praktikum pemantulan cahaya
DESCRIPTION
Pemantulan cahaya, mencari fokus cermin cembungTRANSCRIPT
TUGAS INQUIRI 5
OPTIK
EKSPERIMEN FISIKA DASAR II
diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Eksperimen Fisika Dasar II
yang diampu oleh dosen: Ika Mustika Sari, S.Pd, M.Pfis
Oleh:
Kelompok 3
Achmad Rizky Nur F (1404381)
Teman sekelompok
Anti Haryanti (1404167)
Renanda Monica R (1400345)
Departemen Pendidikan Fisika
Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Pendidikan Indonesia
Bandung
2015
Perhatikan cermin datar yang dihadapanmu, coba gerakan tangan kananmu apa yang
terjadi? Sekarang tangan kirimu? Apa yang terjadi? Mengapa demikian ?
Pada cermin datar nampak bayangan yang terlihat seperti keadaan kita dalam cermin, apabila kita
menggerakan tangan kanan kita, bayangan pada cermin juga ikut bergerak, namun terlihat pada
bayangan bahwa tangan kiri kita yang bergerak. Begitu juga dengan menggerakan tangan kiri,
terlihat pada bayangan bahwa tangan kanan kita yang bergerak. Sehingga dapat dikatakan kita
melihat bayangan kita yang sama besar namun tertukar kanan atau kirinya
Pada prinsipnya, cermin memantulkan cahaya yang datang dari benda sehingga terbentuk
bayangan yang sama dengan benda .Berdasarkan Hukum Snellius bahwa sinar datang membentuk
sudut yang sama dengan sinar pantul terhadap Garis Normal dan bidang kaca (Tipler, 2004: hal
2012), maka dapat dijelaskan karakteristik bayangan pada cermin datar.
Dapatkah kalian menggambarkan bayangan yang dibentuk oleh cermin datar ? Perhatikan gambar
dibawah ini ! Ya, Dapat. Bayangan akan terletak pada jarak dan ukuran yang sama dengan benda
asli
Gambar 1.1 bayangan yang dihasilkan cermin datar
adalah sama besar dan terbalik secara horizontal
Gambar 1.3 Sebuah benda (A) dihadapkan pada cermin datar. Bayangan (A’) yang terbentuk memiliki besar dan jarak yang sama dengan benda A terhadap Cermin datar
Gambar 1.2 bayangan pada cermin datar, Kanan nampak kiri pada bayangan
Gambar 1.4 Hukum Snellius. Sudut dari sinar datang = Sudut dari sinar pantul pada cermin datar
Coba anda fikirkan bagaimana secara tehnik menggambarkan bayangan titik A yang ditimbulkan
oleh cermin datar ( misal menjadi titik A’)?
Ya, Dapat. Yaitu dengan cara menemukan titik potong pada bayangan yang dibentuk oleh garis
pantul terhadap benda.
Gambar 1.5 Gambar 1.6 Gambar 1.7
Gambar 1.5, 1.6 & 1.7 Garis-garis cahaya untuk mencari bayangan. Garis-garis tersebuh merupakan garus datang cahaya dan garus pantul cahaya. Garis pantul kemudian diteruskan, Garis yang bersinggungan merupakan letak bayangan berada.
Sekarang berdasarkan tehnik yang anda buat, tentukanlah prosedur eksperimen agar anda dapat
menentukan bayangan titik A? Lakukanlah eksperimen tersebut? Apa yang terjadi? Dapatkah
kalian membuat bayang titik A yang dihasilkan oleh cermin datar?
a. Alat & Bahan
No Nama Alat Jumlah Keterangan
1 Peniti 1
2 Milimeter Block 1 1x1 mm
3 Cermin Datar 1
4 Penggaris
5 Alat Tulis Disesuaikan
b. Prosedur Eksperimen
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Mengukur Suhu dan tekanan ruangan
3. Memasang peniti pada millimeter block
4. Menggunakan cermin datar, mencari bayangan yang dibentuk oleh peniti
5. Menggunakan penggaris, ukur jarak cermin-peniti, dan menandainya dengan alat tulis
6. Mengukur Suhu dan tekanan ruangan
7. Merapihkan alat dan bahan.
Perhatikan gambar di bawah ini , prediksikan bayangan dibentuk oleh cermin datar?
Buktikanlah prediksi anda melalui kegiatan eksperimen?
a. Alat & Bahan
No Nama Alat Jumlah Keterangan
1 Peniti 2
2 Milimeter Block 1 1x1 mm
3 Cermin Datar 1
4 Penggaris
5 Alat Tulis Disesuaikan
Cermin datar memantulkan cahaya pada benda, dan
sesuai dengan Hukum Snellius (Sudut datang sinar = sudut
pantul sinar).
Maka dapat diprediksi bahwa ukuran bayangan akan
memiliki ukuran yang sama dengan benda, serta jarak antara
cermin dengan benda akan sama dengan jarak cermin dan
bayangan. Hanya saja karena bayangan akan terbalik dengan
benda aslinya maka benda yang tadinya condong ke kiri, akan
nampak condong ke kanan pada bayangan. Dan dapat
digambarkan pada Gambar 1.8
Gambar 1.8 Bayangan yang dibentuk oleh benda 2 dimensi terhadap cermin datar, terlihat bahwa bayangan yang dibentuk ukurannya sama besar, jarak dengan cermin sama, namun terbalik secara horizontal
b. Prosedur Eksperimen
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Mengukur Suhu dan tekanan ruangan
3. Memasang 2 buah peniti pada millimeter block
4. Menggunakan cermin datar, mencari bayangan yang dibentuk oleh peniti
5. Menggunakan penggaris, ukur jarak cermin-peniti, dan menandainya dengan alat tulis
6. Mengukur Suhu dan tekanan ruangan
7. Merapihkan alat dan bahan.
Bandingkan prediksi anda dengan hasil eksperimen! (Setiap kelompok menunjukkan hasil
eksperimennya)
Gambar 1.9 Prediksi yang dibuat
Dari hasil eksperimen, dapat dikatakan sesuai dengan prediksi, karena bayangan benda sama besar, dan
jarak dari benda ke cermin = jarak cermin ke bayangan terbentuk, dan juga terbalik sisi vertical dari
benda.
Berdasarkan hasil eksperimen anda, buatlah kesimpulan pembentukan bayangan oleh cermin
datar!
Dari eksperimen yang dilakukan, dapat dinyatakan bahwa Bayangan yang dibentuk oleh suatu
benda akan memiliki ukuran dan jarak yang sama terhadap cermin datar, hanya saja memiliki
karakteristik Terbalik secara horizontal.
Gambar 1.10 Hasil Eksperimen
Jika kita memiliki dua buah cermin datar , yang dibentuk dengan membuat sudut sedemikian rupa
maka bagaimana bayangan yang terbentuk? Coba amati apa yang terjadi?
Bayangan yang nampak memiliki karakteristik yang sama besar dan memiliki jarak yang sama.
Namun nampak terdapat bayangan tambahan ketika kita memperkecil sudut yang dibentuk,
jaraknya pun relatif sama terhadap masing-masing bidang kaca.
Sehingga yang terjadi adalah adanya pemantulan cermin datar yang membentuk banyak
bayangan tiap kali kita memperkecil sudut antara dua cermin datar. Karena semakin kecilnya
sudut antara dua cermin datar, maka makin banyak pula pantulan cahaya yang terjadi antara 2
cermin, yang mengakibatkan banyaknya bayangan yang kita lihat oleh cermin
dengan menggabungkan hukum pemantulan Snellius pada cermin datar, dan memproyeksikan
bayangan yang terbentuk, maka kita dapat menentukan berapa jumlah bayangan yang terbentuk
dengan sudut tertentu. Lalu didapatkanlah persamaan yang mewakili fenomena ini adalah
𝑛 = 360
𝜃− 1
n = Jumlah bayangan ; θ = sudut antara dua cermin datar
Gambar 2.2 sebuah benda dihadapan 2 cermin datar Gambar 2.3 sebuah benda dihadap 2 cermin datar yang membentuk sudut 900 yang membentuk sudut 900. Nampak bahwa banyak bayangan yang dibentuk oleh benda
Gambar 2.1
θ
Buatlah sketsa pemantulan untuk menjelaskan hasil pengamatan anda!
Tampilkan prediksi anda secara berkelompok!
Sesuai dengan persamaan 𝑛 = 360
𝜃− 1. Maka jumlah bayangan yang akan dibentuk akan
disesuaikan dengan sudut yang dibentuk, Sebagai contoh adalah 900 maka jumlah bayangan yang
akan didapat adalah 𝑛 = 360
90− 1 = 4 − 1 = 3. Fenomena ini terjadi akibat dari pemantulan
cahaya antara dua cermin yang memungkinkan adanya bayangan tambahan.
Buktikan prediksi anda melalui kegiatan eksperimen.
a. Alat dan Bahan
No Nama Alat Jumlah Keterangan
1 Peniti 1
2 Busur 1 ±0.50
3 Cermin Datar 2
4 Penggaris ±0.05 cm
5 Alat Tulis Disesuaikan
b. Prosedur Eksperimen
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Mengukur Suhu dan tekanan ruangan
3. Meletakan cermin dan mengukur sudut cermin pada sudut tertentu dengan Busur
4. Meletakan peniti di depan cermin, lalu menghitung jumlah bayangan yang dibentuk
5. Memvariasikan besar sudut antara dua cermin, lalu menghitung jumlah bayangannya
6. Mengukur suhu dan tekanan ruangan
7. Merapihkan alat dan bahan
Ambil beberapa sudut yang berbeda, cari jumlah bayangan yang terbentuk.
θ = 900 ; n = 3 θ = 600 ; n = 5
θ = 300 ; n = 11
Apa yang dapat anda simpulkan dari hasil eksperimen ini!
Fenomena ini menunjukan bahwa semakin kecil sudut antara dua cermin, maka makin banyak pantulan
cahaya yang terjadi antara kedua cermin, sehingga makin banyak bayangan yang terbentuk pula.
Amati beberapa cermin dihadapanmu, ambilah sebuah cermin cekung! Apa yang dapat
anda jelaskan tentang cermin yang anda ambil?
Cermin cekung secara fisik nampak melengkung ke dalam
Sekarang bercerminlah dengan menggunakan cermin cekung, Coba ceritakan hasil
pengamatanmu? Mengapa demikian?
Terdapat beberapa hasil dari kegiatan ini
1. Ketika bercermin dengan cermin cekung dengan jarak yang cukup jauh, bayangan yang terbentuk
nampak terbalik, dan juga mengecil
2. Ketika kita memperpendek jarak penglihatan kita dengan cermin, nampak bayangan membesar
hingga melebihi ukuran asli mata kami, dan nampak terbalik
3. Ketika kita bercermin dengan jarak yang sangat dekat, nampak bayangan yang besar dan tidak
terbalik
Pada dasarnya, cermin cekung memiliki sifat pemantulan yang sama dengan cermin datar, perbedaannya
karena kelengkungan cermin cekung, membuat cermin ini memiliki titik pusat lingkaran (jari-jari cermin)
dan fokus, dimana nilai fokusnya adalah ½ dari Jari-jari cermin. Adanya titik fokus dan titik pusat lingkaran
ini menjadi acuan pemantulan dan pembentukan bayangan pada cermin cekung.
Apabila kita memantulkan cahaya dari benda menuju cermin
cekung, maka Hukum snellius akan tetap berlaku dan
cenderung selalu melewati titik fokus setelah dipantulkan ke
cermin cekung. Begitu pula ketika kita memantulkan cahaya
dari benda menuju cermin cekung melalu fokus, maka pantulan
cahayanya akan bersifat sejajar (garis lurus). Garis potong pada
kedua cahaya inilah yang akan menggambarkanbesarnya
bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung.
Oleh karena itu, hal yang terjadi pada pembentukan bayangan pada cermin cekung bervariasi, karakter
bayangan bergantung pada titik potong pada kedua garis pantul cahaya tersebut.
Gambar 3.3 sifat garis pantul cahaya pada cermin cekung, dan bayangan yang dibentuk
Gambar 3.1 Cermin Cekung di kehidupan nyata Gambar 3.2 Bentuk Cermin Cekung
Amati beberapa cermin dihadapanmu, ambilah sebuah cermin cembung !
Apa yang dapat anda jelaskan tentang cermin yang anda ambil?
Cermin cembung nampak melengkung ke arah luar
Sekarang bercerminlah dengan menggunakan cermin cembung, Coba ceritakan hasil
pengamatanmu? Mengapa demikian?
Ketika bercermin menggunakan cermin cembung, nampak bayangan kami dengan ukuran yang
kecil, semakin didekatkan, semakin besar bayangan yang dibentuk, namun tidak melebihi ukuran
asli benda (kami)
Pada dasarnya, cermin cembung memiliki sifat pemantulan yang sama dengan cermin datar,
perbedaannya karena kelengkungan cermin cembung, cermin ini memiliki jari-jari dan fokus,
dimana nilai fokusnya adalah ½ dari Jari-jari cermin. Adanya titik fokus ini menjadi acuan
pemantulan dan pembentukan bayangan pada cermin cekung.
Apabila kita memantulkan cahaya dari benda menuju
cermin cembung, Hukum snellius akan tetap berlaku dan
kita dapat menjadikan titik fokus dan pusat lingkaran
dapat dijadikan sebagai acuan pantulan. Ketika kita
memantulkan cahaya dari benda ke sembarang posisi pada
cermin cembung, maka garis pantulnya akan lurus dengan
titik fokus yang ada di sisi belakang cermin. Begitu pula
jika kita memantulkan cahaya dari benda ke titik C (pusat
lingkaran cermin) maka sudut sinar datangnya = 900 yang
berarti akan terpantul kembali ke sinar datang. Apabila
kita menemukan titik potong antara kedua/ketiga garis, maka kita dapat menentukan besar
bayangan yang dibuat oleh cermin cembung.
Oleh karena itu, Sesuai dengan karakteristik pembentukan bayangannya, maka cermin cembung
akan membentuk bayangan lebih kecil, tegak, dan maya akibat dari pantulan cahaya oleh cermin
cembung.
Gambar 3.4 Cermin cembung dikehidupan nyata Gambar 3.5 bentuk cermin cembung
Gambar 3.6 Sifat garis pantul cahaya pada cermin cembung dan bayangan yang dibentuk
Dapatkah kita mengukur kelengkungan cermin cekung/cembung? Dihadapan kalian ada
alat sperometer yang digunakan untuk mengukur kelengkungan cermin. Dengan
mempelajari teksbboks dan menggunakan spirometer coba anda ukur jari-jari
kelengkungan cermin? Berapa nilaianya?
Ya, dapat. Yaitu dengan menggunakan Spherometer
Cermin Cekung:
Cermin Cembung:
𝐷 = 4.8 𝑐𝑚
𝑟 = 2.4 𝑐𝑚
𝑆 = 1.37 𝑚𝑚 → 0.137 𝑐𝑚
𝑅 = 𝑟2 + 𝑆2
2𝑆
𝑅 = (2.4)2 + (0.137)2
2(0.137)
𝑅 = 5.76 + 0.187
0.274
𝑅 = 5.94
0.27
𝑅 = 22.0000 ± 0.0005 cm (pengukuran tunggal)
𝐷 = 4.8 𝑐𝑚
𝑟 = 2,4 𝑐𝑚
𝑆 = 1.29 𝑚𝑚 → 0.129 𝑐𝑚
𝑅 = 𝑟2 + 𝑆2
2𝑆
𝑅 = (2.4)2 + (0.129)2
2(0.129)
𝑅 = 5.76 + 0.166
0.238
𝑅 = 5.926
0.238
𝑅 = 22.97 𝑐𝑚 ± 0.0005 cm (pengukuran tunggal)
Berdasarkan nilai kelengkungan cermin dapatkan kalian memprediksi harga fokusnya?
Dapat, karena jari – jari kelengkungan cermin dapat dihitung dengan persamaan 𝑅 = 2𝑓 maka jika kita
telah mengetahui jari – jari kelengkungan cermin maka nilai fokusnya didapat dari persamaan 𝑅
2= 𝑓
Cermin cekung Cermin cembung
𝑓 = 𝑅
2=
22
2= 11 𝑐𝑚 𝑓 =
𝑅
2=
22.97
2= 11.48 𝑐𝑚
Coba kalian kembali melihat bayangan pada cermin cekung, gunakan jari tangan sebagai objek
benda, amati bayangannya. Coba gerakan jari tanganmu dari jarak lebih besar dari R hingga
mendekati lensa, lihat perilaku bayangan yang terjadi? Ceritakan apa yang dapat kalian amati?
Sekarang, prediksikan bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung, jika benda berjarak x > R, R
> x > f, x < f. Ceritakan bayangan yang dapat kalian amati!
a. x > R : bayangan terbalik, diperkecil dan posisinya berada di antara titik fokus dan
jari jari kelengkungan.
b. R> x>f : bayangan terbalik, diperbesar dan posisinya berada lebih jauh dari jarak
jari-jari kelengkungan.
c. x < f : bayangan tegak, diperbesar dan posisinya berada di belakang cermin.
Berdasarkan hasil eksperimenmu, coba gambarkan pembentukan bayangan oleh cermin cekung di
ketiga tempat tersebut, gunakan perbandingan skala yang sesuai di kertas berpetak! Apakah
bentuk gambar yang anda buat sama dengan hasil eksperimemen?
Ya (Terlampir)
CERMIN CEKUNG
Coba kalian kembali melihat bayangan pada cermin cekung , Letakkan benda pada
berjarak x > R, R >x >f, x < f. amati bayangan yang terbentuk.
a. x > R : bayangan terbalik, diperkecil dan posisinya berada di antara titik fokus dan jari jari
kelengkungan.
b. R> x>f : bayangan terbalik, diperkecil dan posisinya berada lebih jauh dari jarak jari-jari
kelengkungan.
c. x < f : bayangan tegak, diperbesar dan posisinya berada di belakang cermin.
Apa yang dapat anda simpulkan dari hasil eksperimen ini?
Bayangan benda yang dibentuk cermin cekung bergantung pada posisi benda terhadap cermin
cekung. Posisi benda dapat diletakan pada jarak x>R, R>x>f, dan x<f
CERMIN CEMBUNG
Berdasarkan hasil eksperimenmu, coba anda gambarkan pembentukan bayangan oleh
cermin cembung di ketiga tempat tersebut. (Terlampir)
Gunakan perbandingan skala yang sesuai) di kertas berpetak! Apakah bentuk gambar
yang anda buat sama dengan hasil eksperimen?
Ya, Sesuai
Berdasarkan prediksi anda, bagaimana bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung?
Bayangan yang akan dibentuk sesuai dengan gambar adalah Diperkecil,Tegak,Maya.
Bagaimana caranya kita mengukur bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung ?
Berdasarkan sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung, maka kita memerlukan bantuan cermin
datar untuk dapat menciptakan bayangan yang sama besar dengan bayangan yang dibentuk oleh cermin
cembung.
Apakah bayangan dapat ditangkap oleh layar? Jika tidak bagaimana cara mengatasinya?
Ya, dapat. Jika tidak dapat, maka harus dilakukan penyesuaian letak benda ataupun cermin datar.
Sketsa desain pengukurannya!
Berdasarkan sketsa yang anda buat, dapatkah kita mengukur bayangan yang dibentuk oleh lensa
cembung. Buatlah prosedurnya!
Ya, dapat (prosedur?)
Apakah sketsa yang anda buat sesuai dengan hasil eksperimen? Jelaskan!
Dari hasil eksperimen, hendaknya dilakukan sebuah perhitungan untuk menunjukkan Sb dan Sby dengan
fokus tertentu.
Kesimpulan apa yang dapat anda tarik dari eksperimen ini?
Berdasarkan hasil pengamatan, berikan kesimpulan pembentukan bayangan yang pada cermin
cekung dan cembung.
a. Cermin cekung : nyata, terbalik dan diperkecil.
b. Cermin cembung : maya, tegak dan diperkecil.
Tugas Inquiry 1
Turunkan persamaan di atas secara geometri.
Perbesaran adalah perbandingan besar antara Benda dan bayangan
1. karena bentuknya tidak berubah-ubah hanya perbesaran skala, maka tinggi benda dapat
dianggap sebagai pembanding yang tepat untuk mencari perbesaran
2. Karena jarak benda terhadap cermin pada cermin cekung memiliki perbandingan skala,
(S=S’ saat S di C) maka dapat ditulis juga bahwa perbesaran adalah perbandingan jarak
cermin ke benda dan cermin ke bayangan
Dari kedua analisis didapatkanlah
Pada sudut yang dibentuk antara garis cahaya benda ke titik C dan Garis sejajar memiliki
hubungan “Sudut saling membelakangi” maka sudutnya akan sama yaitu α
Maka kita dapat membandingkan sesuai dengan skala segitiga dengan sudut α yang dibentuk
benda, dan segitiga dengan sudut α pula yang dibentuk bayangan oleh persamaan
Segitiga benda = ACO = tan α = ℎ
𝑝−𝑅
Segitiga bayangan = CIB = tan α = − ℎ′
𝑅−𝑞 (negatif karena h’ terbalik)
Karena M = ℎ
ℎ
′ = -
𝑞
𝑝 maka
− 𝑞
𝑝= −
𝑅−𝑞
𝑝−𝑅
1
𝑝+
1
𝑞=
2
𝑅
1
𝑝+
1
𝑞=
1
𝑓
Dimana p = s dan q = s’ maka
1
𝑠+
1
𝑠′=
1
𝑓
(Sumber : Serway & Jewett Jilid 5 hal. 1011 – 1012)
A
B
Buatlah suatu rancangan eksperimen untuk menentukan fokus cermin cekung dan
cembung (pahami sifat bayangannya)!
a) Fokus cermin cekung
a. Mengukur suhu dan tekanan laboratorium sebelum bereksperimen
b. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan
c. Menyusun alat seperti sketsa rangkaian yang sudah dibuat
d. Menggeser lensa cekung untuk membentuk bayangan paling jelas yang terlihat pada
layar
e. Mengukur jarak lensa ke layar
f. Mencatat jarak lensa ke layar
g. Meletakkan lensa cekung di belakang lensa cembung pada holder yang sama dan dalam
posisi yang tetap
h. Menggerakkan posisi layar untuk membentuk bayangan paling jelas yang terlihat pada
layar
i. Mengukur jarak lensa ke layar
j. Mencatat jarak lensa ke layar
k. Mengulangi langkah d-j dengan jarak bayangan yang berbeda-beda sebanyak 5 kali
l. Membereskan alat dan bahan
m. Mengukur suhu dan tekanan laboratorium setelah bereksperimen
b) Cermin Cembung
a. Mengukur suhu dan tekanan laboratorium sebelum bereksperimen
b. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan
c. Menyusun alat seperti sketsa rangkaian yang sudah dibuat
d. Meletakan benda dengan jarak yang dapat diubah-ubah terhadap cermin
e. Mencari bayangan yang terbentuk pada cermin cembung agar sejajar dan sama
besar dengan bayangan yang terbentuk oleh cermin datar
f. Mengukur jarak benda ke cermin datar
g. Mengukur jarak cermin datar ke cermin cembung
h. Melakukan percobaan d-g dengan jarak yang berbeda
i. Mengolah grafik 1/s’ = f(1/s)
j. Mencari nilai konstanta dimana pada f(1/s) C = -1/f
k. Megukur suhu dan tekanan ruangan
l. Merapihkan alat dan bahan
Sumber Referensi
Halliday & Resnick.2015.Fundamental Of Physics 10th Edition.United States : Wiley&Sons Inc
Serway & Jewett.2014.Physics for scientist and Engineer with Modern Physics 5th
Edition.United States : Thomson Stars & Brooks/cole
Sutrisno.2013.Makalah: Fisika dasar Gelombang dan Optik [Online] http://library.um.ac.id/free-
contents/index.php/buku/detail/fisika-dasar-gelombang-dan-optik-oleh-sutrisno-12050.html
Tersedia : [7 Desember 2015]
Tipler,Paul A.2012.Physics 5th Edition. New York : W.H Freeman and Company
Utari,Setiya.2015.PPT:Fisika Optik
Universitas Gunadarma.2014.PPT:Fisika Optik [Online]: www.academia.edu/5612190/PPT_Fisika_Optik
Tersedia : [8 Desember 2015]