Cahaya dan Alat Optik

Setiap malam, Leo selalu membaca buku di kamarnya. Semua pelajaran yang telah dipelajari pada siang hari, dia baca kembali. Selain itu, Leo selalu mempersiapkan buku pelajaran yang akan dipelajarinya esok hari di kelas. Suasana di kamar terlihat terang. Lampu menerangi setiap benda yang ada di dalamnya.Menurutmu, apakah Leo bisa membaca jika lampu penerangnya dimatikan? Leo bisa membaca karena ada cahaya. Mengapa cahaya bisa menerangi semua isi yang ada di kamar? Apakah sifat-sifat yang dimiliki oleh cahaya tersebut? Pada bab ini kamu akan mempelajari sifat-sifat cahaya dan alat-alat optik yang memanfaatkan sifat-sifat cahaya tersebut. Coba kamu sebutkan contoh-contoh alat tersebut. Pembahasan ini sangat menarik untuk kamu pelajari karena alat-alat tersebut sering kamu temukan di rumahmu. Untuk itu, pelajarilah pembahasan berikut dengan saksama.

Dapatkah kamu melihat, membaca, dan menulis dalam keadaan gelap? Tentu saja tidak. Cahaya sangat penting dalam kehidupan kita. Bayangkan olehmu jika di bumi tidak ada cahaya. Bumi akan gelap gulita, bahkan tidak akan ada kehidupan. Dengan adanya cahaya, kamu dapat melihat benda di sekitarmu dan menikmati keindahan alam semesta ciptaan Tuhan Yang Maha Esa. Selain itu, dalam pelajaran sebelumnya kamu telah mempelajari pula bahwa cahaya sangat penting dalam proses fotosintesis. Melalui fotosintesis ini, tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang sehingga menghasilkan sesuatu yang dapat dimakan manusia dan hewan. Kamu hanya dapat melihat suatu benda, jika ada cahaya. Selain itu, ada juga benda-benda yang memang dapat memancarkan cahaya. Benda-benda itu disebut sumber cahaya, seperti matahari, lilin menyala, senter, dan lampu. Dalam bab ini, kamu akan mempelajari sifat-sifat cahaya dan alat optik.

A Sifat-Sifat Cahaya

Adakah kolam yang jernih di sekitar rumahmu atau sekolahmu? Pada siang hari, kamu dapat melihat dasar kolam tersebut. Sebuah benda dapat dilihat karena adanya cahaya, yang memancar atau dipantulkan dari benda tersebut, yang sampai ke mata. Cahaya ada 2 macam, yaitu:
1. cahaya yang berasal dari benda itu sendiri, seperti matahari, senter, lilin, dan lampu;
2. cahaya yang memancar dari benda akibat memantulnya cahaya pada permukaan benda tersebut dari sumber cahaya. Misalnya, jika kamu melihat benda berwarna biru, artinya benda tersebut memantulkan cahaya berwarna biru.

Cahaya yang sering kamu lihat merupakan cahaya tampak. Cahaya tampak sebenarnya tersusun atas semua warna pelangi. Pernahkah kamu melihat pelangi? Tersusun atas warna apa saja pelangi tersebut? Jika sinar matahari menembus butiran air
hujan, akan dibelokkan dan diuraikan menjadi tujuh warna. Tujuh warna tersebut antara lain, merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Bagaimana dengan benda yang berwarna hitam dan putih? Benda akan tampak hitam jika benda tersebut menyerap semua warna cahaya. Benda akan terlihat putih jika benda tersebut memantulkan semua warna cahaya. Untuk lebih memahami warna cahaya, kerjakanlah kegiatan berikut.

Ayo, Kerjakan 6.1 Lihatlah semua benda dengan berbagai warna yang ada di sekitarmu, kemudian jawablah pertanyaan berikut di buku latihanmu. 1. Menurutmu, mengapa benda-benda itu berwarna demikian?

1. Cahaya Merambat Lurus

Pada pagi hari, apakah matahari sudah menyinari rumahmu? Amati cahaya matahari tersebut. Bagaimanakah arah rambatan cahaya yang masuk melalui celah-celah jendela rumahmu? Agar kamu mengetahui arah rambat cahaya tersebut, lakukan kegiatan berikut.

Ayo, Cari Tahu 6.1                                                Cahaya Merambat Lurus Tujuan Kamu dapat mengetahui bahwa cahaya merambat lurus Alat dan bahan 1. Lilin 1 buah 2. Karton 3 lembar Langkah kerja 1. Tandai ketiga karton tersebut dengan huruf A, B, dan C. 2. Lubangi ketiga karton setinggi lilin dengan paku kecil. 3. Letakkan ketiga karton secara berurutan, dengan penyangga, mulai dari karton     A, B, dan C, sehingga setiap lubang terletak pada satu garis lurus. Untuk memudahkan,     gunakan benang yang dimasukkan pada setiap lubang karton. Amatilah gambar di atas. 4. Nyalakan lilin dan letakkan di depan karton C. 5. Amati olehmu cahaya lilin dari balik karton A. Jawablah pertanyaan berikut 1. Apakah cahaya lilin terlihat dari lubang A? 2. Geserlah karton A atau karton B ke kanan dan ke kiri. Apakah cahaya lilin masih      terlihat ketika posisi karton dipindahkan? 3. Bagaimanakah letak lubang ketiga karton agar cahaya lilin terlihat? 4. Apakah kesimpulanmu dari kegiatan itu?

Sifat cahaya yang merambat lurus ini dimanfaatkan manusia pada lampu senter dan lampu kendaraan bermotor. Coba kamu sebutkan manfaat lainnya.

2. Cahaya Dapat Menembus Benda Bening

Amatilah ketika kamu berjalan di bawah cahaya matahari. Ke mana pun kamu berjalan, selalu diikuti oleh bayanganmu sendiri. Bayang-bayang tubuhmu akan hilang ketika kamu masuk ke dalam rumah atau berlindung di balik pohon yang besar. Bagaimana bayangan tubuhmu dapat terbentuk? Bayangan terbentuk karena cahaya tidak dapat menembus suatu benda. Ketika cahaya mengenai tubuhmu, cahaya tidak dapat menembus tubuhmu sehingga terbentuklah bayangan. Begitu pula ketika cahaya mengenai rumahmu dan pohon yang besar. Gambar 6.1 memperlihatkan foto seorang anak dan bayangan yang dibentuknya. Bayangan adalah daerah gelap yang terbentuk akibat cahaya tidak dapat menembus suatu benda.

Sekarang amatilah sebuah gelas bening. Sorotlah dengan lampu senter gelas bening itu. Apakah ada bayangan gelap di sekitar gelas tersebut? Cahaya senter dapat menembus gelas itu. Gelas termasuk benda bening karena dapat ditembus cahaya. Agar kamu lebih memahami benda bening, lakukanlah kegiatan berikut.

Ayo, Cari Tahu 6.2                                           Benda Bening Dapat Meneruskan Cahaya Tujuan Kamu dapat mengetahui bahwa benda bening dapat meneruskan cahaya Alat dan bahan 1. Kaca 2. Tinta dalam botol 3. Lampu senter 4. Plastik bening 5. Globe 6. Buku 7. Triplek yang dilapisi kertas putih 8. Air ledeng dalam gelas kaca Langkah kerja 1. Sinarilah setiap benda dengan lampu senter seperti pada gambar. 2. Amatilah bayangan yang terbentuk pada triplek yang dilapisi kertas putih. Apakah      terbentuk bayangan benda? Bila ya, maka benda tersebut termasuk benda tak      tembus cahaya. 3. Cobalah ulangi kegiatan tersebut dengan menggunakan bahan-bahan yang berbeda.      Bisakah kalian mengelompokkan benda yang tembus cahaya (meneruskan       cahaya) dengan yang yang tidak? Salinlah tabel berikut dalam buku latihanmu, kemudian kelompokkan benda-benda tersebut.                   Tabel Hasil Pengamatan Setiap Benda Setelah Disinari Senter Jawablah pertanyaan berikut 1. Manakah benda yang terlihat bayangannya pada triplek yang ditutupi kertas putih? 2. Manakah benda yang tidak ada bayangannya?

3. Cahaya Dapat Dipantulkan

Mungkin kamu pernah mengalami mati lampu di rumahmu pada malam hari. Ketika itu, di sekeliling rumah gelap gulita. Orang tuamu akan menyalakan lilin atau menggunakan lampu senter untuk melihat sekeliling rumahmu. Coba kamu sorotkan senter ke dinding kamarmu yang gelap itu. Kamu akan melihat cahaya senter dipantulkan baur atau tidak teratur oleh dinding. Mengapa demikian?
Sekarang lakukan kegiatan berikut di sekolah. Lihatlah teman sebangkumu melalui cermin. Temanmu dapat terlihat di cermin karena cahaya yang berasal dari temanmu dipantulkan ke cermin, kemudian oleh cermin dipantulkan kembali ke mata. Hal ini merupakan salah satu sifat cahaya yaitu cahaya dapat dipantulkan jika mengenai suatu permukaan. Ketika cahaya mengenai permukaan yang licin, seperti cermin datar, cahaya akan dipantulkan. Cermin datar akan memantulkan sinar pada satu arah saja. Perhatikanlah Gambar 6.2(a). Pemantulan cermin ini disebut pemantulan teratur. Akan tetapi, jika cahaya
mengenai permukaan yang kasar, pantulan cahayanya akan terhambur ke segala arah. Pemantulan cahaya seperti ini disebut pemantulan baur (difus). Amatilah Gambar 6.2(b).

4. Cahaya Dapat Dibiaskan

Pernahkah kamu berenang? Ketika kamu berenang di kolam yang jernih, kakimu terlihat lebih pendek. Mengapa demikian?

Contoh lain, amatilah ketika kamu minum dengan gelas, menggunakan sedotan plastik. Sedotan plastik tersebut terlihat seperti patah dan lebih pendek. Mengapa hal ini dapat terjadi? Kaki yang terlihat lebih pendek dan sedotan yang terlihat patah menunjukkan salah satu sifat cahaya. Cahaya bersifat dapat dibiaskan. Amatilah Gambar 6.4 berikut.

Keterangan:
• Sinar datang merupakan sinar yang menuju dinding pantul.
• Sinar bias merupakan sinar yang dibiaskan setelah dibiaskan oleh dinding pantul.
• Bidang pantul atau bidang bias merupakan bidang pembatas antara dua medium yang dapat
   memantulkan atau membiaskan cahaya.
• Garis normal merupakan garis yang dibuat tegak lurus dengan bidang pantul atau bidang bias.
• Sudut datang merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal.
• Sudut bias merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar bias dan garis normal.

Dari Gambar 6.4(b) cahaya dibiaskan mendekati garis normal. Hal itu terjadi apabila cahaya datang dari zat yang kurang rapat menuju zat yang lebih rapat. Dalam hal itu, air lebih rapat daripada udara. Sebaliknya, jika cahaya datang dari zat yang lebih rapat ke zat yang kurang rapat, akan dibiaskan menjauhi garis normal. Contoh lain peristiwa pembiasan:
a. ikan di kolam yang jernih kelihatan lebih besar dari aslinya;
b. dasar kolam kelihatan lebih dangkal;
c. jalan beraspal pada siang hari yang panas kelihatan seperti berair. Kejadian ini disebut fatamorgana.

Ayo, Berlatih 6.1 Kerjakanlah soal-soal berikut di buku latihanmu. 1. Sebutkan sifat-sifat cahaya yang kamu ketahui.

B Alat-Alat Optik

Sebelumnya kamu telah mempelajari bahwa sebuah benda dapat dilihat karena benda tersebut memantulkan cahaya. Benda terlihat biru karena benda tersebut memantulkan warna biru dan menyerap cahaya warna lainnya. Begitu pula warna daun terlihat hijau karena daun memantulkan cahaya warna hijau dan menyerap cahaya warna lain.
Bagaimana mata kita menangkap cahaya? Apa saja jenis-jenis alat optik? Untuk mengetahuinya, pelajarilah pembahasan berikut ini.

1. Mata

Mata merupakan indra penglihatan yang sangat penting bagi manusia. Tuhan Yang Maha Kuasa menciptakan mata bagi manusia sehingga manusia bisa melihat. Manusia memiliki sepasang mata berbentuk seperti bola dan terletak di dalam rongga mata.

a Bagian-Bagian Mata
Dapatkah kamu menyebutkan bagian-bagian yang ada pada matamu? Gambar 6.5 memperlihatkan bagian-bagian mata.

1) Kornea mata, berfungsi untuk melindungi mata bagian dalam.
2) Iris, berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata.
3) Pupil atau celah (lubang yang terdapat pada iris), berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya. Jika cahaya yang masuk
     sedikit, pupil akan melebar. Jika cahaya yang masuk banyak, pupil akan mengecil.
4) Lensa mata, dapat berakomodasi. Jika melihat benda yang jauh, lensa mata akan memipih. Jika melihat benda yang dekat,
     lensa mata akan menebal.
5) Retina, merupakan tempat terbentuknya bayangan yang akan dikirim ke saraf.

b Cara Kerja Mata

Kamu telah mempelajari bahwa benda bisa dilihat jika ada cahaya. Cahaya dipantulkan oleh benda menuju mata. Pemantulan cahaya tersebut diterima oleh kornea. Oleh lensa mata, cahaya itu dibiaskan sehingga terbentuk bayangan terbalik pada retina. Selanjutnya, saraf-saraf pada retina akan menyampaikan informasi bayangan menuju otak. Otak akan mengolahnya sehingga kamu dapat melihat benda yang sebenarnya. Bayangan yang terbentuk pada retina adalah nyata,
diperkecil, dan terbalik.

c Kelainan atau Gangguan pada Mata

Manusia memiliki mata di sebelah kiri dan kanan. Kehilangan atau kerusakan salah satu bola mata dapat mengganggu penglihatan. Beberapa kelainan atau gangguan pada mata serta faktor penyebabnya adalah sebagai berikut.

• 1) Rabun Jauh (Miopi)

Miopi disebabkan jarak titik api lensa mata terlalu pendek atau lensa mata terlalu cembung. Titik api adalah pusat pertemuan sinar yang sudah dipecah oleh lensa. Jadi, sinar yang masuk jatuh di depan retina sehingga mata tidak dapat melihat benda jauh.

Untuk menolong penderita miopi (rabun jauh) harus menggunakan kacamata dengan lensa cekung (negatif). Lensa cekung ini akan menempatkan bayangan tepat pada retina.

• 2) Rabun Dekat (Hipermetropi)

Rabun dekat disebabkan lensa mata terlalu pipih. Titik api lensa berada di belakang retina sehingga mata tidak dapat melihat benda-benda yang dekat. Jadi, penderita hipermetropi harus menggunakan kacamata berlensa cembung. Dengan lensa cembung, sinar yang jatuh di belakang retina akan dikembalikan tepat pada retina. Perhatikanlah Gambar 6.7.

'

• 3) Presbiopia (Mata Tua)

Presbiopi adalah kelainan pada mata yang disebabkan oleh faktor usia sehingga daya akomodasi matanya berkurang. Penderita ini tidak dapat melihat benda dekat dan tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas. Penderita ini harus menggunakan kacamata berlensa cekung dan cembung sekaligus.

• 4) Astigmatisma

Astigmatisma adalah kelainan mata yang disebabkan kelengkungan kornea matanya yang tidak berbentuk bola sehingga sinar-sinar yang masuk tidak terpusat sempurna. Akibatnya, benda yang dilihat ada bayangannya. Penderita ini dapat dibantu dengan kacamata berlensa silindris. Hal-hal yang dapat kamu lakukan agar matamu tetap sehat, di antaranya sebagai berikut.

a. Mengatur jarak baca (minimal 30 cm);
b. Menonton televisi jangan terlalu dekat;
c. Membaca di ruangan yang terang karena jika kamu membaca di tempat yang kurang terang, pupil matamu
    akan melebar dengan kuat sehingga lama kelamaan akan menimbulkan kelelahan pada mata;
d. Mengonsumsi makanan yang banyak mengandung vitamin A, seperti wortel.

2. Lup

Lup disebut juga kaca pembesar atau suryakanta. Alat ini sering digunakan oleh tukang jam tangan. Lup menggunakan lensa cembung. Lup digunakan untuk melihat benda-benda berukuran kecil sehingga tampak besar. Gambar 6.8 memperlihatkan lup digunakan untuk memperbesar kata ”pengetahuan”.

3. Mikroskop

Mikroskop digunakan di laboratorium untuk mengamati bakteri yang sangat kecil. Mikroskop dapat memperbesar bayangan benda sampai ratusan hingga ribuan kali. Perhatikan contoh bentuk mikroskop pada Gambar 6.9.

Mikroskop terdiri atas 2 lensa cembung, yaitu:
a) lensa okuler ialah lensa yang dekat dengan mata;
b) lensa objektif ialah lensa yang dekat dengan benda yang diamati.

4. Kamera Foto

Kamera adalah alat yang digunakan untuk memotret. Kamera menggunakan lensa positif. Lensa tersebut disangga oleh tabung yang dapat digeser ke depan atau ke belakang untuk memfokuskan bayangan benda agar bayangan jatuh pada film. Perhatikanlah Gambar 6.10.

Kamera terdiri atas:
a) lensa;
b) ruang atau kotak yang kedap cahaya; dan
c) film.

Kamera memiliki diafragma yang fungsinya menyerupai iris mata manusia. Diafragma dapat mengatur sedikit atau banyak cahaya yang masuk. Coba kamu tunjukkan di manakah letak diafragma pada kamera tersebut? Bayangan yang dibentuk kamera adalah diperkecil dan terbalik.

5. Teleskop

Teleskop atau teropong adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh, misalnya benda di ruang angkasa. Dengan teleskop, benda ruang angkasa akan terlihat lebih dekat. Gambar 6.11 menunjukkan teleskop bintang.

6. Periskop

Menurutmu bagaimana kapal selam melihat permukaan laut? Untuk mengamati keadaan di permukaan laut, kapal selam dilengkapi dengan periskop. Periskop menggunakan 2 buah cermin. Cermin ialah kaca bening yang salah satu mukanya dicat dengan air raksa. Periskop dapat kamu lihat pada Gambar 6.12.

Pernahkah kamu melihat periskop? Berikut ini kamu akan mencoba merancang dan membuat periskop sederhana. Selamat mencoba.