Gelombang Mekanik

Gelombang Mekanik (Mechanical wave)

(Pustaka Fisika). Apa itu gelombang mekanik? Gelombang mekanik adalah sebuah gamnguan atau usikan berjalan yang dalam perambatannya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses perambatan sebuah gelombang. Kajian gelombang sering dilakukan oleh para ahli ilmu kebumian, misalnya ketika suatu gempa bumi terjadi, berita dari peristiwa itu berjalan melalui permukaan bumi dalam bentuk gelombang seismik. Dengan melakukan kajian gelombang semacam ini, para ahli geofisika mempelajari struktur internal bumi dan di mana gempa bumi kemungkinan akan terjadi pada masa yang akan datang. Ada banyak contoh peristiwa gelombang dalam kehidupan kita sehari-hari. Ketika sedang menikmati ombak lautan di pantai, maka kita akan merasakan terpaan gerak gelombang. Riak-riak di kolam, bunyi musik yang kita dengar, bahkan bunyi lain yang tak dapat kita dengar, semua ini adalah fenomena gelombang.

Gelombang dapat terjadi apabila suatu sistem diganggu dari posisi kesetimbangannya dan bila gangguan itu dapat berjalan atau merambat (propagade) dari suatu daerah sistem itu ke daerah lainnya.

Tetapi, tidak semua gelombang itu termasuk gelombang mekanik. Suatu jenis lain adalah gelombang elektromagnetik, termasuk cahaya, gelombang radio, radiasi inframerah, dan ultraviolet, sinar X dan sinar gamma. Berbeda dengan gelombang mekanik, gelombang eleketromagnetik tidak memerlukan medium, gelombang ini dapat berjalan pada ruang hampa. Dan juga terdapa fenomena gelombang lainnya diantaranya adalah perilaku yang menyerupai gelombang dari partikel atomik dan partikel subatomik. Perilaku ini membentuk sebagian dari dasar mekanika kuantum, yaitu teori dasar yang digunakan untuk analisis struktur atom dan struktur molekul.

Jenis-jenis Gelombang Mekanik

Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya gelombang atas dibedakan:

1. Gelombang Transversal

Sewaktu gelombang mekanik berjalan melalui medium, partikel yang membentuk medium mengalami berbagai macam perpindahan (pergeseran), yang bergantung pada sifat gelombangnya. Misalnya yang terjadi pada gelombang dawai, jika ujung dawai atau tali yang mengalami tegangan kita goyang sedikit ke arah atas, maka goyangan itu berjalan sepanjang dawai tersebut. Bagian-bagian dawai yang berurutan mengalami gerak yang sama dengan yang kita berikan kepada ujung dawai itu, tetapi setelahnya secara berurutan. Karena pergeseran medium itu tegak lurus atau transversal terhadap arah perjalanan gelombang sepanjang medium itu, maka gelombang ini disebut gelombang transversal. Jadi, gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya saling tegak lurus dengan arah rambatnya.

Contoh lain dari gelombang transversal adalah: gelombang tali, gelombang air, dan semua bentuk gelombang eletromagnetik.

2. Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinanal adalah gelombang yang arah getarnya mempunyai arah yang sama dengan arah rambatnya. Misalnya piston, jika kita menggerakkan piston itu satu kali bolak balik, maka fluktuasi tekanan akan berjalan sepanjang medium itu. Pada waktu ini, gerakan partikel-partikel medium itu adalah gerakan bolak-balik sepanjang arah yang sama seperti arah perjalanan gelombang.

3. Gelombang Tranversal-Longitudinal

Selain itu, terdapat jenis gerakan yang berprilaku sebagai gelombang transversal sekaligus gelombang longitudinal seperti yang diperlihatkan oleh Slinky.

Masing-masing sistem tersebut mempunyai keadaan setimbang. Untuk dawai yang diregangkan, keadaan kesetimbangannya adalah ketika sistem tersebut diam, dan diregangkan sepanjang sebuah garis lurus. Dalam setiap kasus, ada gaya yang cendrung memulihkan sistem itu ke posisi kesetimbangannya bila sistem itu digeser, seperti pada gaya gravitasi yang cendrung menarik sebuah bandul menuju ke posisi kesetimbangannya yang lurus ke bawah bila bandul itu digeser. Ketiga contoh diatas mempunyai sifat yang sama yaitu:

1. dalam setiap kasus gangguan itu berjalan atau merambat dengan laju tertentu melalui medium tersebut, dinamakan laju gelombang  v (wave speed)
2. medium itu sendiri tidak berjalan melalui ruang, partikel-partikelnya masing-masing mengalami gerakan bolak-balik atau gerak turun-naik disekitar posisi kesetimbangannya, pola dari gangguan gelombang itulah yang berjalan.
3. untuk membuat salah satu sistem ini bergerak, kita harus memberikan energi dengan melakukan kerja mekanik pada sistem tersebut.

Gerak gelombang mengangkut energi dari satu medium ke daerah lainnya. Tapi satu hal yang harus dingat adalah gelombang hanya mengangkut energi, tetapi tidak mengangkut materi.

Referensi: Sears dan Zemansky, Fisika Universitas edisi kesepuluh Jilid 2.

Image: diolah dari berbagai sumber.

About these ads

Read More

GERAK HARMONIK

:

GERAK HARMONIK

1. Gerak Harmonik Sederhana      Simpangkan benda dari titik setimbangnya kemudian lepaskan dan benda akan bergerak terus menerus melewati titik setimbang membentuk bidang datar atau garis seperti di bawah dinamakan Gerak Harmonik Sederhana atau SHM (Simple Harmonic Motion) Animasi1. Gerak Harmonik Sederhana      Gerak harmonik sederhana, sederhana mungkin karena banyak penyederhanaan misal gaya gesekan udara diabaikan, sudut simpangan harus kecil dll. Jika gaya penghambat diperhitungkan gerak benda akan teredam dan tidak periodik maka konsep lebih rumit tidak sederhana lagi. 2. Hukum Hooke Animasi2. Hukum Hooke dan Energi potensial pegas      Tarik pegas dari titik setimbanya maka gaya F berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas Y atau gaya makin besar pertambahan panjang makin besar. Interaksi gaya F dilawan oleh gaya pegas F' atau aksi F dilawan sama besar oleh gaya reaksi F'.        Tanda (-) menunjukkan vektor F' berlawanan arah dengan vektor F boleh ditukar jika arah vektor F negatif maka arah vektor F' menjadi positif. Baca lengkap       Pertambahan panjang pegas (Y) boleh ditulis ΔY atau dengan variabel lain ΔX atau  Δl.  Selang usaha (ΔW) untuk pertambahan panjang pegas (ΔY) adalah:   3. SUSUNAN SERI PARALEL 4. Hukum Kekekalan Energi Gerak Harmonik Sederhana      Untuk menyederhanakan permasalahan pada posisi setimbang sebagai titik acuan dimana energi potensial pegas bernilai nol (Ep=0). Simpangkan benda yang tergantung pada ujung pegas sejauh Y, pada posisi ini sistem hanya memiliki energi potensial pegas (Ep=1/2 kY2). Kemudian lepas dan akan terjadi perubahan energi potensial (berkurangnya Y) menjadi energi kinetik benda. Pada posisi setimbang seluruh energi potensial diubah menjadi energi kinetik benda dan pada posisi simpangan terjauh energi kinetik diubah menjadi energi potensial pegas kembali dan seterusnya bergerak periodik. Gaya pemulih selalu mengedalikan gerak periodik ini dan arah gaya pemulih berlawanan dengan arah gerak pada sistem ini adalah gaya pegas (F=kY).      Menganalisa Gerak Harmonik Sederhana (SHM) berkaitan denga Gerak Melingkar Beraturan (GMB). SHM adalah seluruh variabel GMB proyeksi pada salah satu sumbu, sistem ini pada Sb Y. Ingat lagi GMB sudut tempuh (θ=ω.t), kecepatan linear (V=ω.R) arah selalu menyinggung lintasan lingkaran, percepatan sentripetal (as=V2/R) arah menuju ke pusat lingkaran gaya sentripetal (Fs=mv2/R) searah degan as.  Animasi3. Variabel Gerak Harmonik Sederhana      Proyeksi variabel GMB pada komponen vertikal sumbu Y didapat sebagai berikut. GAYA PEMULIH PADA AYUNAN SEDERHANA

Read More

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

         

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat  walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi, amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik.

Ciri-ciri gelombang elektromagnetik :
Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik adalah sebagai berikut:

1.      Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.

2.      Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

3.      Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

4.      Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

5.      Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra, sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari lewat hasil pemikiran Maxwell.

 SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Osilasi listrik.
2. Sinar matahari  menghasilkan sinar infra merah.
3. Lampu merkuri  menghasilkan ultra violet.
4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam  menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).

Inti atom yang tidak stabil  menghasilkan sinar gamma.

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

Contoh spektrum elektromagnetik

Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

  

Gelombang mikro

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

 
Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. 

Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Sinar ultraviolet 

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.

Sinar X 

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.    

 
Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh. 

Contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :

1.  
   1. Radio

Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.

1.  
   1. Microwave

Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.

1.  
   1. Infrared

Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

d.      Ultraviolet

Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.

e.      Sinar X

Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.

   

          III.      KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari keberadaannya.

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :

    * Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz

    * Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1µeV/GHz

    * Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 µeVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm). Istilah “spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang gelombang saja (320 – 700 nm)[1].

Dan beberapa contoh spektrum elektromagnetik seperti :

Radar

(Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang.

Infra Merah

Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur molekul

Sinar tampak

mempunyai panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.

Ultra ungu

dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.

Read More

Alat Optik

Cermin dan lensa serta prinsip kerjanya memberikan sarana pemahaman bagi pemanfaatannya untuk mempermudah dan membantu kehidupan manusia. Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip optik (cermin dan lensa) digolongkan sebagai alat optik.

Mata

Salah satu alat optik alamiah yang merupakan salah satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.

Bagian-bagian mata

Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke bagian belakang mata yang disebut retina. Bentuk bayangan benda yang jatuh di retina seolah-olah direkam dan disampaikan ke otak melalui saraf optik. Bayangan inilah yang sampai ke otak dan memberikan kesan melihat benda kepada mata. Jadi, mata dapat melihat objek dengan jelas apabila bayangan benda (bayangan nyata) terbentuk tepat di retina.

Lensa mata merupakan lensa yang kenyal dan fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan objek yang dilihat. Karena bayangan benda harus selalu difokuskan tepat di retina, lensa mata selalu berubah-ubah untuk menyesuaikan objek yang dilihat. Kemampuan mata untuk menyesuaikan diri terhadap objek yang dilihat dinamakan daya akomodasi mata.

daya akomodasi mata

Saat mata melihat objek yang dekat, lensa mata akan berakomodasi menjadi lebih cembung agar bayangan yang terbentuk jatuh tepat di retina. Sebaliknya, saat melihat objek yang jauh, lensa mata akan menjadi lebih pipih untuk memfokuskan bayangan tepat di retina.

Titik terdekat yang mampu dilihat oleh mata dengan jelas disebut titik dekat mata (punctum proximum/PP). Pada saat melihat benda yang berada di titik dekatnya, mata dikatakan berakomodasi maksimum. Titik dekat mata disebut juga dengan jarak baca normal karena jarak yang lebih dekat dari jarak ini tidak nyaman digunakan untuk membaca dan mata akan terasa lelah. Jarak baca normal atau titik dekat mata adalah sekitar 25 cm.

Adapun, titik terjauh yang dapat dilihat oleh mata dengan jelas disebut titik jauh mata (punctum remotum/PR). Pada saat melihat benda yang berada di titik jauhnya, mata berada dalam kondisi tidak berakomodasi. Jarak titik jauh mata normal adalah di titik tak hingga (~).

Rabun Jauh dan Cara Memperbaikinya

Orang yang menderita rabun jauh atau miopi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang jauh tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek di titik dekatnya (pada jarak 25 cm). titik jauh mata orang yang menderita rabun jauh berada pada jarak tertentu (mata normal memiliki titik jauh tak berhingga).

Rabun jauh dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa divergen yang bersifat menyebarkan (memencarkan) sinar. Lensa divergen atau lensa cekung atau lensa negatif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.

miopi dikoreksi menggunakan lensa negatif

Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami rabun jauh dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.
Di sini jarak s adalah jarak tak hingga (titik jauh mata normal), dan s’ adalah titik jauh mata (PR). Prinsip dasarnya adalah lensa negatif digunakan untuk memindahkan (memajukan) objek pada jarak tak hingga agar menjadi bayangan di titik jauh mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

Rabun Dekat dan Cara Memperbaikinya

Orang yang menderita rabun dekat atau hipermetropi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang terletak di titik dekatnya tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek yang jauh (tak hingga). Titik dekat mata orang yang menderita rabun dekat lebih jauh dari jarak baca normal (PP > 25 cm).

Cacat mata hipermetropi dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa konvergen yang bersifat mengumpulkan sinar. Lensa konvergen atau lensa cembung atau lensa positif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.

hipermetropi dikoreksi menggunakan lensa positif

Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami hipermetropi dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.

Di sini jarak s adalah jarak titik dekat mata normal (25 cm), dan s’ adalah titik dekat mata (PP). Prinsip dasarnya adalah lensa positif digunakan untuk memindahkan (memundurkan) objek pada jarak baca normal menjadi bayangan di titik dekat mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

Kaca Pembesar

Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas.

Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Untuk mendapatkan bayangan semacam ini objek harus berada di depan lensa dan terletak diantara titik pusat O dan titik fokus F lensa. untuk menghasilkan bayangan yang diinginkan, lup dapat digunakan dalam dua macam cara, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tidak berakomodasi.

Lup dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan. Agar mata berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk harus tepat berada di titik dekat mata (s’ = s_n = jarak titik dekat mata).

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum adalah

Dimana P adalah perbesaran lup, s_n adalah jarak titik dekat mata (s_n = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

Menggunakan lup dalam keadaan mata berakomodasi maksimum membuat mata menjadi cepat lelah. Agar mata relaks dan tidak cepat lelah, lup digunakan dalam keadaan mata tidak berakomodasi. Untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan dalam keadaan mata tidak berakomodasi, bayangan yang terbentuk harus berada sangat jauh di depan lensa (jarak tak hingga). dalam hal ini objek harus berada di titik fokus lensa (s = f).

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata tidak berakomodasi adalah

Dimana P adalah perbesaran lup, s_n adalah jarak titik dekat mata (s_n = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

Mikroskop

Perbesaran bayangan yang dihasilkan dengan menggunakan lup yang hanya menggunakan sebuah lensa cembung kurang maksimal dan terbatas. Untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar diperlukan susunan alat optik yang lebih baik. Perbesaran yang lebih besar dapat diperoleh dengan membuat susunan dua buah lensa cembung. Susunan alat optik ini dinamakan mikroskop yang dapat menghasilkan perbesaran sampai lebih dari 20 kali.

Sebuah mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung (lensa positif). lensa yang dekat dengan objek (benda) dinamakan lensa objektif, sedangkan lensa yang dekat mata dinamakan lensa okuler. Jarak fokus lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa objektif.

mikroskop dan bagian-bagiannya

pembentukan bayangan pada mikroskop

Objek yang ingin diamati diletakkan di depan lensa objektif di antara titik F_ob dan 2F_ob. Bayangan yang terbentuk oleh lensa objektif adalah I₁ yang berada di belakang lensa objektif dan di depan lensa okuler. Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan I₁ akan menjadi benda bagi lensa okuler dan terletak di depan lensa okuler antara pusat optik O dan titik fokus okuler F_ok. Di sini lensa okuler akan berfungsi sebagai lup dan akan terbentuk bayangan akhir I₂ di depan lensa okuler. Bayangan akhir I₂ yang terbentuk bersifat maya, diperbesar, dan terbalik terhadap objek semula.

Perbesaran yang dihasilkan mikroskop adalah gabungan dari perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Perbesaran lensa objektif mikroskop adalah

Dimana P_ob adalah perbesaran lensa objektif, s’_ob adalah jarak bayangan lensa objektif dan s_ob adalah jarak objek di depan lensa objektif.

Adapun perbesaran lensa okuler mikroskop sama dengan perbesaran lup, yaitu sebagai berikut.

untuk mata berakomodasi maksimum

untuk mata tidak berakomodasi

Dimana P_ok adalah perbesaran lensa okuler, s_n adalah jarak titik dekat mata (untuk mata normal s_n = 25 cm), dan f_ok adalah jarak fokus lensa okuler.

Perbesaran total mikroskop adalah hasil kali perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Jadi,

P = P_ob × P_ok

Hal-hal penting yang perlu diketahui berkaitan dengan mikroskop:

(1)jarak antara lensa objektif dan lensa okuler disebut juga panjang tabung (d). panjang tabung sama dengan penjumlahan jarak bayangan yang dibentuk lensa objektif (s’_ob) dengan jarak benda (bayangan pertama) ke lensa okuler (s_ok).

d = s’_ob + s_ok

(2)menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum berarti letak bayangan akhir berada di titik dekat mata di depan lensa okuler. Jadi, dapat dituliskan

s’_ok = −s_n

(3)menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi berarti jarak benda di depan lensa okuler (s_ok ) berada tepat di titik fokus lensa okuler (f_ok). Jadi, dapat dituliskan

s_ok = f_ok

Teropong Bintang

Bintang-bintang di langit yang letaknya sangat jauh tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Teropong atau teleskop dapat digunakan untuk melihat bintang atau objek yang letaknya sangat jauh.

Teropong terdiri atas dua lensa cembung, sebagaimana mikroskop. Pada teropong jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada jarak fokus lensa okuler (f_ob > f_ok). Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi agar tidak cepat lelah karena teropong digunakan untuk mengamati bintang selama berjam-jam. Dengan mata tidak berakomodasi, bayangan lensa objektif harus terletak di titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, panjang teropong (atau jarak antara kedua lensa) adalah

d = f_ob + f_ok

dimana f_ob adalah jarak fokus lensa objektif dan f_ok adalah jarak fokus lensa okuler.

Adapun perbesaran P yang dihasilkan oleh teropong adalah

Read More

OPTIKA GEOMETRI

OPTIKA GEOMETRI

Optika merupakan cabang fisika yang mempelajari cahaya.  Bahasan mengenai optika terbagi menjadi dua yaitu :
1. Optika Geometri (membahas fenomena pemantulan dan pembiasan)
2. Optika Fisis (membahas fenomena polarisasi, difraksi dan interferensi)

Seperti telah diketahui cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang bergerak dengan kecepatan tiga ratus ribu kilometer tiap detik dalam ruang hampa udara ( tanpa medium ).  Kita dapat melihat benda-benda disekitar karena pantulan cahaya dari benda itu.

Yang dibahas :

1.                   cermin (datar, cekung,cembung)

2.                   lensa (tebal,tipis)

3.                   prisma.

Maya artinya :  tidak bisa ditangkap layar, dibelakang cermin

Nyata artinya : bisa ditangkap layar, di depan cermin

Persamaan umum cermin :

  f = ½ R

s    = jarak benda ke cermin

s’   = jarak bayangan ke cermin

f     = jarak titik fokus

R    = jari-jari kelengkungan

M = perbesaran bayangan = magnify

h    = tinggi benda

h’ = tinggi bayangan

3 sinar istimewa pada cermin cekung :

1. sinar // sbut dipantulkan ke fokus
2. sinar dari fokus dipantulkan // sbut
3. sinar melewati R dipantulkan kembali ke R.

Langkah2 menggambar ;

1 Sumbu utama,

2 Cermin,

3 tentukan titik R pada sumbu utama

4 tentukan titik F,

5 tentukan tinggi dan posisi benda s,

6 gambarkan dua Sinar Istimewa,

7 temukan ketemu s’

LKS :  dikerjakan dan ditulisk

Sebuah benda tingginya 2 cm terletak 4 cm didepan cermin datar.

a. tentukan letak bayangan dengan menggunakan gambar (hk pemantulan)

b. tentukan letak bayangan dengan menggunakan metode rumus

c.  sifat bayangan.

Sebuah benda tingginya 1 cm terletak 2 cm didepan cermin cekung yang mempunyai jari-jari kelengkungan 6.

d.  tentukan letak bayangan dengan menggunakan gambar (hk pemantulan)

e.  tentukan letak bayangan dengan menggunakan metode rumus

f.   sifat bayangan.

 

Sebuah benda tingginya 2 cm terletak 4 cm didepan cermin cembung

g. tentukan letak bayangan dengan menggunakan gambar (hk pemantulan)

h. tentukan letak bayangan dengan menggunakan metode rumus

i.  sifat bayangan.

Cermin Cembung

Disebut pula cermin negatif

Bersifat divergen (menyebarkan cahaya)

Sifat bayangan yang dibentuk :

- selalu maya

- selalu diperkecil

- selalu dibelakang cermin

”sinar-sinar sejajar sumbu utama cermin cembung dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus di belakang cermin”

”sinar-sinar menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali berimpit dengan sinar datang”

Contoh soal.

Sinar-sinar sejajar sumbu utama pada cermin cembung dipantulkan seolah-olah berasal dari sebuah titik yang teletak 1 meter di belakang cermin, jika benda yang tingginya 2 meter terletak 4 meter di depan cermin, tentukanlah

- letak bayangan

- tinggi bayangan

- perbesaran

PEMBIASAN ;

Proses perubahan arah cahaya karena melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.

Kerapatan optik dinyatakan dengan indeks bias.  Indeks bias terbagi menjadi dua indeks bias mutlak dan indeks bias relatif.

Indeks bias mutlak :

.n_x  = indek bias mutlak medium

.c   = cepat rambat cahaya di ruang hampa

.c   = 3 x 10^{8 m}/_s

.v_x  = kecepatan cahaya dalam medium

Indeks bias relatif :

n  = indek bias mutlak medium

c  = kecepatan cahaya di ruang hampa 3x10^{8  m}/_s

v  = kecepatan cahaya dalam medium

n_1-2 =  indek bias relatif med 1 thd med 2

n_2-1 =  indek bias relatif med 2 thd med 1

Hukum pembiasan (Willebrord Snellius)  1621

I.   sinardatang, sinar bias, garisnormal, bidang batas terletak pada satu bidang datar

II.  dua poin yaitu :               

Ø  sinar dari medium rapat ke renggang dibiaskan menjauhi garis normal

Ø  dari renggang ke rapat dibiaskan mendekati garis normal

n₁ = indek bias mutlak medium pertama

n₂ = indek bias mutlak medium kedua

q₁  = sudut datang

q₂ = sudut bias

Contoh soal : (pr)

1.    Kecepatan cahaya di dalam kaca 2 x  10^{8 m}/_s berapakah indek bias mutlak kaca?

2.    Berapa indeks bias relatif kaca terhadap air ?

3.    Berapa indeks bias relatif air terhadap kaca ?

4.    Sudut seberkas sinar datang dari udara ke air sebesar 45° terhadap garis normal, tentukan besar sudut biasnya jika indek bias mutlak air 4/3 .

5.    Kecepatan cahaya di dalam kaca 1,5 x  10^{8 m}/_s berapakah indeks bias mutlak kaca?

Pemantulan sempurna ;

Syarat terjadi pemantulan sempurna adalah :

1.sinar datang dari medium rapat ke renggang

2.sudut datang lebih besar sudut batas, yang dimaksud sudut batas adalah sudut datang yang menyebabkan sinar tidak dibiaskan atau tidak dipantulkan.

3.Sudut kritis atau sudut batas yaitu, sudut datang yang menghasilkan sinar tidak dibiaskan atau tidak dipantulkan (teta 2 = 90 derajat)

LENSA TEBAL

Yaitu medium dengan indeks bias tertentu dan jari-jari tertentu.

Persamaan pembentukan bayangan pada lensa tebal sebagai berikut :

.n_m    = indeks bias medium

.n_L      = indeks bias lensa

.s      = letak benda

.s’     = letak bayangan

.R     = jari-jari

.f      = jarak fokus

 LENSA TIPIS

Lensa tipis mempunyai bagian-bagian tertentu yaitu pusat lensa (vertex), terdapat dua jari-jari kelengkungan dan dua titik fokus. Harga jari-jari tergantung jenis lensanya.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Persamaan pembuatan lensa tipis sebagai berikut ;

Sedangkan persamaan pembentukan bayangan pada lensa tipis sama dengan cermin.

jika letak bayangan dan benda sepihak maka bayangan maya

jika letak bayangan dan benda tidak sepihak maka bayangan nyata (bisa ditangkap layar)

Lensa tipis mempunyai kekuatan lensa, kekuatan lensa dengan satuan dioptri berbanding terbalik dengan jarak fokus. Semakin kecil jarak fokus maka semakin kuat lensa itu.

.p = kuat lensa (dioptri)
.f = jarak fokus dalam meter
.1 = satu



Soal :

1. Lensa bikonveks terbuat dari kaca dengan indeks bias mutlak 1,5. jika indeks bias medium udara   1   tentukan jarak fokus lensa bila jari-jari kelengkungan 15 cm.

2. Tentukan jarak fokus lensa pada nomer 1 diatas jika lensa dimasukkan dalam medium air yang indek biasnya 4/3.

3. Lensa bikonkaf terbuat dari intan dengan indeks bias 2. Jika jari jari kelengkungannya 3cm, tentukan jarak fokus lensa di udara.

4. Tentukan jarak fokus lensa jika lensa dimasukkan dalam air.

5. Lensa Plankonkaf mempunyai jari-jari 5 cm, tentukan jarak fokus lensa tersebut jika lensa terbuat dari kaca.

6. Sebuah benda terletak 10 cm didepan lensa bikonveks yang mempunyai jarak fokus 15 cm. Tentukan letak bayangan dan sifat bayangan yang terjadi.

7. Tentukan jarak benda jika bayang terjadi 5 cm dibelakang lensa yang terbuat dari kaca dengan jarak fokus 10 cm.


Lensa Gabungan

Read More