KEGIATAN PEMBELAJARAN I

GELOMBANG CAHAYA

A. Tujuan Pembelajaran

    Setelah mempelajari kegiatan belajar 1 ini, siswa diharapkan dapat memahami dan mengidentifikasi Sifat-sifat cahaya (pemantulan cahaya (Refleksi), Pembiasan Cahaya (Refraksi), Penguraian cahaya (Dispersi)). Siswa juga diharapkan dapat mempresentasikan penerapan sifat-sifat gelombang cahaya dalam kehidupan sehari-hari dalam bentuk laporan ilmiah.

B. Uraian Materi

    Pada aktivitas sehari-hari, tentu kita tidak terlepas dari cahaya, karena cahaya merupakan sesuatu yang dibutuhkan oleh mata untuk melihat. Bagaimana mata dapat menangkap cahaya? Hal itu karena cahaya memiliki sebuah gelombang yang disebut dengan gelombang cahaya. Cahaya merupakan sebuah gelombang yang termasuk kedalam gelombang elektromagnetik yang rambatannya memerlukan medium perantara, sedangkan untuk arah gerakkan dan arah rambatan gelombangnya tegak lurus dengan arah getarnya, sehingga gelombang cahaya termasuk kedalam gelombang transversal.

    Apakah kamu tahu tentang dualisme pada cahaya? Dualisme pada cahaya menyatakan cahaya dapat dipandang sebagai gelombang dan partikel. Berdasarkan frekuensi penyusunannya, cahaya dikelompokkan menjadi dua, yaitu cahaya monokromatis dan cahaya polikromatis.

1. Sifat-sifat Cahaya

    Pada peristiwa cahaya, kita sudah tidak asing dengan suatu kejadian pemantulan, pembiasan, dan penguraian cahaya. Untuk lebih detailnya, mari kita simak uraian berikut :

a. Pemantulan cahaya (Refleksi)

    Pada peristiwa refleksi cahaya, sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar. Hal ini dikemukakan oleh seorang ilmuwan yang bernama Snelius (1591-1626). Selain itu, sudut pandang (i) san sudut pantul (r)sama besar.

    Sinar yang mengenai permukaan akan dipantulkan. Arah pantulan cahaya tergantung dari jenis permukaan bidang. Jika permukaan rata dan licin akan terjadi pemantulan teratur. Sebaliknya, jika permukaan kasar atau tidak rata akan terjadi pemantulan baur.

    Ketika seberkas sinar mengenai permukaan datar membentuk sudut datang (θ) terhadap garis normal, maka akan dipantulkan dengan sudut yang sama besar, yang disebut sudut pantul (θ_r), atau dapat dinyatakan θ_r = θi. Inilah yang disebut hukum pemantulan.

    Fenomena pemantulan tersebut juga dapat kita amati bersama animasi pemantulan cahaya melalui video berikut :

b. Pembiasan Cahaya (Refraksi)

    Pembiasan cahaya terjadi apabila cahaya melewati medium yang transparan, yang mana akan ada sebagian sinar akan dipantulkan dan sebagian dibelokkan atau dibiaskan. Pembiasan cahaya terjadi apabila cahaya akan dibiaskan melalui medium dengan kerapatan yang berbeda. Cahaya akan menurun apabila ia melewati medium yang lebih rapat, seperti air. Semakin besar perubahan kecepatan cahaya saat melalui dua medium yang berbeda, akan semakin besar pula efek pembiasan yang terjadi. Namun, benda tidak akan terjadi pembiasan apabila dia berada dalam posisi tegak.

    Fenomena refraksi didasari oleh hukum Snellius, yaitu :

1. Berkas sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada bidang datar.

2. Perbandingan antara sinus sudut datang dan sinar bias adalah konstan.

    Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut :

    Fenomena pembiasan cahaya dapat juga kita amati pada video di video berikut :

c. Penguraian Cahaya (Dispersi)

    Spektrum cahaya sangat erat kaitannya dengan peristiwa dispersi cahaya. Gejala dispersi cahaya adalah gejala penguraian cahaya putih (polikromatis) menjadi cahaya monokromatis. Seperti terbentuknya warna pelangi karena penguraian polikromatis menjadi monokromatis.

    Sifat-sifat Cahaya menjelaskan tentang peristiwa dispersi cahaya. Perhatikan gambar berikut :

Sudut deviasi (δ) terkecil disebut sudut deviasi minimum (δ_m). Sudut deviasi minimum terjadi jika : i = r', r = i', serta i' + r = β

Besarnya sudut deviasi pada prisma dirumuskan :

karena r' = i, maka :

Sudut r dapat pula bernilai :

Sesuai dengan hukum Snelius tentang pembahasan :

sin i = n sin r

Untuk prisma tipis dengan sudut pembias β sangat kecil, berlaku persamaan :

Selisih antara sudut deviasi minimum cahaya ungu dan merah disebut dengan sudut dispersi

Keterangan :

    δ_m = sudut deviasi minimum

    n_u  = indeks bias udara

    n   = indeks bias prisma

    β   = sudut pembias prisma

    ϕ   = sudut disperse

KEGIATAN PEMBELAJARAN II