download

Matakuliah
Tahun
Versi
: D0564/Fisika Dasar
: September 2005
: 1/1
Pertemuan 23-24
Cahaya Pembiasan dan DasarDasar Optik Geometri
1
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
akan mampu :
• Menjelaskan konsep indeks bias dan hukum-hukum
pembiasan cahaya (C2)
2
Outline Materi
• Indeks bias
• Hukum Pembiasan Snell
• Pantulan dan pembiasan oleh permukaan
lengkung
• Cermin cekung dan cembung
3
OPTIK GEOMETRI
Pemantulan dan Pembiasan pada Permukaan
Datar (Hukum Snell)
Jika seberkas cahaya menembus medium yang
berbeda, maka sebagian cahaya tersebut akan
dipantulkan oleh permukaan medium dan sisanya
dibelokkan (dibiaskan) ke dalam medium kedua.
4
Normal
sinar datang
d
p
sinar pantul
udara (1)
air (2)
b sinar bias
5
 Garis Normal adalah :
Garis yang tegak lurus pada permukaan/bidang
bias.
 Sudut Datang (d) adalah :
Sudut antara sinar datang dengan normal.
 Sudut Pantul (p) adalah :
Sudut antara sinar pantul dengan normal.
 Sudut Bias (b) adalah :
Sudut antara sinar bias dengan normal.
6
Hukum Pemantulan dan Pembiasan Snell:
1.Sinar datang, sinar pantul, sinar bias dan Normal
terletak pada satu bidang datar.
2.Sudut datang sama dengan sudut pantul.
3.Perbandingan sinus sudut datang dan sinus
sudut pantul selalu konstan:
Sin  d
 n 21
Sin  b
7
n21 = indek bias medium (2) relatif terhadap
medium (1)
= perbandingan kecepatan cahaya
(gelombang) pada kedua medium tersebut.
v1
f 1
1
n 21 


v 2 f 2  2
Indek bias absolut suatu medium adalah:
perbandingan antara kecepatan cahaya pada
hampa dengan kecepatan cahaya dalam medium.
8
n = c/v
sehingga :
v1
c /n1 n 2
n 21 


v 2 c / n 2 n1
dan diperoleh :
n1 Sin d = n2 Sin b
(dikenal sebagai Persamaan/Hukum Snell)
9
• n1 dan n2 adalah indek bias medium 1 dan 2.
• Jika n2>n1 : sinar bias mendekati normal.
• Jika n2<n1 : sinar bias menjauhi normal.
• Untuk n2<n1, jika sudut bias yang dihasilkan tepat
90o, maka sudut datangnya disebut sudut kritis.
sin ( krit )  n 2 / n1
Sudut Kritis Untuk Kaca ( n = 1.50) :
1
sin  krit =
= 0.67   krit  42o
1.50
10
Pemantulan Sempurna :
• Jika cahaya datang memasuki medium kedua
yang indek biasnya lebih kecil dari medium
pertama, dan sudut datangnya diperbesar
melebihi sudut kritis, maka sudut biasnya akan
melebihi 90o, atau terjadi pementulan sempurna
(tidak ada sinar bias).
11
pemantulan
sempurna
kritis
n1
n2
n1>n2
12
Azas Huygens :
Tiap titik muka gelombang dapat dianggap
sebagai pusat gelombang sekunder kecil yang
memancar gelombang baru ke segala arah
dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan
rambat gelombang.
Sumber utama
Sumber skunder
13
Prinsip Fermat
Sinar/cahaya yang merambat dari suatu titik ke
titik lain akan melalui lintasan dengan waktu
tempuh terpendek.
B
A
a
d
b p
x
x)
P
(d –
d
14
Panjang lintasan dari A ke B adalah:
L = AP + PB
Waktu tempuh :
t = tAP + tPB
t
2
2
2
(a  x )
b  (d  x )

v
v
2
waktu tempuh minimum jika: dt/dx =0, sehingga
x
a2  x 2

dx
b 2  (d  x ) 2
15
atau : sin d = sin p
(kembali ke Hk. Snell)
16
Pembiasan Pada Permukaan Bola (Benda
Bening Cembung)
n
n’
R
P
o
C
P’
S
S’
17
n
n’
P
P’
S
S’
C
= indek bias medium pertama (sinar datang)
= indek bias medium kedua (n’>n)
= titik asal sinar (benda)
= titik bayangan
= Jarak benda
= Jarak bayangan
= Pusat lengkung dengan jari-jari R
Persamaan
Snell):
pembentukan
n n' n'n


s s'
R
bayangan
(hukum
18
Perbesaran Lateral (Linier).
Jika benda memiliki ketinggian Y dan bayangan
yang terbentuk memiliki ketinggian Y’ maka
perbesaran lateral didefinisan sebagai:
Y'
ns'
m

Y
n' s
19
Fokus dan Jarak fokus permukaan lengkung.
Jika sinar datang dari titik F yang berjarak f dari
vertek dibiaskan sejajar sumbu utama (s’=~),
maka titik F disebut sebagai titi Fokus pertama
dan f disebut sebagai jarak fokus pertama.
Jadi:
n n'n

f
R
atau
nR
f
n'n
20
Jika sinar datang sejajar sumbu utama (s=~),
maka sinar akan dibiaskan menuju titi api kedua F’
yang berjarak f’ dari vertek. (f’ = jarak fokus
kedua), maka:
n' n'n

f'
R
atau
n' R
f' 
n'n
21
n
n’ >n
R
P
o
x
P’
f
C
f’
X’
22
Sinar Paraxial
Sinar Paraxial adalah sinar-sinar yang arahnya
hampir sejajar dengan sumbu utama.
Rumus Newton
Perhatikan gambar diatas, jika:
x= jarak antara titik fokus pertama ke benda
x’= jarak antara titik fokus kedua ke bayangan.
Maka Newton mengemukakan:
x x’ = f f ’
23
Pemantulan Pada Permukaan Bola (Cermin
Bola).
P
P’
C
s’
s
24
Dengan tetap menggunakan persamaan
pembiasan di atas, maka diperoleh:
1 1 2
 
s s' R
jarak fokus cermin bola :
1 2 atau
f=½R

f R
Persamaan cermin menjadi:
1 1 1
 
s s' f
25
• Perjanjian Tanda.
Persamaan cermin di atas berlaku baik untuk
cermin cekung maupun cermin cembung dengan
memper-hatikan tanda sebagai berikut:
• Jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) diberi
tanda positif jika posisinya berada di depan
permukaan.
• Jari-jarai R bertanda positif jika pusat lengkung
(c) berada di depan permukaan.
26
Sifat sinar utama cermin:
1.Sinar datang // sumbu utama dipantulkan
menuju titik fokus.
2.Sinar datang melalui fokus, dipantulkan //
sumbu utama.
3.Sinar datang melalui pusat lengkung (C)
dipantulkan kembali melalui jalan yang
sama sinar datang.
• Perbesaran Lateral (Linier).
Perbesaran Lateral cermin :
m= Y’/Y atau m = s’/s
27
Contoh soal:
28

Download Report