Latihan Fisika Kelas XI Pembiasan Cahaya
Admin Cube
Soal
10
Kesulitan
Reguler
Waktu
Mata Pelajaran
Fisika
Selesai
Benar
0
Salah
1
Dilewati
9

Komposisi Skor

Peringkat

 
1. 0
2. 0
3. 0
4. 0
5. 0
6+. 0
  • Pilgan
    0

    Miko baru saja membeli ikan cupang seharga 20 juta dan meletakkannya pada akuarium berbentuk bola dengan diameter 60 cm. Kucing Miko, Morganisa, penasaran dengan ikan cupang tersebut sehingga Morganisa duduk di depan akurium seperti pada gambar.

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium adalah 20 cm, sedangkan jarak mata Morganisa ke kaca akuarium yang menghadap ikan adalah 15 cm. Jika indeks bias air akuarium adalah 43\frac{4}{3}, maka perbesaran bayangan kucing menurut ikan cupang adalah .... (nudara=1n_{\text{udara}}=1)

    A

    1,5 kali

    B

    2 kali

    C

    1 kali

    D

    1,2 kali

    E

    0,5 kali

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Diameter akuarium dd = 60 cm

    Jari-jari akuarium R=12d=12(30)=30R=\frac{1}{2}d=\frac{1}{2}\left(30\right)=30 cm

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium sikans_{\text{ikan}} = 20 cm

    Jarak mata kucing ke kaca akuarium skucings_{\text{kucing}} = 15 cm

    Indeks bias air nair=43n_{\text{air}}=\frac{4}{3}

    Indeks bias udara nudara=1n_{\text{udara}}=1

    Ilustrasi gambar berdasarkan soal

    Ditanya:

    Perbesaran bayangan kucing menurut ikan cupang M=M=?

    Dijawab:

    Ketika ikan cupang melihat kucing, cahaya datang dari kucing ke ikan cupang. Artinya cahaya dibiaskan oleh bidang cembung, sehingga jari-jari kelengkungan (RR) bernilai positif dan jarak kucing bernilai positif. Ketika kita melihat benda dengan menggunakan permukaan lengkung (sferis), cahaya akan melewati dua jenis permukaan lengkung yaitu permukaan cembung dan permukaan cekung. Persamaan pembiasan pada permukaan lengkung cembung adalah sebagai berikut.

    n1s+n2s=n2n1R\frac{n_1}{s}+\frac{n_2}{s'}=\frac{n_2-n_1}{R}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, dan n2n_2 adalah indeks bias medium 2.

    Sedangkan perbesaran bayangan akibat pembiasan pada bidang lengkung dirumuskan dengan persamaan berikut.

    M=n1sn2sM=\frac{n_1s'}{n_2s}

    Karena cahaya datang dari kucing, maka cahaya datang dari medium udara ke medium air. Sehinga n1=nudaran_1=n_{\text{udara}} dan n2=nairn_2=n_{\text{air}}. Jadi, jarak bayangan mata kucing dihitung dengan persamaan.

    nudaraskucing+nairskucing=nairnudaraR\frac{n_{\text{udara}}}{s_{\text{kucing}}}+\frac{n_{\text{air}}}{s'_{\text{kucing}}}=\frac{n_{\text{air}}-n_{\text{udara}}}{R}

    115+43skucing=43130\frac{1}{15}+\frac{\frac{4}{3}}{s'_{\text{kucing}}}=\frac{\frac{4}{3}-1}{30}

    115+43skucing=1330\frac{1}{15}+\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{\frac{1}{3}}{30}

    115+43skucing=190\frac{1}{15}+\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{1}{90}

    43skucing=190115\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{1}{90}-\frac{1}{15}

    43skucing=1690\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{1-6}{90}

    43skucing=590\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{-5}{90}

    (4)(90)=(5)(3skucing)\left(4\right)\left(90\right)=\left(-5\right)\left(3s'_{\text{kucing}}\right)

    360=15skucing360=-15s'_{\text{kucing}}

    skucing=36015s'_{\text{kucing}}=\frac{360}{-15}

    skucing=24s'_{\text{kucing}}=-24 cm

    Tanda negatif menunjukkan bahwa bayangan bersifat maya.

    Menghitung perbesaran bayangan kucing.

    M=n1sn2sM=\frac{n_1s'}{n_2s}

    M=nudaraskucingnairskucingM=\frac{n_{\text{udara}}s'_{\text{kucing}}}{n_{\text{air}}s_{\text{kucing}}}

    M=(1)(24)(43)(15)M=\frac{\left(1\right)\left(24\right)}{\left(\frac{4}{3}\right)\left(15\right)}

    M=2420M=\frac{24}{20}

    M=1,2M=1,2 kali

    Jadi, perbesaran bayangan kucing menurut ikan cupang adalah 1,2 kali.

  • Pilgan

    Diketahui bahwa indeks bias medium A adalah 1,5 dan indeks bias medium B adalah 1,2. Seberkas sinar dijatuhkan pada medium A yang berada di atas medium B dengan besar sudut datang sebagai berikut.

    (1) 3030^{\circ}

    (2) 4545^{\circ}

    (3) 6060^{\circ}

    (4) 7575^{\circ}

    Pada sudut datang manakah pemantulan sempurna dapat terjadi?

    A

    (3) dan (4)

    B

    (1), (2), (3), dan (4)

    C

    (1) saja

    D

    (2), (3), dan (4)

    E

    (1) dan (2)

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Indeks bias medium A n1n_1 = 1,5

    Indeks bias medium B n2n_2 = 1,2

    Ditanya:

    Sudut datang agar dapat terjadi pemantulan sempurna?

    Dijawab:

    Pemantulan sempurna adalah peristiwa dimana suatu sinar yang datang dengan sudut tertentu pada batas dua medium tidak dibiaskan melainkan dipantulkan secara sempurna. Syarat terjadinya pemantulan sempurna antara lain:

    1. Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat (n2<n1n_2<n_1).
    2. Sudut datang harus lebih besar dari sudut kritisnya.

    Sudut kritis adalah sudut sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat yang menghasilkan sudut bias 9090^{\circ}. Sudut kritis dapat dihitung melalui persamaan berikut.

    sinik=n2n1\sin i_{\text{k}}=\frac{n_2}{n_1}

    Menghitung sudut kritis.

    sinik=1,21,5\sin i_{\text{k}}=\frac{1,2}{1,5}

    sinik=0,8\sin i_{\text{k}}=0,8

    ik=sin1(0,8)i_{\text{k}}=\sin^{-1}\left(0,8\right)

    ik=53i_{\text{k}}=53^{\circ}

    Pemantulan sempurna akan terjadi jika seberkas sinar tersebut dijatuhkan dengan sudut datang yang lebih besar dari 5353^{\circ} yang mana terjadi pada sudut datang 6060^{\circ} dan 7575^{\circ}.

    Jadi, pemantulan sempurna dapat terjadi pada sudut datang (3) dan (4).

  • Pilgan

    Sinar merambat dari medium A ke medium B dengan sudut datang 3030^{\circ} terhadap garis normal, sehingga sudut biasnya 5353^{\circ} menjauhi garis normal. Jika indeks bias medium A adalah 2,4, maka indeks bias medium B adalah ....

    A

    1,3

    B

    1,5

    C

    2,5

    D

    1,2

    E

    1,0

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Sudut datang θ1\theta_1 = 3030^{\circ}

    Sudut bias θ2=53\theta_2=53^{\circ} menjauhi garis normal

    Indeks bias medium A n1n_1= 2,4

    Ditanya:

    Indeks bias medium B n2=n_2= ?

    Dijawab:

    Pembiasan adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya setelah mengalami perubahan medium. Pembiasan terjadi ketika cahaya melewati batas dua medium. Dalam pembiasan terdapat sudut datang dan sudut bias. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk sinar datang dengan garis normal, sednagkan sudut bias adalah sudut yang dibentuk oleh sinar bias dengan garis normal.

    Hubungan antara sinar datang, sinar bias dengan sudut datang dan sudut bias dirumuskan dalam Hukum Snellius atau Hukum Pembiasan. Hukum Snellius menyatakan hukum-hukum pembiasan sebagai berikut.

    1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

    2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias pada dua medium berbeda merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias. Pernyataan ini dituliskan dalam bentuk persamaan yaitu:

    n1sinθ1=n2sinθ2n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2

    atau

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, n2n_2 adalah indeks bias medium 2, θ1\theta_1 adalah sudut datang sinar, dan θ2\theta_2 adalah sudut bias sinar.

    Hal-hal yang berlaku pada peristiwa pembiasan antara lain:

    1) Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n2>n1n_2>n_1), maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Artinya sudut bias akan lebih kecil dari sudut datang (θ2<θ1\theta_2<\theta_1)

    2) Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n2<n1n_2<n_1), maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Artinya sudut bias akan lebih besar dari sudut datang (θ2>θ1\theta_2>\theta_1).

    Jika sinar datang tegak lurus batas dua medium, sinar tidak dibiaskan tetapi diteruskan.

    Karena sinar dibiaskan menjauhi garis normal, maka sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n2<n1n_2<n_1). Sehingga, untuk menghitung indeks bias medium B dapat menggunakan persamaan Hukum Snellius.

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    sin30sin53=n22,4\frac{\sin30^{\circ}}{\sin53^{\circ}}=\frac{n_2}{2,4}

    n2=sin30sin53 (2,4)n_2=\frac{\sin30^{\circ}}{\sin53^{\circ}}\ \left(2,4\right)

    n2=0,50,8(2,4)n_2=\frac{0,5}{0,8}\left(2,4\right)

    n2=(0,625)(2,4)n_2=\left(0,625\right)\left(2,4\right)

    n2=1,5n_2=1,5

    Maka, sesuai dengan hukum Snellius 1,5<2,41,5<2,4.

    Jadi, indeks bias medium B adalah 1,5.

  • Pilgan

    Rumput teki setinggi 6 cm diletakkan di depan lensa konveks dengan panjang fokus 8 cm. Jika lensa konveks diletakkan pada jarak 12 cm dari rumput teki, maka tinggi bayangan rumput teki adalah ....

    A

    12 cm

    B

    9 cm

    C

    15 cm

    D

    8 cm

    E

    7 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Tinggi rumput teki hh = 6 cm

    Jarak rumput teki ke lensa ss = 12 cm

    Jarak fokus lensa ff = 8 cm

    Lensa konveks

    Ditanya:

    Tinggi bayangan rumput teki h=h'=?

    Dijawab:

    Berdasarkan soal diketahui bahwa jenis lensa yang digunakan adalah lensa konveks. Lensa konvergen atau lensa konveks merupakan nama lain dari lensa cembung. Kebalikan dari cermin cembung, lensa cembung merupakan lensa positif sehingga panjang fokusnya bernilai positif. Secara matematis, rumus umum untuk lensa tipis yang berlaku pada lensa cembung dan lensa cekung adalah sebagai berikut.

    1f=1s+1s\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}

    Dengan panjang fokus bernilai positif pada lensa cembung dan bernilai negatif pada lensa cekung.

    Sementara itu, perbesaran yang terjadi pada lensa tipis merupakan perbesaran linier yang dihitung dengan persamaan berikut.

    M=hh=ssM=\left|\frac{h'}{h}\right|=\left|\frac{s'}{s}\right|

    Untuk menghitung tinggi bayangan pada lensa konveks, maka dicari terlebih dahulu jarak bayangan terlebih dahulu sebagai berikut.

    1f=1s+1s\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}

    1s=1f1s\frac{1}{s'}=\frac{1}{f}-\frac{1}{s}

    1s=sff s\frac{1}{s'}=\frac{s-f}{f\ s}

    s=f ssfs'=\frac{f\ s}{s-f}

    s=(8)(12)128s'=\frac{\left(8\right)\left(12\right)}{12-8}

    s=964s'=\frac{96}{4}

    s=24s'=24 cm

    Menghitung tinggi bayangan rumput teki menggunakan persamaan perbesaran bayangan.

    M=hh=ssM=\left|\frac{h'}{h}\right|=\left|\frac{s'}{s}\right|

    h6=2412\left|\frac{h'}{6}\right|=\left|\frac{24}{12}\right|

    12h=(6)(24)12h'=\left(6\right)\left(24\right)

    12h=14412h'=144

    h=14412h'=\frac{144}{12}

    h=12h'=12 cm

    Jadi, tinggi bayangan rumput teki adalah 12 cm.

  • Pilgan

    Ketika cahaya melewati medium A, cepat rambat cahaya berkurang 1,15×1081,15\times10^8 m/s. Berdasarkan tabel di bawah ini, jenis bahan medium yang mendekati indeks bias medium A adalah ....

    A

    es

    B

    kaca kerona

    C

    intan

    D

    kaca flinta

    E

    kuarsa

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Cepat rambat cahaya di medium A v=3×1081,15×108=1,85×108v=3\times10^8-1,15\times10^8=1,85\times10^8 m/s

    Ditanya:

    Jenis medium A?

    Dijawab:

    Ketika cahaya dari sebuah medium merambat melewati medium lain yang berbeda kerapatan, cepat rambat cahaya akan berubah. Cepat rambat cahaya akan berkurang jika memasuki medium dengan kerapatan tinggi dan sebaliknya. Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dengan cepat rambat cahaya di dalam suatu medium dinamakan indeks bias. Indeks bias suatu medium dapat dihitung melalui persamaan berikut.

    n=cvn=\frac{c}{v}

    Dengan nn adalah indeks bias medium, cc adalah cepat rambat cahaya di ruang hampa = 3×1083\times10^8 m/s. dan vv adalah cepat rambat cahaya di dalam medium.

    Untuk menentukan jenis medium A, maka hitung terlebih dahulu indeks bias medium A.

    n=cvn=\frac{c}{v}

    n=3×1081,85×108n=\frac{3\times10^8}{1,85\times10^8}

    n=1,62n=1,62

    Berdasarkan tabel, jenis medium yang memiliki indeks bias 1,62 adalah kaca flinta. Jadi, jenis bahan medium yang mendekati indeks bias medium A adalah kaca flinta.

  • Pilgan

    Sinar merambat dari medium A ke medium B, sehingga sudut biasnya adalah 3737^{\circ} mendekati garis normal. Jika perbandingan indeks bias antara medium A dan medium B adalah 34\frac{3}{4}, maka sudut datang sinar tersebut adalah ....

    Catatan:

    A

    5353^{\circ}

    B

    6060^{\circ}

    C

    4242^{\circ}

    D

    4040^{\circ}

    E

    3939^{\circ}

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Sudut bias θ2=37\theta_2=37^{\circ} mendekati garis normal

    Perbandingan indeks bias antara medium A dan medium B n1n2=34  n2n1=43\frac{n_1}{n_2}=\frac{3}{4}\ \rightarrow\ \frac{n_2}{n_1}=\frac{4}{3}

    Ditanya:

    Sudut datang sinar θ1=\theta_1=?

    Dijawab:

    Hukum Snellius menyatakan hukum-hukum pembiasan sebagai berikut.

    1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

    2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias pada dua medium berbeda merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias. Pernyataan ini dituliskan dalam bentuk persamaan yaitu:

    n1sinθ1=n2sinθ2n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2

    atau

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, n2n_2 adalah indeks bias medium 2, θ1\theta_1 adalah sudut datang sinar, dan θ2\theta_2 adalah sudut bias sinar.

    Hal-hal yang berlaku pada peristiwa pembiasan antara lain:

    1) Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n2>n1n_2>n_1), maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Artinya sudut bias akan lebih kecil dari sudut datang (θ2<θ1\theta_2<\theta_1)

    2) Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n2<n1n_2<n_1), maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Artinya sudut bias akan lebih besar dari sudut datang (θ2>θ1\theta_2>\theta_1).

    3) Jika sinar datang tegak lurus batas dua medium, sinar tidak dibiaskan tetapi diteruskan.

    Karena sinar dibiaskan mendekati garis normal, maka sinar merambat dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat (n2>n1n_2>n_1), sehingga sudut biasnya akan lebih kecil dari sudut datangnya (θ2<θ1\theta_2<\theta_1). Maka, untuk menghitung sudut datang sinar dapat menggunakan persamaan hukum Snellius yaitu sebagai berikut.

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    sinθ1=n2n1(sinθ2)\sin\theta_1=\frac{n_2}{n_1}\left(\sin\theta_2\right)

    sinθ1=(43)(sin37)\sin\theta_1=\left(\frac{4}{3}\right)\left(\sin37^{\circ}\right)

    sinθ1=(43)(0,60)\sin\theta_1=\left(\frac{4}{3}\right)\left(0,60\right)

    sinθ1=0,80\sin\theta_1=0,80

    θ1=sin1(0,80)\theta_1=\sin^{-1}\left(0,80\right)

    θ1=53\theta_1=53^{\circ}

    Maka, sudut datang sinar tersebut adalah 5353^{\circ}.

  • Pilgan

    Sebuah lilin diletakkan 18 cm di depan lensa konvergen. Jika jarak fokus lensa konvergen tersebut adalah 10 cm, maka perbesaran bayangan lilin yang dihasilkan adalah ....

    A

    1,75 kali

    B

    1,50 kali

    C

    1,25 kali

    D

    1,00 kali

    E

    1,80 kali

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Jarak lilin ke lensa ss = 18 cm

    Jarak fokus lensa ff = 10 cm

    Lensa kovergen

    Ditanya:

    Perbesaran bayangan lilin M=M=?

    Dijawab:

    Berdasarkan soal diketahui bahwa jenis lensa yang digunakan adalah lensa konvergen. Lensa konvergen atau lensa konveks merupakan nama lain dari lensa cembung. Kebalikan dari cermin cembung, lensa cembung merupakan lensa positif sehingga panjang fokusnya bernilai positif. Secara matematis, rumus umum untuk lensa tipis yang berlaku pada lensa cembung dan lensa cekung adalah sebagai berikut.

    1f=1s+1s\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}

    Dengan panjang fokus bernilai positif pada lensa cembung dan bernilai negatif pada lensa cekung.

    Sementara itu, perbesaran yang terjadi pada lensa tipis merupakan perbesaran linier yang dihitung dengan persamaan berikut.

    M=hh=ssM=\left|\frac{h'}{h}\right|=\left|\frac{s'}{s}\right|

    Untuk menghitung perbesaran bayangan pada lensa konvergen, maka dicari terlebih dahulu jarak bayangan atau ketinggian bayangan terlebih dahulu.

    1f=1s+1s\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}

    1s=1f1s\frac{1}{s'}=\frac{1}{f}-\frac{1}{s}

    1s=sff s\frac{1}{s'}=\frac{s-f}{f\ s}

    s=f ssfs'=\frac{f\ s}{s-f}

    s=(10)(18)1810s'=\frac{\left(10\right)\left(18\right)}{18-10}

    s=1808s'=\frac{180}{8}

    s=22,5s'=22,5 cm

    Menghitung perbesaran bayangan lilin.

    M=ssM=\left|\frac{s'}{s}\right|

    M=22,518M=\left|\frac{22,5}{18}\right|

    M=1,25M=1,25 kali

    Jadi, perbesaran bayangan lilin yang dihasilkan adalah 1,25 kali.

  • Pilgan

    Sebuah sinar diarahkan pada kaca plan paralel dengan sudut 3737^{\circ} terhadap garis normal. Jika kaca plan paralel memiliki ketebalan 6 cm dan indeks bias 3, maka pergeseran sinar pada kaca plan paralel mendekati .... (nudara=1n_{\text{udara}}=1)

    Catatan:

    A

    2,36 cm

    B

    2,23 cm

    C

    6,23 cm

    D

    2,63 cm

    E

    3,26 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Sudut datang θudara=37\theta_{\text{udara}}=37^{\circ}

    Ketebalan kaca plan paralel dd = 6 cm

    Indeks bias kaca plan paralel nkacan_{\text{kaca}} = 3

    Indeks bias udara nudaran_{\text{udara}}= 1

    sin37=0,6\sin37^{\circ}=0,6

    cos37=0,8\cos37^{\circ}=0,8

    Ditanya:

    Pergeseran sinar d=d=?

    Dijawab:

    Jika sebuah berkas sinar menuju permukaan kaca plan paralel atau keping kaca sejajarseperti pada kaca jendela, maka sinar tersebut akan mengalami pembiasan sebanyak dua kali. Pembiasa pertama terjadi ketika cahaya masuk ke kaca dan pembiasan kedua terjadi ketika cahaya keluar dari kaca ke udara. Sinar yang keluar dari permukaan kaca lainnya adalah sejajar terhadap sinar datang, tetapi mengalami pergeseran seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

    Besar pergeseran sinar yang melewati kaca plan paralel dapat dihitung melalui persamaan berikut.

    t=dsin(θudaraθkaca)cosθkacat=\frac{d\sin\left(\theta_{\text{udara}}-\theta_{\text{kaca}}\right)}{\cos\theta_{\text{kaca}}}

    Dengan tt adalah pergeseran sinar, dd adalah tebal kaca, θudara\theta_{\text{udara}} adalah sudut datang dari udara, dan θkaca\theta_{\text{kaca}} adalah sudut bias di kaca.

    Menghitung sudut bias kaca.

    Untuk menghitung pergeseran sinar, terlebih dahulu kita menentukan sudut bias sinar di kaca plan paralel sesuai dengan Hukum Pembiasan cahaya.

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    sinθudarasinθkaca=nkacanudara\frac{\sin\theta_{\text{udara}}}{\sin\theta_{\text{kaca}}}=\frac{n_{\text{kaca}}}{n_{\text{udara}}}

    sin37sinθkaca=31\frac{\sin37^{\circ}}{\sin\theta_{\text{kaca}}}=\frac{3}{1}

    sinθkaca=sin373\sin\theta_{\text{kaca}}=\frac{\sin37^{\circ}}{3}

    sinθkaca=0,63\sin\theta_{\text{kaca}}=\frac{0,6}{3}

    sinθkaca=0,2\sin\theta_{\text{kaca}}=0,2

    θkaca=sin1(0,2)\theta_{\text{kaca}}=\sin^{-1}\left(0,2\right)

    θkaca=11,5\theta_{\text{kaca}}=11,5^{\circ}

    Menghitung pergeseran sinar.

    t=dsin(θudaraθkaca)cosθkacat=\frac{d\sin\left(\theta_{\text{udara}}-\theta_{\text{kaca}}\right)}{\cos\theta_{\text{kaca}}}

    t=(6)sin(3711,5)cos11,5t=\frac{\left(6\right)\sin\left(37^{\circ}-11,5^{\circ}\right)}{\cos11,5^{\circ}}

    t=(6)sin25,5cos11,5t=\frac{\left(6\right)\sin25,5^{\circ}}{\cos11,5^{\circ}}

    t=(6)(0,43)(0,98)t=\frac{\left(6\right)\left(0,43\right)}{\left(0,98\right)}

    t=2,63t=2,63 cm

    Jadi, pergeseran sinar pada kaca plan paralel mendekati 2,63 cm.

  • Pilgan

    Miko baru saja membeli ikan cupang seharga 20 juta dan meletakkannya pada akuarium berbentuk bola dengan diameter 60 cm. Kucing Miko, Morganisa, penasaran dengan ikan cupang tersebut sehingga Morganisa duduk di depan akurium seperti pada gambar.

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium adalah 20 cm, sedangkan jarak mata Morganisa ke kaca akuarium yang menghadap ikan adalah 15 cm. Jika indeks bias air akuarium adalah 43\frac{4}{3}, maka jarak bayangan ikan cupang menurut Morganisa adalah sejauh .... (nudara=1n_{\text{udara}}=1)

    A

    35 cm

    B

    30 cm

    C

    25 cm

    D

    18 cm

    E

    33 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Diameter akuarium dd = 60 cm

    Jari-jari akuarium R=12d=12(30)=30R=\frac{1}{2}d=\frac{1}{2}\left(30\right)=30 cm

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium sikans_{\text{ikan}} = 20 cm

    Jarak mata kucing ke kaca akuarium skucings_{\text{kucing}} = 15 cm

    Indeks bias air nair=43n_{\text{air}}=\frac{4}{3}

    Indeks bias udara nudara=1n_{\text{udara}}=1

    Ilustrasi gambar berdasarkan soal

    Ditanya:

    Jarak bayangan ikan cupang menurut kucing sikan-kucing=s'_{\text{ikan-kucing}}=?

    Dijawab:

    Ketika kucing Miko, Morganisa, melihat ikan cupang, cahaya datang dari ikan cupang. Artinya cahaya dibiaskan oleh bidang cekung, sehingga jari-jari kelengkungan (RR) bernilai negatif dan jarak ikan bernilai positif. Ketika kita melihat benda dengan menggunakan permukaan lengkung (sferis), cahaya akan melewati dua jenis permukaan lengkung yaitu permukaan cembung dan permukaan cekung. Persamaan pembiasan pada permukaan lengkung cekung adalah sebagai berikut.

    n1s+n2s=n2n1R\frac{n_1}{s}+\frac{n_2}{s'}=\frac{n_2-n_1}{-R}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, dan n2n_2 adalah indeks bias medium 2.

    Karena cahaya datang dari ikan, maka cahaya datang dari medium air ke medium udara. Sehinga n1=nairn_1=n_{\text{air}} dan n2=nudaran_2=n_{\text{udara}}. Jadi, bayangan ikan yang dilihat kucing dihitung dengan persamaan.

    nairsikan+nudarasikan=nudaranairR\frac{n_{\text{air}}}{s_{\text{ikan}}}+\frac{n_{\text{udara}}}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{n_{\text{udara}}-n_{\text{air}}}{R}

    4320+1sikan=14330\frac{\frac{4}{3}}{20}+\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{1-\frac{4}{3}}{-30}

    460+1sikan=1330\frac{4}{60}+\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{-\frac{1}{3}}{-30}

    460+1sikan=190\frac{4}{60}+\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{1}{90}

    1sikan=190460\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{1}{90}-\frac{4}{60}

    1sikan=603605.400\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{60-360}{5.400}

    1sikan=3005.400\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{-300}{5.400}

    sikan=5.400300s'_{\text{ikan}}=\frac{5.400}{-300}

    sikan=18s'_{\text{ikan}}=-18 cm

    Tanda negatif menunjukkan bahwa bayangan bersifat maya. Jarak bayangan ikan cupang adalah sejauh 18 cm dari dinding kaca akuarium. Karena kucing berada pada jarak 15 cm dari kaca akuarium, maka jarak bayangan ikan cupang menurut kucing adalah:

    sikan-kucing=skucing+sikans'_{\text{ikan-kucing}}=s_{\text{kucing}}+s'_{\text{ikan}}

    sikan-kucing=15+18s'_{\text{ikan-kucing}}=15+18

    sikan-kucing=33s'_{\text{ikan-kucing}}=33 cm

    Jadi, jarak bayangan ikan cupang menurut Morganisa adalah sejauh 33 cm.

  • Pilgan

    Seberkas cahaya merambat dalam 3 medium berbeda, yaitu medium 1 (n1=1n_1=1), medium 2 (n2=1,36n_2=1,36), dan medium 3 (n3=1,33n_3=1,33). Jika sudut datang pada medium 1 adalah 6060^{\circ} terhadap garis normal, maka besar sudut biasnya pada medium 3 adalah ....

    Catatan:

    A

    42,542,5^{\circ} mendekati garis normal

    B

    39,539,5^{\circ} menjauhi garis normal

    C

    40,540,5^{\circ} mendekati garis normal

    D

    39,539,5^{\circ} mendekati garis normal

    E

    40,540,5^{\circ} menjauhi garis normal

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Indeks bias medium 1 n1=1n_1=1

    Indeks bias medium 2 n2=1,36n_2=1,36

    Indeks bias medium 3 n3=1,33n_3=1,33

    Sudut datang di medium 1 θ1=60\theta_1=60^{\circ}

    Ditanya:

    Sudut bias sinar di medium 3 θ3=\theta_3=?

    Dijawab:

    Hukum Snellius menyatakan hukum-hukum pembiasan sebagai berikut.

    1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

    2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias pada dua medium berbeda merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias. Pernyataan ini dituliskan dalam bentuk persamaan yaitu:

    n1sinθ1=n2sinθ2n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2

    atau

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, n2n_2 adalah indeks bias medium 2, θ1\theta_1 adalah sudut datang sinar, dan θ2\theta_2 adalah sudut bias sinar.

    Hal-hal yang berlaku pada peristiwa pembiasan antara lain:

    1) Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n2>n1n_2>n_1), maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Artinya sudut bias akan lebih kecil dari sudut datang (θ2<θ1\theta_2<\theta_1)

    2) Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n2<n1n_2<n_1), maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Artinya sudut bias akan lebih besar dari sudut datang (θ2>θ1\theta_2>\theta_1).

    3) Jika sinar datang tegak lurus batas dua medium, sinar tidak dibiaskan tetapi diteruskan.

    Berdasarkan informasi pada soal, dapat diketahui bahwa terdapat tiga jenis medium dan dapat dilihat juga bahwa n1<n2>n3n_1<n_2>n_3. Maka untuk menghitungnya, dapat dibagi menjadi bagian yaitu antara medium 1 dan medium 2, yang kemudian medium 2 dan medium 3. Karena n1<n2n_1<n_2 , maka sinar bias pada medium 2 akan mendekati garis normal. Selanjutnya, karena n2>n3n_2>n_3, maka sinar bias pada medium 3 akan menjauhi garis normal. Informasi ini dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut.

    Untuk menghitung sudut bias sinar pada medium 3, terlebih dahulu menentukan nilai sudut bias pada medium 2 yang mana nanti akan menjadi sudut datang pada medium 2 terhadap medium 3.

    Menghitung sudut bias pada medium 2.

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    sinθ2=(sinθ1)(n1n2)\sin\theta_2=\left(\sin\theta_1\right)\left(\frac{n_1}{n_2}\right)

    sinθ2=(sin60)(11,36)\sin\theta_2=\left(\sin60^{\circ}\right)\left(\frac{1}{1,36}\right)

    sinθ2=0,636\sin\theta_2=0,636

    θ2=sin1(0,636)\theta_2=\sin^{-1}\left(0,636\right)

    θ2=39,5\theta_2=39,5^{\circ}

    Menghitung sudut bias pada medium 3.

    sinθ2sinθ3=n3n2\frac{\sin\theta_2}{\sin\theta_3}=\frac{n_3}{n_2}

    sinθ3=(sinθ2)(n2n3)\sin\theta_3=\left(\sin\theta_2\right)\left(\frac{n_2}{n_3}\right)

    sinθ3=(sin39,5)(1,361,33)\sin\theta_3=\left(\sin39,5^{\circ}\right)\left(\frac{1,36}{1,33}\right)

    sinθ3=(0,636)(1,361,33)\sin\theta_3=\left(0,636\right)\left(\frac{1,36}{1,33}\right)

    sinθ3=0,650\sin\theta_3=0,650

    θ3=sin1(0,650)\theta_3=\sin^{-1}\left(0,650\right)

    θ3=40,5\theta_3=40,5^{\circ}

    Jadi, besar sudut biasnya pada medium 3 adalah 40,540,5^{\circ} menjauhi garis normal.


Tidak Ada Komentar

Ayo Daftar Sekarang!

Dan dapatkan akses ke seluruh 157.138 soal dengan berbagai tingkat kesulitan!

Daftar

Masih ada yang belum ngerti juga? Tanya ke kak tutor aja! Caranya, daftar layanan premium dan pilih paketnya.