benda tersebut memantulkan cahaya. Benda terlihat biru karena benda tersebut memantulkan warna biru dan menyerap cahaya warna lainnya. Begitu pula warna daun terlihat hijau karena daun memantulkan cahaya warna hijau dan menyerap cahaya warna lain.

Bagaimana mata kita menangkap cahaya? Apa saja jenis-jenis alat optik? Untuk mengetahuinya, pelajarilah pembahasan berikut ini.

1. Mata

Mata merupakan indra penglihatan yang sangat penting bagi manusia. Tuhan Yang Maha Kuasa menciptakan mata bagi manusia sehingga manusia bisa melihat. Manusia memiliki sepasang mata berbentuk seperti bola dan terletak di dalam rongga mata.

a. Bagian-Bagian Mata

Ayo, kamu sebutkan bagian-bagian yang ada

pada matamu! Gambar di bawah ini memperlihatkan bagian-bagian mata.

Gambar penampang mata

1) Kornea mata, berfungsi untuk melindungi mata bagian dalam.

2) Iris, berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata.

3) Pupil atau celah (lubang yang terdapat pada iris), berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya. Jika cahaya yang masuk sedikit, pupil akan melebar. Jika cahaya yang masuk banyak, pupil akan mengecil.

4) Lensa mata, dapat berakomodasi. Jika melihat benda yang jauh, lensa mata akan memipih. Jika melihat benda yang dekat, lensa mata akan menebal.

5) Retina, merupakan tempat terbentuknya bayangan yang akan dikirim ke saraf.

b. Cara Kerja Mata

Kamu telah mempelajari bahwa benda bisa dilihat jika ada cahaya. Cahaya dipantulkan oleh benda menuju mata. Pemantulan cahaya tersebut diterima oleh kornea. Oleh lensa mata, cahaya itu dibiaskan sehingga terbentuk bayangan terbalik pada retina. Selanjutnya, saraf-saraf pada retina akan menyampaikan informasi bayangan menuju otak. Otak akan mengolahnya sehingga kamu dapat melihat benda yang sebenarnya. Bayangan yang terbentuk pada retina adalah nyata, diperkecil, dan terbalik.

c. Kelainan atau Gangguan pada Mata

Manusia memiliki mata di sebelah kiri dan kanan. Kehilangan atau kerusakan salah satu bola mata dapat mengganggu penglihatan. Beberapa kelainan atau gangguan pada mata serta faktor penyebabnya adalah sebagai berikut.

1) Rabun Jauh (Miopi)

Miopi disebabkan jarak titik api lensa mata terlalu pendek atau lensa mata terlalu cembung. Titik api adalah pusat pertemuan sinar yang sudah dipecah oleh lensa. Jadi, sinar yang masuk jatuh di depan retina sehingga mata tidak dapat melihat benda jauh.

Keterangan gambar:

a) Mata yang menderita rabun jauh.

b) Penderita rabun jauh bisa ditolong dengan menggunakan lensa cekung.

Untuk menolong penderita miopi (rabun jauh) harus menggunakan kacamata dengan lensa cekung (negatif). Lensa cekung ini akan menempatkan bayangan tepat pada retina.

2) Rabun Dekat (Hipermetropi)

Rabun dekat disebabkan lensa mata terlalu pipih. Titik api lensa berada di belakang retina sehingga mata tidak dapat melihat benda-benda yang dekat. Jadi, penderita hipermetropi harus menggunakan kacamata berlensa cembung. Dengan lensa cembung, sinar yang jatuh di belakang retina akan dikembalikan tepat pada retina. Perhatikanlah Gambar dibawah ini!

Gambar

a) Mata yang menderita rabun dekat.

b) Penderita rabun dekat bisa ditolong dengan menggunakan lensa cembung.

3) Presbiopia (Mata Tua)

Presbiopi adalah kelainan pada mata yang disebabkan oleh faktor usia sehingga daya akomodasi matanya berkurang. Penderita ini tidak dapat melihat benda

dekat dan tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas. Penderita ini harus menggunakan kacamata berlensa cekung dan cembung sekaligus.

4) Astigmatisma

Astigmatisma adalah kelainan mata yang disebabkan kelengkungan kornea matanya yang tidak berbentuk bola sehingga sinar-sinar yang masuk tidak terpusat

sempurna. Akibatnya, benda yang dilihat ada bayang annya. Penderita ini dapat dibantu dengan kacamata berlensa silindris.

Hal-hal yang dapat kamu lakukan agar matamu tetap sehat, di antaranya sebagai berikut.

a. Mengatur jarak baca (minimal 30 cm);

b. Menonton televisi jangan terlalu dekat;

c. Membaca di ruangan yang terang karena jika kamu membaca di tempat yang kurang terang, pupil mata mu akan melebar dengan kuat sehingga lama kelamaan akan menimbulkan kelelahan pada mata;

d. Mengonsumsi makanan yang banyak mengandung vitamin A, seperti wortel.

2. Lup

Lup disebut juga kaca pembesar atau suryakanta. Alat ini sering digunakan oleh tukang jam tangan. Lup menggunakan lensa cembung. Lup digunakan untuk melihat benda-benda berukuran kecil sehingga tampak besar. Gambar dibawah ini memperlihatkan lup digunakan untuk memperbesar kata pada gambar di bawah ini.

                          Gambar Lup                                                                                Gambar Penggunaan Lup

3. Mikroskop

Mikroskop digunakan di laboratorium untuk mengamati bakteri yang sangat kecil. Mikroskop dapat memperbesar bayangan benda sampai ratusan hingga ribuan kali. Perhatikan contoh bentuk mikroskop pada Gambar di bawah ini.

Mikroskop terdiri atas 2 lensa cembung, yaitu:

a) lensa okuler ialah lensa yang dekat dengan mata; b) lensa objektif ialah lensa yang dekat dengan benda yang diamati.

Gambar Mikroskop

4. Kamera Foto

Kamera adalah alat yang digunakan untuk memotret. Kamera menggunakan lensa positif. Lensa tersebut disangga oleh tabung yang dapat digeser ke depan atau ke belakang untuk memfokuskan bayangan benda agar bayangan jatuh pada flm. Perhatikanlah Gambar!

Kamera terdiri atas:

a) lensa;

b) ruang atau kotak yang kedap cahaya; dan

c) film.

Kamera memiliki diafragma yang fungsinya menyerupai iris mata manusia. Diafragma dapat mengatur sedikit atau banyak cahaya yang masuk.

5. Teleskop

Teleskop atau teropong adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh, misalnya benda di ruang angkasa. Dengan teleskop, benda ruang angkasa akan terlihat lebih dekat. Gambar di bawah ini menunjukkan teleskop bintang. Bahkan ada juga teleskop yang letaknya di luar angkasa dan dikendalikan oleh stasiun luar angkasa di bumi, teleskop ini bernama teleskop luar angkasa Hubble. Cara kerjanya dengan mengirimkan gambar hasil tangkapan lensa teleskop ini. Teleskop hubble digunakan untuk memotret gambar kejadian di luar angkasa.

                                     Gambar Teleskop                             Gambar Teleskop Hubble

6. Periskop

Awak kapal selam yang berada di kedalaman laut dapat mengamati permukaan laut menggunakan periskop. Periskop menerapkan sifat cahaya yang berupa pemantulan. Cahaya dari atas permukaan laut ditangkap oleh suatu cermin, kemudian dipantulkan menuju mata pengamat di dalam kapal selam. laut, kapal selam dilengkapi dengan periskop. Periskop menggunakan 2 buah cermin. Cermin ialah kaca bening yang salah satu mukanya dicat dengan air raksa.

                                                                       Gambar Periskop