Pemantulan Cahaya Pada Cermin Cekung | Fisika

Pemantulan Cahaya Pada Cermin Cekung | Fisika

Garis PA yang melewati pusat bola dan tegak lurus terhadap permukaan adalah sumbu utama cermin. Jika cahaya dipantulkan dari sisi dalam bola, maka cermin tersebut disebut cermin cekung. Sebaliknya jika cahaya dipantulkan dari sisi luar bola, maka cermin tersebut disebut cermin cembung.

A. Cermin Cekung

Cermin cekung bersifat konvergen, yaitu bersifat mengumpulkan sinar. Berkas sinar  sejajar sumbu utama dipantulkan mengumpul pada satu titik yang dinamakan titik fokus. Cermin cekung di sebut juga cermin konkaf atau cermin positif.

Pada gambar di atas  di lukiskan cermin cekung. Titik M di sebut titik pusat kelengkungan cermin dan titik O  di sebut vertex. Garis yang melalui titik O dan M  di sebut sumbu utama cermin. Jika sinar dating tidak terlalu jauh dari sumbu utama sehingga titik A dekat dengan titik B, maka FA dan MF mendekati nilai FO. Karena MF = OF maka :

Dengan f adalah jarak fokus cermin.

Sinar – sinar istimewa pada cermin cekung

Ada 3 sinar istimewa yang dapat digunakan untuk menentukan letak bayangan sebuah benda yang berada di depan cermin cekung yaitu:

1.Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus

2. Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama

3. Sinar datang menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali

Sekarang mari kita gunakan ketiga sinar istimewa tersebut untuk menentukan sifat bayangan benda yang berada di depan cermin cekung.


a.Benda berada di ruang 3 ( dibelakang titik pusat kelengkungan M )

Bayangan dihasilkan dari perpotongan sinar pantul sinar istimewa pertama dan kedua
Sifat bayangan :  diruang 2 , diperkecil, terbalik dan nyata

b.Untuk benda di ruang 2 ( antara M dan F )

Bayangan dihasilkan dari perpotongan sinar pantul sinar istimewa pertama dan kedua.

Sifat bayangan : diruang 3, diperbesar, terbalik dan Nyata

c. Benda di ruang 1 ( diantara F dan O )

Bayangan dihasilkan dari perpotongan sinar pantul sinar istimewa pertama dan kedua

Sifat bayangan : diruang 4, diperbesar, tegak dan diperbesar.

Polarisasi Cahaya | Fisika SMA

Polarisasi Cahaya | Fisika SMA

Polarisasi (Pengkutuban)
Polarisasi adalah peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar.

Polarisasi Gelombang menunjukkan arah medan listrik pada suatu titik yang dilewati oleh gelombang tersebut. Jenis polarisasi antena dapat dikategorikan berdasarkan polanya pada BIDANG yang TEGAK LURUS atau normal dengan sumbu propagasi.

-Gelombang yang dapat mengalami polarisasi hanyalah gelombang tranversal yang mempunyai arah getaran tegak lurus dengan arah perambatannya

-Terpolarisasi atau terkutub artinya memiliki satu arah getar tertentu saja, seperti pada gambar berikut :

Cahaya terpolarisasi didapatkan dengan cara sbb :

1. Polarisasi Karena Pemantulan
Berkas sinar alami (sinar yang belum terpolarisasi)  dijatuhkan dari medium udara, ke medium kaca (cermin datar). Dengan sudut datang i = 57o, maka sinar yang dipantulkan sudah terpolarisasi, seperti pada gambar berikut:

 

2. Polarisasi Karena Pemantulan dan Pembiasan
Berkas Sinar alami melalui suatu medium kaca,akan dipantulakna dan dibiaskan. Sinar perpolarisasi bila sudut pantuk dan sudut bias membentuk sudut 90, seperti pada gambar brikut :

 

Dari peristiwa pemantulan dan pembiasan akan diperoleh Rumus Brewster, Sbb :

ip + r = 9o,   r = 90 -ip
n2/n1 = sin ip/sin r = sin ip/sin (90-ip) = sin ip/cos ip = tg ip
n2/n1 = tg ip

3. Polarisasi karena penyerapan selektif.
Polarisasi dengan penyerapan selektif diperoleh dengan memasang dua buah polaroid, yaitu Polarisator dan Analisator. Polarisator berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi, sedangkan Analisator untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti pada gambar berikut :

Gustav Robert Kirchhoff dan Hukum Kirchhoff | Fisika SMA

 Gustav Robert Kirchhoff dan Hukum Kirchhoff | Fisika SMA

Gustav Robert Kirchhoff (lahir di Königsberg, Prusia, 12 Maret 1824 – meninggal di Berlin, Jerman, 17 Oktober 1887 pada umur 63 tahun) adalah seorang fisikawan Jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan. Dia menciptakan istilah radiasi "benda hitam" pada tahun 1862. Terdapat 3 konsep fisika berbeda yang kemudian dinamai berdasarkan namanya, "hukum Kirchhoff", masing-masing dalam teori rangkaian listrik, termodinamika, dan spektroskopi.

Gustav Kirchhoff dilahirkan di Königsberg, Prusia Timur (sekarang Kaliningrad, Rusia), putra dari Friedrich Kirchhoff, seorang pengacara, dan Johanna Henriette Wittke. Dia lulus dari Universitas Albertus Königsberg (sekarang Kaliningrad) pada 1847 dan menikahi Clara Richelot, putri dari profesor-matematikanya, Friedrich Richelot. Pada tahun yang sama, mereka pindah ke Berlin, tempat dimana ia menerima gelar profesor di Breslau (sekarang Wroclaw).

Kirchhoff merumuskan hukum rangkaian, yang sekarang digunakan pada rekayasa listrik, pada 1845, saat dia masih berstatus mahasiswa. Ia mengusulkan hukum radiasi termal pada 1859, dan membuktikannya pada 1861. Di Breslau, ia bekerjasama dalam studi spektroskopi dengan Robert Bunsen. Dia adalah penemu pendamping dari caesium dan rubidium pada 1861 saat mempelajari komposisi kimia Matahari via spektrumnya.

Pada 1862 dia dianugerahi Medali Rumford untuk risetnya mengenai garis-garis spektrum matahari, dan pembalikan garis-garis terang pada spektrum cahaya buatan.

Dia berperan besar pada bidang spektroskopi dengan merumuskan tiga hukum yang menggambarkan komposisi spektrum optik obyek-obyek pijar, berdasar pada penemuan David Alter dan Anders Jonas Angstrom.


Hukum Kirchhoff dalam spektroskopi
1. Bila suatu benda cair atau gas bertekanan tinggi dipijarkan, akan menghasilkan cahaya dengan spektrum kontinu.
2. Bila suatu benda gas bertekanan rendah dipijarkan, akan menghasilkan cahaya dengan spektrum emisi, berupa garis-garis terang pada panjang gelombang yang diskret (pada warna tertentu) bergantung pada tingkatan energi atom-atom yang dikandung gas tersebut.
3. Bila spektrum kontinu dilewatkan pada suatu benda gas dingin bertekanan rendah, akan menghasilkan cahaya dengan spektrum serapan, berupa garis-garis gelap pada panjang gelombang yang diskret bergantung pada tingkatan energi atom-atom yang dikandung gas dingin tersebut.

Radiasi Benda Hitam | Fisika SMA

Radiasi Benda Hitam | Fisika SMA

Teori kuantum diawali oleh fenomena radiasi benda hitam. Istilah “benda hitam” pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Robert Kirchhoff pada tahun 1862. Dalam Fisika, benda hitam (atau blackbody) adalah sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor radiasi (radiasi termal) dengan baik. Radiasi termal yang diserap akan dipancarkan kembali oleh benda hitam dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik, sama seperti gelombang radio ataupun gelombang cahaya. Untuk zat padat dan cair, radiasi gelombangnya berupa spektrum kontinu, dan untuk gas berupa spektrum garis. Meskipun demikian, sebenarnya secara teori dalam Fisika klasik, benda hitam memancarkan setiap panjang gelombang energi yang mungkin agar supaya energi dari benda tersebut dapat diukur. Temperatur benda hitam itu sendiri berpengaruh terhadap jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya. Benda hitam bersuhu di bawah 700 Kelvin dapat memancarkan hampir semua energi termal dalam bentuk gelombang inframerah, sehingga sangat sedikit panjang gelombang cahaya tampak. Jadi, semakin tinggi suhu benda hitam, semakin banyak energi yang dapat dipancarkan dengan pancaran radiasi dimulai dari panjang gelombang merah, jingga, kuning hingga putih.

Meskipun namanya benda hitam, objek tersebut tidak harus selalu berwarna hitam. Sebuah benda hitam dapat mempunyai cahayanya sendiri sehingga warnanya bisa lebih terang, walaupun benda itu menyerap semua cahaya yang datang padanya. Sedangkan temperatur dari benda hitam itu sendiri berpengaruh terhadap jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya.

Dalam percobaan Fisika sederhana, benda atau objek yang paling mirip radiasi benda hitam adalah radiasi dari sebuah lubang kecil pada sebuah rongga. Dengan mengabaikan bahan pembuat dinding dan panjang gelombang radiasi yang masuk, maka selama panjang gelombang datang lebih kecil dibandingkan dengan diameter lubang, cahaya yang masuk ke lubang itu akan dipantulkan oleh dinding rongga berulang kali serta semua energinya diserap, yang selanjutnya akan dipancarkan kembali sebagai radiasi gelombang elektromagnetik melalui lubang itu juga. Lubang pada rongga inilah yang merupakan contoh dari sebuah benda hitam. Temperatur dari benda itu akan terus naik apabila laju penyerapan energinya lebih besar dari laju pancarannya, sehingga pada akhirnya benda hitam itu mencapai temperatur kesetimbangan. Keadaan ini dinamakam dengan setimbang termal (setimbang termodinamik).

Dari data eksperimen terhadap radiasi benda hitam, diperoleh bahwa spektrum radiasi benda hitam berupa spektrum kontinu dengan tingkat kebersinaran (intensitas radiasi) dari masing-masing spektral tidak sama kuat. Pada suhu tertentu, intensitas cahaya yang diradiasikan akan terus bertambah hingga mencapai maksimum pada panjang gelombang tertentu.

Hubungan empiris sederhana antara panjang gelombang yang dipancarkan untuk intensitas maksimum (lm) dengan suhu mutlak (T) sebuah benda yang dikenal sebagai hukum pergeseran wien, yaitu :

dengan C = konstanta Wien (2,899 x 10^-3 mK)

Tahun 1879, seorang ahli fisika Austria, Josef Stefan membuktikan bahwa intensitas radiasi total (P/A) oleh suatu benda hitam panas adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya. Bentuk persamaan empirisnya adalah sebagai berikut:

P adalah daya radiasi (watt = W), A adalah luas permukaan benda, T adalah suhu mutlak benda, σ = 5,67 x 10^-8 W m^-3 K^-4