CBR Gelombang Optik [PDF]

Citation preview

Identits Buku Judul Buku Penulis Penerbit Tahun Terbit Jumlah halaman ISBN



: FISIKA UMUM 2 : Drs. Mulyatno, M.Si : Universits Terbuka : 2002 : 6.44 : 979-689-448-3



GETARAN seperti kita ketahui bila sebuah benda dikenai suatu gaya, maka bnda tersebut akan mengalami sebauh pergeseran atau simpagan. Bila gaya tersebut bervariasi dengan waktu maka kecepatan dan percepatan berubah dengan waktu. Jnis gerakan yang khusus terjadi bila gaya yang bekerja sebanding dengna pergeseran dari posisi setimbang dan bila gaya yang bekerja selalu menuju possi setimbang, maka gerakannya akan bolak balikmelalu titik tersbut. Hal ini disebut dengan gerakan yan gperiodik atau berosilasi. Getaran Harmonis Suatu Prtikel dikatakan mempunyai gerakan (getaran) harmonis sepanjangsumbu x,bila berdasarkan fungsi waktu sesuai dengan persamaan berikut. x = A cos (  t +  ) Periode T adalah waktu yang diperlukan untuk satu siklus gerakan dan sesuai dengan persamaan: T=



2π ω



Sedangan frekuensi f adalah kebalikan dai periode yaitu banyaknya osilasi atau getaran persatuan waktu, maka f=



1 2π = T ω



Satuan frekuensi adalah siklus/s atau hertz (Hz). Dari dua persamaan diatas =



2π = 2f T



Dengan satuannya adalah rad/s. Berdasarkan hubungan diatas , maka kecepayan v partikel pada getaran harmonis adalah



v=



dx = -A sin (  t +  ) dt



Dan perepatannya adalah a=



dv = -A2 cos (  t +  ) = -2 x dt



Karena harga sinus dan cosinus antara  1, maka v maks = A a maks = A2 Getaran harmonis mempunyai sifat sebagai berikut: 1. Simpangan, kecepatan dan percepatan mempunyai bentuk sinusoida dengan waktu tetapi tidak sepasa. 2. Percepatan partikel sebanding dengan simpangan tetapi berlawanan arah. 3. Frekuensi dan periode gerakan tidak tergantung dengan amplitudo. Ayunan Sederhana Ayunan sederhana merupakan salah satu kondisi dari osilasi atau getaran harmonis. Susunan sistem ini terdiri dari suatu benda (bola) yang mempunyai massa m digantung dengan benang yang panjangnya L, bila bola digerakkan sehingga membentuk sudut  yang kecil dengan titik seimbang, maka karena gaya gravitasi bola akan secara terus menerus berayun melalui titik kesetimbangan sesuai dengan persamaan F1 = -mg sin  = m



d2 s dt 2



Superposisi dua getaran Seperti diketahui ada persman getaran harmonis bahwa fasa gerakan untuk membandingkan dua getaran. Dalam mengkombinasi dua getaran terdapat istilah superposisiyaitu peristiwa dua atau lebih getaran yang mempunyai resultan untuk setiap titik merupakan jumlah aljabar dari fungsi getaran tersebut bila berdiri endiri. Getaran yang sesuai dengan prinsip tersebut adalah getarna linear, sedangkan yang tidak sesuiai disebut getaran non linear. Akibat prinsip superposisi ini satu sama lain getaran akan saling mmnguatkan yang disebut interferensi konstruktif dan sebaliknya saling melemahkan yang disebut interferensi distruktif. Energi Getaran



Untuk memberikan gambaran energi yang terdapat dalam pristiwa getarn dapat dilihat dalam pristiwa yang terjadi dalam pegas. Bila pristiwa terebut tersebut dianggap tidak ada friksi (gesekan) pada permukaan dan m adalah massa beban , maka energi kinetik yang terjadi adalah K = ½ mv2 dan bila digunakan harga v maka Ek =



1 m2 A2 sin2 (t + ) 2



Sedangkan energi potensial adalah sebanding dengan perpanjangan x , sehingga energi potensialnya U = ½ kx2, dengan k adalah konstanta pegas. Bila digunakan harga x maka U==



1 k A2 cos2 (t + ) 2



GELOMBANG seperti halnya getaran, tiga sifat fisi dari grlombang yang penting adalah 1. Panjang gelomban yaitu jarak antara 2 titik pada gelombang tersebut yang mempunyai sifat identik 2. Frekuensi yaitu jumlah gelombang persatuan waktu 3. Kecepatan gelombang yag merambat tergantung dari medium yang dilalui Jenis Gelombang Berdasarkan perambatannya gelombang terbagi atas dua jenis yaitu gelombnag transversal dan gelombang longitudinal. Gelomban transversal adalah gelombang dimana partikel dari medium bergrak dengan arah tegak lurus dengan arah kecepatan gelombang. Sedangkan gelombang longitudinal adalah gelombang dengan partikel dari medium bergerak searah dengan arah kecepatan gelombang. Pemantulan dan Transmisi Gelombang\ Ketika gelombang merambat mencapai pada suatu batas, maka sebagian atau seluruhanya gelombang tersebut akan diantulkan. Dalam peristiwa pemantulan dapat terbagi atas dua jenis yaitu pulsa gelombang berlawanan atau dikatakan tidak sefasa. Hal ini terjdi karena ketika pulsa mencapai dinding, tali akan menghasilkan gaya keatas pada dinding.sesuai dengan hukum Newton III , maka pada dinding akan dihasikan gaya reaksi yaitu besarnya sama tetapi arahnya belawanan (kebawah). Gelombang Pada Tali Gelombang yang merambat atau bergerak pada tali termasuk gelombang mekanik dimana percepatannya tergantung dari sifat medium yang dilalui. Maka kecepatannya v adalah `



v=



√



F μ



Dimana F adalah gaya/tegangan pada tali (Newton) dan  adalah massa persatuan panjang (kg/m).



Interferensi Gelombang Interfep=rensi gelombang merupakan proses atau akibat yang disebabkan oleh dua gelombang bergerak secara bersamaan melalui suatu media. Sebagai gambaran misalkan dua buah gelombang merambat kekana yang mempunyai frekuensi , panjang gelombang dan amplitudo sama tetapi berbeda fasa, maka masing masing fungsi gelombang dapat ditulis sebagai berikut : ❑ y = (2A0 cos 2 sin (kx - t - )



OPTIKA GEOMETRI Pemantulan Cahaya Pada Cermin Berdasarkan bentuk geometrinya terdapat 3 jenis cermin yaitu 1. Cermin datar 2. Cermmin cekung 3. Cermin cembung Pada cermin datar ini , sinar sinar yang dipantulkan bila secara diagram diperpanjang kebelakang , maka akan berpotongan di sbuah titik dibelakang cermin yang disebut dengan bayangan (P’). Sifat suatu bayangan dapat dinyatakan secara nyata atau maya.. pada bayangan nyata, sinar mellui titik bayangan.sedangkan pada bayangan mayam sinar seolah olah terpancar dari titik bayangna. Sifat bayangan pada cermin datar selalu 1. Maya dan tegak 2. Jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) selalu sama 3. Tinggi benda (h) sama denganbayangan (h’) h' 4. Perbesarannya M = =1 h 5. Terjadi proses pembalikan kanan kiri antar benda dan bayangan Cermin cekung (konkav) merupakan cermin yang jari-jari kelengkungannya kearah dalam atau searah dengan benda (objek). Cermin cekung disebut sebagai pengumpul sinar (konvergen). Dalam crmin berlaku persamaan seperti berikut: 1 1 1 2 + = = s s' f R



dan



M=



h' s' =h s



Dalam cermin cekung jalan sinar ada tiga cara yaitu 1. Sinar sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus (F) 2. Sinar melalui titik fokus F akan dipantulkan sejajar sumbu utama 3. Sinar melalui titik C akan dipantulkan kembali melalui titik C tersebut Dalam cermin cembung jalan sinar sebagai berikut: 1. Sinar sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah olah beraal dari titik fokus F 2. Sinar menuju titik fokus F akan dipantulkan sejajar sumbu utama 3. Sinar mrnuju titik C akan dipantulkan kembali melalui titik c itu sendiri. Pembiasan Cahaya Pada Lensa Lensa merupakan medium transparan (tembus cahaya) yangdibatasi oleh dua permukaaan pembias. Lens digunakan untuk memproleh bayangan dengan cara pembiasan yang banyak digunakan dalam peralatan optik, misalnya kamea,teleskop, mikroskop, dan lain-lain. Berdasarkan bentk permukaan biasnya jenis dari lensa bermacam-macam dan yang banyak yang digunakan adalah bikonveks (dua cembung) dan bikonkav (dua cekung). Sinar bias pada lena cembung berlaku aturan seagai berikut: 1. Sinar ejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju ttitik fokus 2. Sinar menujutitik fokus akan dibiaskna sejajar umbu utama 3. Sinar melalu pusat lensa akan diteruskan melalui tittik tersebut Untuk lensa cekung hampir identik dengan peristiwa pada ensa cembung yaitu: 1. Sinar sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah dari titik fokus 2. Sinar menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama 3. Sinar melalui pusat lensa akan meneruskan melalui titik tersebut Posisi dan sifat bayagan dapat ditentukan dengan menggambar dua dari tiga ketentuan mengenai sinar bias tersebut atau berdasarkan persamaan berikut: 1 1 1 1 1 + + = (n – 1) = R R s s' f 1 2



(



)



Dengan n adalah indeks bias lensa, sedangkan R1 dan R2 adalah jari-jari kelengkungan permukaan 1 dan 2. Kombinasi Lensa Bila suatu sistem terdiri dari dua lensa atau lebih, maka bayangan akhir dari sisitem tersebut ditentukan seolah-olah lensa penyusun sistem tersebut berdiri sendiri. Misalkan sistem terdiri dari dua lensa, maka bayangan pertaa di hitung dengan menganggap lensa kedua tidak ada, selanjutnya bayangan lensa pertama sebagai benda (objek) lensa kedua, bayangan lensa kedua merupakan bayangna akhir sistem. Bila bayangna lensa pertama jatuhnya disebelah kanan lensa kedua, maka bayangan ini sebagai benda (objek) maya lens kedua.prosedur terseebut juga dikembangkan untuk suatu sistem yang terdiri dari beberapa lensa. Perbesaran merupakan hasil perkalian dari perbesarran masing-masing lensa : M = M1 M2 M3... Untuk sistem yang terdiri dari dua lensa, maka persamaan yang berlaku :



1 1 1 1 1 + + = = f1 f2 s s' f



(



)



Dengan s adalah jarak benda dan s’ adalah jarak bayangan sistem (=jarak bayangan lensa kedua), sedangkan f1 dan f2 adalah fokus lensa pertama dan kedua, jadi f merupakan fokus dari sistem (gabungan dari dua lensa tersebut). Pembiasan Cahaya oleh Prisma Satu sinar putih dilewatkan pada prisma dan seperti diketahui bahwa sinar putih sebenarnya terdiri atas beberapa gelombang , maka setelah melalui prisma, sinar putih tersebut akan terurai menjadi warna-warna penyusunnya yitu jingga, merah, kuning, hijau, biru dan ungu, peristiwa ini disebut dispersi.Pada prisma berlaku persamaan: 1 sin (∅ +δ min ) 2 n= 1 sin ∅ 2 Dimana n adalah indeks bias prisma,  adalah sudut puncak prisma, dan min adalah sudut defiasi minimum. PERALATAN OPTIK Pada umumnya peralatan optik digunakan agar kita dapat mellihat dengan baik. Alat optik yang paling dekat dengan kita adalah mata. Mata tidak hanya terdapat pada manusia teteapi juga pada binatang. Karena mata ini terusun dari satuan-satuan yang berbentuk tabung (omatidia) yang tiap satuan mempunyai lensa, sel-sel retina dan serabut-serabut saraf sendiri yang disusun sedemikian sehingga berbentuk permukaan bola. Mata dan Kacamata Mata pada manusia disebut kamera karena fungsi mata seperti kamera yaitu mengumpulkan cahaya dan menghasilkan bayangan yang tajam. Bagian depan dari mata merupakan memberan yang kuat dan tembus cahaya disebut kornra. Bagian belakang kornea tersiri dari cairan bening (aqueous humor), celah yang dapat berubah-ubah (iris dan pupil ), dan lensa kristal. Iris merupakan bagian dari mata yng mempunyai warna khusus dan merupakan diafragma yang mengatur ukuran pupil yang berarti mengatur cahaya yang masuk kedalam mata. Pada saat intensitas cahaya rendah pupil diperlebar sebaliknya bila intensitas tinggi pupil diperkecil. Cahaya yang menuju mata difokuskan oleh sistem kornea dan lensa sehingga jatuh dipermukaan belakang dari mata yang disebut retina. Retina terdiri atas serabut saraf yang terdiri dari jutaan jutaan struktur sensor yang disebut batang dan kerucut. Bayangan optik yang diterima retina akan akan diteruskan keotak melalui saraf , benda (objek) dapat diamati dengan jelas bila bayngan tepat jatuh fi retina, yang mengatur agar bayangna benda jatuh di retina adalah lensa kristal. Mata berakomodasi terhadap objek pada jarak yang berbeda-beda dengan mengubah kelengkungan sisi depan lensa tersebut.



Keabnormalan pada mata dapat diperbaiki atau di koreksi dengan kacamata, kontak lensa atau operasi. Bila dalam kadaan mata rileks menghasilkan bayangan objek dibelakang retina (dikarenakan daya bias terlalu lemah), mata yang demikian dinamakan pelihat jauh atau hiperopi dan untuk koreksi diutuhkan lensa positif atau lensa cembung (lensa konvergen). Sebaliknya jika bayangan jatuh didepan retina disebut pelihat dekat atau myopia yang dapat dikoreksi dengan lensa negatif atau lensa cekung (lensa divergen), kelainan lainnya adalah astigmatisma yaitu cahaya dari sumber titik menghasilkan bayangan garis diretina. Hal ini sebabkan oleh bentuk tidak simetris pada kornea atau lensa dan dapat diperbaiki atau dikoreksi dengan lensa yang mempunyai kelengkungan berbeda pada dua arah tegak lurus. Presbiopia merupakan kelainan mata disebabkan daya akomodasi berkurang karena melemahnya otot siliar san pengersan lensa yang dapat diperbaiki dengan lensa cembung (konvergen). Kelainan yang tidak dapat diperbaiki dngan kacamata adlah katarak yaitu sebagian atau selirih lrnsa menjadi tidak tembus cahaya, kondisi ini dapat diperbaiki dengan operasi. Kekuatan lensa yang dipergunakan dalam perbaikan kelainan pada penglihatan atau 1 alat optik lainnya tidak menggunakan panjang fokus teteapi dioptri yaitu daya lensa (P) = , f dimana f dalam satuan meter. Kaca Pembesar (Lup) Bila benda didekatkan melewati titik dekat, maka bayangan yang ditangkap retina menjadi kaur,. Pada umumnya letak titik dekat manusia akan berubah menurut umurnya. Bila sebuah lensa konvergen dengan jarak fokus f diletakkan didepan mata dan benda diletakkan paada fokus dari lensa tersebut maka lensa akan membentuk bayangan maya , tegak dan diperbesar. Dan perbesaran sudut m adalah /0, maka perbesaran memenuhi persamaan : 25 M=1+ dimana f adalah fokus kaca pembesar dalam cm. f Teropong Peralatan optik ini mempunyai fungsi untuk melihat benda-benda besar pada jarak jauh. Secara prinsip teropong terdiri atas dua lensa cembung (konvergen) yaitu lensa obyektif untuk membentuk bayangan nyata dari objek dan lensa kedua disebut lensa okuler untuk memperbesar bayangan yang dibentuk dari bayangan objektif. Kedua lensa disusun sedemikian sehinnga lensa objektif membentuk bayangan nyata , diperkecil dan terbalik dan diusahan jatuh pada fokus dari lensa okuler (prinsip kaca pembesar). Bayangan I 1 dari lensa objektif terbentuk pada titik fokus dibelakang lensa objektif, sehingga jarak kedua lensa tersebut adalah jumlah fo dan fe yang merupakan panjang teropong tersebut. F0 merupakan okus lensa okuler. Sebagai akhir bayangan (I2) adalah terbalik dan diperbesar. Perbesaran dalam sistem ini adalah: fO h' /f e θ m= = =' θ0 −h /f O fe



Mikroskop Fungsi mikroskop adalah untuk melihat benda-benda kecil dari dekat. Lensa objektif mempunyai panjang fokus yang pendek (fo < 1 cm) danlensa okuler mempunya panjang fokus fe beberapa cm. Kedua lensa berjarak L yangleebih besar daripd fO maupun fe . benda (objek) diletakkan pada fokus lensa objektif, sehingga membentuk bayangan nyata dan terbalik di I1 dan diusahakan jatuh pada fokus lensa okuler. Lensa okuler berperinsip sebagai lensa pembesar (lup), sehingga membentuk bayangan maya, terbalik dan diperbesar bila dibandingkan dengan benda awal. Pebesaran pada mikroskop adalah dapat didekati dengan L 25 M = MI m = fe f e



( )



Kelebihan Buku 1. Bahasa yng digunakan mudah dipahami 2. Materi yang disajikan buku FISIKA UMUM 2 lengkap dengan rumus, gambar, contoh soal dan latihan 3. Kekurangan Buku 1. Cover dan kertas sudah kusam sehingga tidak menarik pembaca untuk membacanya 2. Tidak terdapat refrensi 3.