Cahaya

Cahaya adalah salah satu bentuk gelombang. Cahaya dapat merambat di ruang hampa udara karena termasuk jenis gelombang elektromagnetik. Jika cahaya mengenai suatu benda, seperti halnya gelombang mekanik, cahaya tersebut dapat dipantulkan dan dibiaskan. Bayangan terjadi karena adanya cahaya. Cahaya merupakan salah satu bentuk gelombang. Cahaya dapat merambat tanpa medium termasuk jenis gelombang elektromagnetik.

Sifat-sifat cahaya :

• Dapat merambat di ruang hampa
• Cepat rambat cahaya di ruang hampa (Vakum) adalah 3 x 10 8m/s
• Dapat dipantulkan bila menyentuh dinding penghalang
• Dapat bersilangan tanpa mengganggu kecepatannya
• Dapat diblaskan bila cepat rambat atau panjang gelombangnya berubah
• Dalarm medium yang serba sama, cahaya nerambat menurut garis lurus.

A. Bayangan Benda
Jika sebuah benda tidak tembus cahaya dikenai cahaya, di belakang benda tersebut akan terbentuk dua bayangan, yaitu bayangan inti dan bayangan kabur. Bayangan inti disebut umbra dan bayangan kabur disebut penumbra.

• Bayang-bayang inti (umbra), yaitu bayang-bayang gelap di belakang benda tidak tembus cahaya yang sama sekali tidak dilalui cahaya
• Bayang-bayang tambahan ( penumbra ), yaitu bayang-bayang gelap di belakang benda tidak tembus cahaya, yang masih dilalui cahaya.

Gerhana bulan total terjadi karena Bulan masuk ke dalam bayang-bayang umbra Bumi. Pada gerhana matahari total, sebagian tempat di Bumi masuk ke dalam bayangbayang umbra bulan.

B. Pemantulan Cahaya
Pemantulan teratur terjadi pada benda yang tidak tembus cahaya dan permukaannya rata.

Cermin merupakan suatu benda yang permukaannya sangat halus dan rata sehingga hampir semua cahaya yang datang padanya dapat dipantulkan.
Hukum Pemantulan Cahaya adalah :

• Berkas sinar datang, garis normal dan berkas sinar pantul terletak pada sebuah bidang datar
• Besarnya sudut datang selalu sama dengan besarnya sudut pantul.

Macam-macam pemantulan cahaya
Cermin datar memiliki permukaan yang rata dan licin, sedangkan permukaan papan triplek

kasar atau tidak rata. Hal tersebut menyebabkan sinar pantul pada cermin datar menghasilkan berkas yang sejajar menuju suatu arah tertentu. Sebaliknya, permukaan triplek tidak rata, penuh tonjolan, dan lekukan yang menyebabkan sinar pantul tidak menuju ke satu arah tertentu, tetapi menuju berbagai arah secara tidak teratur.

• Pemantulan teratur adalah pemantulan cahaya yang terjadi pada permukaan benda yang halus (rata)
• Pemantulan tidak teratur (difus atau baur) adalah pemantulan cahaya yang terjadi pada permukaan benda tidak rata (kasar).

Pemantulan cahaya pada cermin datar
Ketika kaita bercermin, bayangan kita tidak pernah dapat dipegang atau ditangkap dengan

layar. Bayangan seperti itu disebut bayangan maya atau bayangan semu. Bayangan maya selalu terletak di belakang cermin. Bayangan ini terbentuk karena sinar-sinar pantul yang teratur pada cermin. Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar:

• Maya dan tegak.
• Sama-besar dengan ukuran bendanya
• Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin
• Berlawanan sisi dengan bendanya (kiri menjadi kanan atau kanan menjadi kiri)

Cermin Cekung
Cermin cekung (cermin positif) bersifat mengumpulkan sinar pantul atau konvergen. Ketika sinar-sinar sejajar dikenakan pada cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu titik. Titik perpotongan tersebut dinamakan titik api atau titik fokus (F). 

Ketika sinar-sinar datang yang melalui titik fokus mengenai permukaan cermin cekung, ternyata semua sinar tersebut akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama. Akan tetapi, jika sinar datang dilewatkan melalui titik M (2F), sinar pantulnya akan dipantulkan ke titik itu juga. Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung, yaitu:

• Barkas sinar datang yang sejajar sumbu utama, dipantulkan melalul titik fokus
• Barkas sinar datang yang melalul focus, dipantulkan sejajar sumbu utama
• Barkas sinar datang. yang melalui tidak pusat kelengkungan cermin, dipantulkan kembali melalul titik itu juga

Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung
Ketika kita meletakkan sebuah benda dengan jarak lebih besar daripada titik fokus cermincekung, bayangan benda yang terjadi selalu nyata karena merupakan perpotongan langsung sinar-sinar pantulnya (di depan cermin cekung). Akan tetapi, ketika benda kamu letakkan pada jarak di antara titik fokus dan cermin, kita tidak akan mendapatkan bayangan di depan cermin. Bayangan benda akan kelihatan di belakang cermin cekung, diperbesar, dan tegak. 

Hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak fokus f. hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis

Dengan :
f = jarak fokus (m),
s = jarak benda (m), dan
s' = jarak bayangan (m).

Contoh Soal :
Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan cermin cekung. Jika jarak fokus cermin tersebut 6 cm, tentukan jarak bayangan yang dibentuknya dan nyatakan sifat-sifatnya.
Penyelesaian:
Diketahui :
s = 10 cm (di antara F dan M)
f = 6 cm
Ditanyakan : jarak bayangan (s)

Jawab :

Oleh karena jarak s' positif, bayangannya adalah nyata, diperbesar, dan terbalik.

Cermin Cembung 
Cermin cembung (Cermin negatif), cermin cembung disebut cermin divergen karena bersifat menyebarkan sinar pantul. Pada cermin cembung, bagian mukanya berbentuk seperti kulit bola, tetapi bagian muka cermin cembung melengkung ke luar. Titik fokus cermin cembung berada di belakang cermin sehingga bersifat maya dan bernilai negatif.

Sinar-sinar istimewa cermin cembung yaitu:

• Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus.
• Sinar datang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
• Sinar datang menuju titik M (2F) akan dipantulkan seolah-olah dari titik itu juga.

Pembentukan Bayangan pada Cermin Cembung
Bayangan yang terbentuk pada cermin cembung selalu maya dan berada di belakang cermin. Benda yang diletakkan di depan cermin cembung akan selalu menghasilkan bayangan di belakang cermin dengan sifat maya, sama tegak, dan diperkecil.

Hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s'), dan titik fokus (f) memiliki persamaan yang sama dengan cermin cekung. Perbedaannya, pada cermin cembung nilai jarak fokus selalu negatif.

Dengan f = bernilai negatif (–)

Contoh Soal
Sebuah cermin cembung memiliki jari-jari kelengkungan 30 cm. Jika benda diletakkan pada jarak 10 cm di depan cermin, berapakah jarak bayangan benda? Sebutkan sifat-sifatnya.
Diketahui : 
jari-jari (R) = 30 cm
s = 10 cm
Jawab:
Jarak fokus =1/2 jari-jari = 1/2 x 30 = 15 cm
Karena cermin yang digunakan adalah cermin cembung, jarak fokus bernilai negatif, f = –15 cm. Jarak bayangan benda ditentukan menggunakan Persamaan (14–1) sebagai berikut.

Jadi, jarak benda adalah –6 cm yang terletak di belakang cermin atau maya. Sifat-sifatnya adalah maya, sama tegak, dan diperkecil.

Pembiasan Cahaya (Refraksi)

Adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya pada bidang batas antara dua medium yang berbeda kerapatannya. Pembiasan cahaya disebabkan oleh cepat rambat cahaya yang berbeda-beda untuk tiap-tiap medium yang jenisnya berbeda-beda pula. Sinar bias akan mendekati garis normal ketika sinar datang dari medium kurang rapat (udara) ke medium lebih rapat (kaca). Sinar bias akan menjauhi garis normal ketika cahaya merambat dari medium lebih rapat (kaca) ke medium kurang rapat (udara). Menurut Willebrord Van Roijen Snellius. Hukum Snellius menyatakan sebagai berikut.

• Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
• Jika sinar datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium yang lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal

Indeks Bias

Berkas cahaya yang melewati dua medium yang berbeda menyebabkan cahaya berbelok. Di dalam medium yang lebih rapat, kecepatan cahaya lebih kecil dibandingkan pada medium yang kurang rapat. Akibatnya, cahaya membelok. Perbandingan laju cahaya dari dua medium tersebut disebut indeks bias dan diberi simbol (n). Jika cahaya merambat dariudara atau hampa ke suatu medium, indeks biasnya disebut indeks bias mutlak. Secara matematis dituliskan.

Dengan:

n = indeks bias mutlak,

c = laju cahaya (m/s), dan

v = laju cahaya dalam medium (m/s).

Indeks bias mutlak dari beberapa medium diperlihatkan pada tabel berikut.

No.	Medium	Indeks
1.	Vakum	1,0000
2.	Udara	1,0003
3.	Air (20C)	1,33
4.	Kuarsa	1,46
5.	Kerona	1,52
6.	Flinta	1,58
7.	Kaca Fleksi	1,51
8.	Intan	2,42

Jika salah satu medium tersebut bukan udara, perbandingan laju cahaya tersebut merupakan nilai relatif atau indeks bias relatif. Misalnya, berkas cahaya merambat dari medium 1 dengan kelajuan v₁ masuk pada medium 2 dengan kelajuan v₂, indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1 adalah:

Dengan: 
n₂₁ = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1,
v₁ = laju di medium 1 (m/s), dan
v₂ = laju di medium 2 (m/s).

Dispersi Cahaya
Ketika cahaya putih (polikromatik) dilewatkan pada prisma, ternyata sinar biasnya akan terurai menjadi beberapa cahaya yang dikenal dengan warna pelangi. Warna pelangi yang terbentuk membentuk deretan warna kontinu. Kadangkala, kamu tidak dapat membedakan batas satu dengan yang lainnya. Hasil pengamatan menunjukkan ada tujuh warna cahaya yang diuraikan, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Penguraian warna putih menjadi warna-warna cahaya pembentuknya disebut dispersi cahaya.