Sabtu, 24 Desember 2011

Cahaya dan Penglihatan


A.    Cahaya dan Sifat-sifatnya
Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. Cahaya ada apabila ada sumber cahaya. Sumber cahaya adalah benda yang dapat memancarkan cahaya sendiri. Benda yang tidak dapat memancarkan cahaya sendiri disebut disebut sebagai benda gelap. Cahaya ada 2 macam, yaitu:
1. cahaya yang berasal dari benda itu sendiri, seperti matahari, senter, lilin, dan lampu;
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.
Kita dapat melihat benda karena benda memantulkan cahaya. Pada siang hari kita dapat melihan benda-benda disekeliling kita karena adanya sinar matahari. Cahaya matahari mengeni benda, lalu cahay tersebut memantul dan mengenai mata kita, sehingga kita dapat melihat semua benda tersebut.
Sifat-sifat dari cahaya adalah:
1.      Cahaya merambat lurus
-          apabila cahaya mengenai permukaan benda yang tidak tembus cahaya akan membentuk
bayang-bayang. Terbentuknya bayangan menunjukkan bahwa cahaya merambat lurus.
Contoh lain dari sifat cahaya merambat lurus adalah gerhana matahari kamera sederhana terbuat dari kotak.
-          Bayangan-bayang timbul karena cahaya merambat lurus. Jika suatu benda disinari cahaya, maka cahaya lurus tidak dapat menembus benda. Akibatnya layar yang sejajar bagian benda ini akan terlihat gelap, bagian gelap ini disebut bayangan, bayangan ini adalah bayangan nyata
-          Bayangan terjadi jika:
a)      Cahaya merambat lurus
b)      Cahaya mengenai benda tidak tembus cahaya
-          Cahaya dari segala sumber merambat cepat sekali, di udara, dalam satu detik cahaya mampu menempuh jarak sekitar 300.000 kilometer
-          Didalam cahaya merambat ¾ kali lebih lambat dibanding diudara
2.      Cahaya menembus benda bening
-          Benda bening adalah benda yang dapat di tembus cahaya. Contoh benda bening adalah kaca dan air jernih
-          Benda gelap adalah benda yang tidak dapat ditembus cahaya. Contohnya adalah batu, tanah, kayu, dan besi.
3.      Cahaya dapat dipantulakan
-          Semua benda, kecuali benda hitam legam, dapat memantulkan cahaya
-          Ada benda yang memantulkan cahaya
-          Ada benda yang memantulkan cahaya banyak
-          Benda yang dapat memantulkan cahaya secara sempurna (hampir 100%) disebut cermin
Ketika cahaya memantulkan benda, cahaya akan di pantulkan, ada 2 jenis   pemantulan:
-          Pemantulan teratur: apabila cahaya mengenai pemantulan yang rata. Pada pemantulan ini seluruh cahaya pantul begerak dengan arah yang sama
-          Pemantulan baur atau difus: apabila cahaya mengenai permukaan yang tidak rata. Permukaan kasar ini akan memantulkan cahaya kesegala arah (tidak kesatu arah)

Hukum pemantulan
Hukum pemantulan (refleksi) cahaya dikemukakan oleh W. Snellius, menurutnya apabila seberkas cahaya mengenai permukaan bidang datar yang rata, maka akan berlaku aturan-aturan sebagai berikut;
-          Sudut datang sama dengan sudut pantul
-          Sinar datang,  sinar pantul, dan garis garis normal terletak pada suatu bilangan datar
-          Sinar datang (sinar jatuh), garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.
-          Sudut sinar datang (sinar jatuh) selalu sama dengan sudut sinar pantul.






4.      Cahaya dibiaskan bila melalui dua medium yang berbeda.
 Hukum Pembiasan (refraksi) :
-          Sinar datang, garis normal dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
-          Perbandingan proyeksi sinar datang dengan proyeksi sinar bias adalah konstan.
amatilah ketika kamu minum dengan gelas, menggunakan sedotan plastik. Sedotan plastik tersebut terlihat seperti patah dan lebih pendek. Mengapa hal ini dapat terjadi? Kaki yang terlihat lebih pendek dan sedotan yang terlihat patah menunjukkan salah satu sifat cahaya. Cahaya bersifat dapat dibiaskan. Amatilah Gambar 6.4 berikut.
Keterangan:
-          Sinar datang merupakan sinar yang menuju dinding pantul.
-          Sinar bias merupakan sinar yang dibiaskan setelah dibiaskan oleh dinding pantul.
-          Bidang pantul atau bidang bias merupakan bidang pembatas antara dua medium yang dapat memantulkan atau membiaskan cahaya.
-          Garis normal merupakan garis yang dibuat tegak lurus dengan bidang pantul atau bidang bias.
-          Sudut datang merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal.
-          Sudut bias merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar bias dan garis normal.
Dari Gambar 6.4(b) cahaya dibiaskan mendekati garis normal. Hal itu terjadi apabila cahaya datang dari zat yang kurang rapat menuju zat yang lebih rapat. Dalam hal itu, air lebih rapat daripada udara. Sebaliknya, jika cahaya datang dari zat yang lebih rapat ke zat yang kurang rapat, akan dibiaskan menjauhi garis normal.Contoh lain peristiwa pembiasan:
-          ikan di kolam yang jernih kelihatan lebih besar dari aslinya;
-          dasar kolam kelihatan lebih dangkal;
-          jalan beraspal pada siang hari yang panas kelihatan seperti berair. Kejadian ini disebut fatamorgana

5.      Cahaya dapat diurai menjadi berbagai warna
Cahaya yang dapat ditangkap indera manusia mempunyai panjang gelombang 380 sampai 780 nanometer. Cahaya antara dua jarak nanometer tersebut dapat diurai melalui prisma kaca menjadi warna-warna pelangi yang disebut spectrum atau warna cahaya, mulai berkas cahaya warna ungu, violet, biru, hijau, kuning, jingga, hingga merah.

B.     Pemantulan Cahaya Pada Cermin
Cermin terbuat dari kaca yang salah satu sisinya mengkilap karena diberi lapisan perak. Ada 3 jenis cemin, yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.
   

Gambar gerak cahaya pada cermin
a)      Cermin datar
Cermin datar yaitu cermin yang permukaannya datar. Bayangan benda yang nampak pada cermin disebut citra. Bayaangan cermin tidak dapat ditangkap layar, maka bayangannya disebut bayangan maya atau bayangan semu.
Sifat bayangan cermin datar adalah:
-          Sama besar
-          Berbalikan antara sisi-sisinya
-          Semu, Bayangan semu adalah bayangan yang dapat kita lihat dalam cermin, tetapi di tempat bayangan tersebut tidak terdapat cahaya pantul.
-          Jarak bayangan sama dengan jarak benda
b)      Cermin cekung
Cermin cekung adalah cermin yang bagian cekungannya mengkilap. Cermin cekung berguna sebagai pemantul pada: senter, alat dokter gigi, lampu sepeda, lampu mobil, dan lain-lain.
Sifat bayangan pada cermin cekung tergantung pada letak benda (bisa maya atau nyata).
Sifat bayangan maya:
-          Lebih besar
-          Tegak
Sifat bayangan nyata:
-          Lebih besar, bisa lebih kecil (tergantung letak benda)
-          Terbalik
C.      Pemantulan cahaya pada lensa
Lensa adalah benda bening ynag dibatasi oleh dua buah bidang lengkung. Ada 2  jenis lensa lensa cembung (konveks) dan lensa cekung (konkaf).
a.       Lensa cembunga (konveks)
Lensa cembung adalah lensa yang dapat mrngumpulkan cahaya pada suatu titik yang datang sejajar dengan lensa.

Bentuk lensa cembung ada 3:
a)      Kedua permukaan cembung (bikonveks)
b)      Hanya satu permukaan cembung (konveks)
c)      Satu permukaan cembung dan satu permukaan cekung (konfeks-konkaf)


Bayangan lensa cembung:
a)      Maya tegak benda dekat sekali dengan lensa
b)      Nyata terbalik jika benda diletakan agak jauh dari lensa



GAMBAR BAYANGAN DARI LENSA CEMBUNG


b.      Lensa Cekung
Lensa cekung bersifat menyebarkn cahaya yang melewatinya.

GAMBAR ARAH GERAK CAHAYA PADA LENSA CEKUNG


Bentuk lensa cekung ada 3macam,yaiitu:
a)      Kedua permukaan cekung (bikonkaf)
b)      Hanya satu permukaan cekung (konkaf)
c)      Satu permukaan cekung dan satu permukaan cembung (konkaf konfeks)

Dari uraian lensa cembung dan lensa cekung diatas, maka lensa cekung disebut juga lensa negatif, sedangkan lensa lensa cembumg disebut juga lensa positif,
D.    Cahaya putih dapat diurai menjadi berbagai warna
Sebenernya cahaya matahari yang terlihat putih terdiri atas banyak sinar yang berwarna warni. Ketika melewati prisma, tiap sinar dibiaskan pada arah yang berbeda. Akibatnya terlihat sinar warna-warni seperti pelangi.
Karena cahaya matahari terdiri atas macam-macam warna. Ketika mengenai meja yang berwarna merah, meja memantulkan cahaya berwarna merah. Cahaya pantul warna merah mengenai mata, sehingga menjadi berwarna merah.
Uraian cahaya yang berwarna warni-warni dapat dilihat pada pelangi. Ketika selesai hujan, banyak terdapat tetesan-tetesan air. Cahaya matahari yang menegnai tetesan-tetesan air ini akan dibiasakan. Air bertindak sebagai prisma yang membiaskan cahaya matahari menjadi berwarna-warini.
Pelangi juga bisa terjadi pada malam hari, akan tetapi sulit untuk terlihat. Sehabis hujan saan bulan purnama, sinar bulan akan dibiaskan oleh tetesan-tetesan air di udara hingga menghasilkan pelangi malam.
E.     Alat-alat optik
Alat optik adalah alat yang berupa benda bening yang digunakan untuk menghasilkan bayangan melalui pemantulan atau pembiasan cahaya. Ada banyak macam alat optik, di antaranya seperti mata, karmera, lup, mikroskop, dan teleskop.
Contoh-contoh alat optik:
1)      Mata
Mata adalah alat optik yang digunakan untuk melihat yang dimiliki oleh manusia dan hewan. Mata adalah Satu-satunya alat optik yang canggih dan bukan buatan manusia. Sifat bayangan pada mata adalah nyata, terbalik, dan dapat diperkecil. Mata memiliki bagian-bagian yang sifat dan fungsinya berbeda-beda. Berikut ini  adalah bagian-bagian mata.
-          Kornea
a.    Bersifat tembus pandang (bening).
b.    Selalu dibasahi air mata yang dihasilkan oleh kelenjar air mata.
c.    Berfungsi untuk melindungi lensa mata.
-          Iris (selaput pelangi)
a.       Iris disebut juga dengan selaput pelangi karena setiap manusia dari ras yang berbeda memiliki warna iris yang berbeda-beda pula. Ada orang yang memiliki iris berwarna hitam, coklat, biru dan hijau.
b.      Berfungsi untuk memberi warna mata
-          Pupil
a.    Pupil adalah celah lingkaran yang terdapat di tengah-tengah iris.
b.    Pupil berfungsi sebagai shutter, shutter itu yakni tempat
Jalam masuk cahaya ke dalam rongga mata
c.       Pupil dapat melebar dan dapat juga menyempit. Melebar dan menyempitnya
pupil tergantung pada intensitas cahaya yang masuk ke mata.
d.       Pupil menyempit ketika cahaya terang dan membesar ketika cahaya redup.
-           Lensa mata
a.       Lensa mata merupakan lensa cembung. Bedanya kalo lensa mata bersifat lentur sehingga dapat berubah menebal atau menipis. Kemampuan menebal atau menipisnya lensa mata disebut dengan daya akomodasi.
b.      Lensa mata dapat menebal atau menipis karena ada otot akomodasi mata
c.       Lensa mata berfungsi untuk memfokuskan bayangan supaya jatuh di retina (titik kuing)
-          Retina
a.    Retina mata fungsinya sebagai tempat jatuhnya bayangan hasil proyeksi lensa
        Mata.
b.    Retina terdiri atas bintik kuning yang peka terhadap cahaya karena mengandung
        jutaan sel saraf dan bintik buta yang tidak peka terhadap cahaya.
-          Sel saraf
a.    Sel saraf berfungsi menangkap sinyal visual dan mengirimkannya ke saraf
        Pusat pengelihatan di otak
b.    Ada dua macam sel saraf pada mata, yaitu sel batang dan selkerucut.
-           Alis Mata
a.        Terdapat di atas mata.
b.      Fungsi : mencegah masuknya keringat ke dalam mata.
-          Kelopak Mata
a.        Fungsi : menutup bola mata.
b.      Kelopak mata akan menutup jika :
·         Cahaya terlalu terang
·         Ada benda/kotoran masuk ke mata
·         Gerakan kelopak mata termasuk gerak reflek
-          Kelenjar Air Mata
a.        Terdapat pada bagian atas kelopak mata.
b.      Selalu menghasilkan air mata.
c.       Fungsi air mata :
·         Membasahi kornea
·         Melindungi mata dari kuman
·         Menjaga mata dan bagian dalam kelopak mata agar tetap sehat dan lembut
-          Bulu Mata
a.       Seperti tirai dari mata.
b.      Fungsi bulu mata :
·         Mengurangi cahaya yang masuk ke mata
·         Mencegah debu dan kotoran agar tidak masuk ke mata
2)       Kacamata
Lensa banyak digunakan sebagai kacamata. Kacamata berguna untuk menolong pengelihatan orang-orang yang mengalami cacat mata. Cacat mata ada 3 macam, yaitu
-          Cacat mata miopi (tidak dapat melihat dekat), dapat ditolong dengan lensa cekung
-          Cacat mata hipermetrop (tidak dapat melihat dekat), dapat ditolong dengan lensa cembung
-          Cacat mata presbiopi (tidak dapat melihat terlalu dekat dan tidak dapat melihat terlalu jauh), dapat ditolong dengan kacamata bifokal (cembung cekung)
-           Presbiopi (mata tua), Presbiopi adalah cacat mata yang timbul akibat daya akomodasi mata berkurang,  karena faktor pertambahan usia sehingga letak titik dekat dan titik jauh mata bergeser. Penderita presbiopi dapat dibantu dengan menggunakan kacamata berlensa rangkap (lensa positif dan negatif sekaligus).
-           Astigmatisma adalah cacat mata yang disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferis (irisan bola), melainkan melengkung pada satu bidang dari bidang yang lain (berbentuk silinder). Penderita astigmatisma dapat dibantu dengan menggunakan kacamata berlensa silindris.
3)      Teroponga
Teropong adalah alat untuk melihat benda jauh. Macam teropong antara lain:
-          Teropong bumi atau teropong medan
Teropong ini disusun oleh 3 lensa cembung, yaitu:
a.       Lensa obyektif (lensa yang menghadap benda)
b.      Lensa pembalik
c.       Lensa okuler (lensa yang dekat mata
-          Teropong bintang
Teropong bintang terdiri atas 2 lensa cembung, yaitu:
a.       Lensa obyektif
b.      Lensa okuler
4)      Mikroskop
Mikroskop diteemukan oleh AV. Leeuwenhoek, mikroskop mempunyai 2 lensa cembung, yaitu: lensa obyektif dan lensa okuler. Mula-mula lensa obyektif membentuk bayangan benda, bayangan ini lebih besar dari ukuran benda. Kemudian lensa okuler memperbesar bayangan ini sehingga terbentuk bayangan benda hingga 1000 kali.

5)      Proyektor
Proyektor adalah alat memperbesar gambar yang kemudian ditangkap layar. Cahaya menyinari slide (filem positif). Slide di letakan terbalik. Kemudian lensa membuat bayangan tegak dilayar.


6)      OHP
OHP adalah alat untuk memproyeksikan gambar atau tulisan pada layar. Gambar yang akan diproyeksikan harus difotokopi ke plastik trasparan terlebih dahulu.
7)      Kamera adalah alat optik yang memiliki mekanisme mirip dengan mekanisme kerja mata. Kamera memiliki bagian-bagian sebagai berikut.
1.    Film
2.    Lensa kamera (lensa cembung)
3.    Diafragma
4.    Pengatur fokus
5.    Pengatur kecepatan pembukaan dan penutupan layar.
Sifat bayangan kamera adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
8)      Lup adalah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa cembung (lensa positif). Lup berfungsi untuk dapat memperbesar benda-benda kecil yang masih dapat dilihat dengan mata telanjang. Sifat bayangan yang dihasilkan lup adalah maya, tegak, dan diperbesar.


Tidak ada komentar:

Posting Komentar