Simulasi ini membantu kamu melihat bagaimana cahaya dipantulkan oleh cermin (datar, cekung, cembung) dan dibiaskan oleh lensa (cembung dan cekung). Ubah tinggi benda, jarak benda, jarak fokus, kelengkungan, indeks bias, dan tebal lensa, lalu amati sinar-sinar istimewa serta bayangan yang terbentuk.
Semua ukuran (jarak bayangan, tinggi bayangan, perbesaran, jari-jari kelengkungan, kekuatan lensa, tebal lensa) dihitung otomatis lengkap dengan rumusnya.
Dasar Teori
Pemantulan pada cermin
Hukum pemantulan: sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang, dan sudut datang sama dengan sudut pantul (i=r).
- Cermin datar: bayangan maya, tegak, sama besar, dan s'=s (di belakang cermin).
- Cermin cekung (konvergen): memiliki titik fokus nyata di depan cermin, f=\tfrac{R}{2}.
- Cermin cembung (divergen): titik fokus maya di belakang cermin, bayangan selalu maya, tegak, dan diperkecil.
Sinar istimewa cermin lengkung: (1) sinar sejajar sumbu utama dipantulkan melalui (atau seolah dari) F, (2) sinar melalui F dipantulkan sejajar sumbu utama, (3) sinar menuju titik pusat kelengkungan C dipantulkan kembali ke arah yang sama.
Pembiasan pada lensa
Pembiasan adalah pembelokan cahaya saat melewati dua medium berbeda kerapatan optik. Lensa cembung (konvergen) mengumpulkan sinar, lensa cekung (divergen) menyebarkan sinar. Sinar istimewa lensa: (1) sejajar sumbu utama dibiaskan melalui (atau seolah dari) fokus, (2) melalui titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama, (3) melalui pusat optik diteruskan tanpa membelok.
Rumus penting
Persamaan cermin/lensa tipis: \dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{s}+\dfrac{1}{s'}
Perbesaran: M=\dfrac{h'}{h}=-\dfrac{s'}{s}, sehingga h'=M\,h
Jari-jari kelengkungan cermin: R=2f
Rumus pembuat lensa: \dfrac{1}{f}=(n-1)\left(\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}\right). Permukaan cembung bernilai R>0, permukaan cekung R<0, permukaan datar \tfrac{1}{R}=0. Contoh: bikonveks f=\dfrac{R}{2(n-1)}, cembung datar atau datar cembung f=\dfrac{R}{n-1}, bikonkaf f=-\dfrac{R}{2(n-1)}.
Jenis lensa: bikonveks (dua sisi cembung), cembung datar dan datar cembung (satu sisi cembung, satu sisi datar), bikonkaf (dua sisi cekung), cekung datar dan datar cekung. Lensa yang bagian tengahnya lebih tebal bersifat mengumpulkan sinar (cembung); yang bagian tepinya lebih tebal bersifat menyebarkan sinar (cekung).
Kekuatan lensa: P=\dfrac{100}{f\ (\text{cm})}\ \text{dioptri}
Kedalaman lengkung (sagitta) untuk bukaan setengah lebar a: \text{sag}=R-\sqrt{R^2-a^2}
Perjanjian tanda
| Besaran | Positif (+) | Negatif (−) |
|---|---|---|
| f | cermin cekung, lensa cembung | cermin cembung, lensa cekung |
| s' | bayangan nyata | bayangan maya |
| M | bayangan tegak | bayangan terbalik |
Cara Menggunakan Simulasi
- Pilih jenis alat optik pada tombol di bagian atas (cermin datar, cekung, cembung, lensa cembung, atau lensa cekung).
- Geser tinggi benda (h) dan jarak benda (s). Benda ditampilkan sebagai panah biru di sebelah kiri.
- Untuk cermin lengkung, geser jarak fokus atau jari-jari kelengkungan. Keduanya saling terhubung (R=2f); makin kecil R, cermin makin melengkung.
- Atur tinggi cermin/lensa (T) agar ukuran alat optik terlihat jelas. Bilangan desimal ditampilkan dengan tanda koma.
- Untuk lensa, pilih salah satu dari enam bentuk (bikonveks, bikonkaf, cembung datar, datar cembung, cekung datar, datar cekung), lalu atur indeks bias n, jari-jari kelengkungan R (makin kecil, lensa makin cembung/cekung), dan tebal minimum (tebal tepi lensa cembung atau tebal pusat lensa cekung). Perhitungan memakai pendekatan lensa tipis, sehingga tebal hanya memengaruhi gambar dan ukuran lensa.
- Amati tiga sinar istimewa (oranye, hijau, ungu). Garis putus-putus adalah perpanjangan sinar untuk bayangan maya. Bayangan nyata digambar dengan panah merah utuh, bayangan maya dengan panah merah putus-putus.
- Baca hasil ukuran dan langkah perhitungannya di panel kanan (atau di bawah gambar pada layar HP).
- Tekan Layar Penuh untuk tampilan besar pada PID/layar kelas. Tekan Keluar Layar Penuh untuk kembali.
Pertanyaan Pemicu
Jawablah dengan mencoba simulasi di atas, lalu tuliskan kesimpulanmu.
- Pada cermin datar, ubah jarak benda dari 5 cm sampai 50 cm. Bagaimana jarak bayangan, tinggi bayangan, dan sifat bayangannya?
- Pada cermin cekung dengan f = 10 cm, letakkan benda pada s = 30 cm. Tuliskan sifat bayangan dan bandingkan tingginya dengan tinggi benda.
- Pada cermin cekung, berapa jarak benda agar bayangan terbalik dan sama besar dengan benda? Apa hubungannya dengan R?
- Apa yang terjadi pada bayangan cermin cekung ketika s = f? Mengapa bayangan tidak terbentuk?
- Pada cermin cembung, geser benda dari dekat sampai jauh. Apakah bayangannya pernah menjadi nyata atau diperbesar? Jelaskan mengapa cermin ini dipakai sebagai kaca spion.
- Pada lensa cembung, di rentang jarak benda berapa bayangan bersifat maya, tegak, dan diperbesar (seperti lup)? Bandingkan dengan nilai f.
- Pada lensa cekung, ubah s dan f. Adakah kondisi bayangan menjadi nyata? Bagaimana ukuran bayangannya dibanding benda?
- Dengan s, n, dan R yang sama, bandingkan lensa bikonveks dengan lensa cembung datar. Lensa mana yang memiliki f lebih kecil dan kekuatan P lebih besar? Lalu perkecil R atau naikkan n, bagaimana perubahan f, P, tebal lensa, dan jarak bayangan?
Tidak ada komentar:
Posting Komentar