A. Pengertian Optik
Kata
optik berasal dari bahasa Latin, yang artinya tampilan. Optika adalah cabang
fisika yang menggambarkan perilaku atau sifat-sifat cahaya dan interaksi cahaya
dngan materi. Intinya optika membahas tentang gejala - gejala optik.
B. Klasifikasi Optik
Bidang
optika terbagi menjadi dua, yaitu optik geometri dan optik fisis. Optik
geometris atau optik sinar, menjabarkan perambatan cahaya sebagai vektor yang
disebut sinar melalui gambar-gambar geometri dari berkas sinar tersebut.
Sedangkan optik fisis menjelaskan gejala-gejala yang terjadi pada optik
geometri dengan penjabaran matematis, sehingga komponen optik dan sistem kerja
cahaya seperti ukuran, posisi, dan pembesaran objek menjadi lebih besar.
C. Sejarah Optik
Menurut Richtmayer perkembangan keilmuwan dibagi kedalam
empat periode. begitupun dengan sejarah perkembangan Optika. berikut sedikit
penjelasan mengenai sejarah perkembangan optika menurut Richtmayer:
a. Perkembangan Optik Periode I (Zaman Prasejarah (SM) s.d. 1500 M)
Pada
zaman prasejarah ternyata optik telah dikenal, buktinya adalah ditemukannya
sebuah kanta optik yang berumur sekitar 2.200 tahun yang lalu di Baghdad,
Irak. Kanta purbayang berukuran kira-kira satu ibu jari tersebut ditemukan
dengan sedikit retak di bagian kacanya.Penemuan ini menunjukkan bahwa sejak
zaman purbakala orang-orang telah mengetahui cara membuat kanta dan
mengaplikasikannya di kehidupan sehari-hari.
Optik dipelajari secara ilmiahdi periode I ini dimulai pada tahun
300 SM. Pada zaman prasejarah dikenal dengan zaman yanghanya mengemukakan
teori-teori para ahli saja tanpa dilakukan pembuktian dengan eksperimensehingga
ada beberapa teori tentang optik yang bermunculan, misalnya Teori Tactile dan
Teori Emisi.Para ilmuwan yang hidup di zaman prasejarah mengemukakan
pendapat bahwa kita dapatmelihat suatu benda karena terdapat cahaya dari mata
kita yang dipancarkan ke benda tersebut.seperti halnya senter yang disorotkan
ke sebuah benda sehingga kita dapat melihat bendatersebut. Teori ini dipelopori
oleh Aristoteles dan Ptolomeus. Di masa sebelum masehi ini,Euclid (275 SM-330
SM) menemukan bahwa cahaya bergerak dalam garis lurus.dan diamempelajari juga
tentang pemantulan cahaya.
Pada abad ke-10 M, muncul teori yang menentang
Teori Tactile yaitu Teori Emisi. Teori Emisi ini dikatakan merubah drastis cara pandang
terhadap konsep cahaya. Pada Teori Emisi dikatakan bahwa kita dapat melihat
benda bukan karena mata kita yang memancar kan cahaya ke benda tersebut (Teori Tactile), tetapi karena terdapat cahaya yang dipantulkan oleh beda yangkita
lihat menuju mata kita. Teori ini pertama kali dicetuskan oleh Ibnu Al-Haitsam
(965M1040 M) seorang Ilmuwan muslim yang sangat populer dan dikenal juga
sebagai “Bapak optik dunia‟. Akhirnya, teori emisi ini benar - benar
menggugurkan Teori Tactile dan dipercaya kebenarannya sampai sekarang.
Kemudian pada abad ke-13, pembiasan cahaya mulai disadari. Hal
ini terbukti dengan adanya tulisan di buku yang berjudul “Perspectiva” karya
Bacon yaitu bila tulisan sebuah buku,atau suatu benda kecil dilihat
melalui bagian lengkung sebuah kaca atau kristal akan nampak lebih
jelas dan lebih besar. Pada akhir abad ke 15 atau sekitar awal abad ke 16 seorang
ilmuwan Italia yaitu Leonardo Da Vinci mengemukakan tentang optik fisiologis
mata manusia yang mengakibatkan penemuan di bidang medis di masa depan
mulai terbuka jalannya.
b. Perkembangan Optik Periode II (1550 M– 1 800 M)
Berbeda dengan Periode I, di
Periode II ini sudah banyak di lakukan eksperimen untuk mendukung kebenaran dari
teori - teori yang telah dikemukakan. Penemuan-penemuan di Periode II ini dimulai
ketika orang-orang mulai gemar mengamati pelangi, hingga akhirnya
diketahui bahwa pelangi disebabkan oleh pembiasan cahaya oleh air. Selain itu, di abad ke-16 ini juga sudah
mulai dibuat mikroskop yang menggunakan lensa gabungan yaitu lensa objektif dan
lensaokuler oleh Antony van Leuwenhoek (1632-1723) dari Belanda. Satu abad berselang dengan tempat yang sama yaitu di Belanda,
tepatnya pada abad ke-17 atau sekitar tahun 1608 M untuk pertama kalinya
seseorang mengklaim bahwa dia adalah orang yang pertama menemukan teleskop.
Orang tersebut adalah Hans Lippershey. Teleskop yang ditemukan Hans Lippershey
ini hanya bisa memperbesar tiga kali lipat ukuran semula. Awalnya Lippershey ini
memegang sebuah lensa di depan lensa lain dan meletakkannya disebuah tabung
kayu dan teleskop Hans Lippershey pun tercipta.
Namun, satu tahun kemudian Galileo Galilei yaitu tahun 1609 M, Galileo mendengar bahwa
seseorang telah menemukan teleskop di Belanda. Namun, berita itu
masih samar-samar ditelinganya. Akhirnya, berkat kecerdasannya, ia mampu
mempelajarai perangkat teleskopLippershey dan berhasil membuat teleskopnya
sendiri yang lebih canggih pada masa itu karena Dapat melakukan perbesaran hinggan
20 kali lipat. Teropong yang ditemukan Galileo ini sekarang disebut teleskop
panggung. Baik Lippershey maupun Gelileo sama-sama mengkombinasikan lensa
cekung dan cembung. Kemudian pada tahun 1611, Kepler mnyempurnakan desain teleskop
Galileo yaitu dengan menggunakan dua buah lensa cembung sehingga gambar yang
dihasilkan terbalik. Desain Kepler ini masih menjadi desain utama refraktor masa kini hanya saja
mungkin ada perbaikan dalam lensa dan kaca. Selama abad ke-15 sampai abad ke-16 para ilmuwan berlomba-lomba
untuk menghitung kecepatan cahaya dengan berbagai cara. Ada yang menggunakan
cara yang hamper sama ketika menghitung kecepatan suara, yaitu menyuruh
seseorang berdiri diatas bukit yang sangat jauh kemudian menyalakan sebuah
lnetera. Selang waktu ketika cahaya lentera dinyalakan dengan cahaya yang
dilihat oleh pengamat di bawah bukit itulah yang menjadi dasar perhitungan
kecepatan cahaya. Ilmuwan yang meggunakan metode ini adalah Galileo Galilei.
Namun Galileo tidak menemukan selang waktu tersebut, sehingga Galileo
menyatakan bahwa kecepatan cahaya sangat cepat bahkan nyaris tak berhingga.Pada tahun 1670-an, Ole Romer (1644-1710), mengamati bulan-bulan
planet Jupiter. Dia mengamati beberapa lama waktu yang dibutuhkan bulan-bulan
itu untuk bergerak ke belakang Jupiter. Namun, dia heran karena mendapati waktu
bulan muncul dan menghilang berbeda-beda, terkadang lebih cepat dan terkadang
lebihlambat dari waktu yang telah dihitung. Romer pun mengambil kesimpulan
bahwa kecepatan cahaya mempunyai batas. Itu mengacu dari posisi bumi saat dia
melakukan pengamatan. Dan jeda waktu tadi ditemukan sebesar 16,7 nmenit. Romer
menganggap bahwa jarak Bumi-Jupiter sebesar 2 AU. Dapat disimpulkan bahwaWalaupun saat itu tetapan AU (satuan astronomi) masih belum
ditetapkan , tetapi dari hasil pengamatan Romer tersebut membuktikan bahwa
kecepatan cahaya sangat besar. Pantas saja Galileo gagal mengukurnya karena
mungkin jarak pengamatan yang dilakukan Galileo kurang jauh.Pada tahun 1675, Sir Isaac Newton dalam Hypothesis of Light
menyatakan bahwa cahaya terdiri dari partikel halus yang memancarkan ke segala
arah dari sumbernya. Jika partikel dianggap tidak bermasa, maka suatu benda
bersinar tidak akan kehilangan massanya hanya karena memancarkan cahaya, dan
itu sendiri tidak dipengaruhi oleh gravitasi. Teori Newton ini dikenal dengan
nama Teori Emisi.
Pada tahun 1678 Christian Huygens mengatakan teori bahwa cahaya
dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bumi. Sehingga jika
demikian cahaya akan memiliki frekuensi dan panjang gelombang. Pada zaman
Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa cahaya selalu
memerlukan energy perambatnya. Namun,
ruang antara bintang maupun planet di antariksa merupakan ruang hampa
udara. Inilah yang membuat kebingungan, jika cahaya seperti yang dikatakan oleh
Huygens maka medium apakah yang menghantarkan cahaya di ruang akngkasa?
Sehingga Huygens menjawab kritik ini dengan berhipotesis bahwa ada zat yang
bernama eter sebagai perantara di ruang hampa. Zat ini sangat ringan, tembus
pandang, dan memenuhi seluruh alam semesta. Eterlah yang mengantarkan cahaya
dari bintang-bintang sampai bumi.
Newton menjelaskan cahaya bagaikan peuru yang melaju mengikuti
lintasan lurus. Anehnya dilain tempat Newton malah mengusulkan teori getaran
eter untuk menjelaskan sifat cahaya. Ini memperlihatkan ketidakkonsistenan
Newton. Tapi Newton percaya bahwa eter terdiri dari partikel yang sangat halus
yang mmebuatnya bersifat sangat renggang dan lenting. Alam tenpa eter tidak
mungkin menghantarkan gelombang. Newton bersikukuh menolak ide Huygens bahwa cahaya bersifat
gelombang. Menurut newton gelombang akan melebar dan mengisi seluruh ruang
seperti gelombang air mengisi ceruk kolam, padahal dalam praktik cahaya
mengikuti garis lurus dan tidak dan tidak mengisi ruang bayangan. Pada
kesempatan lain Newton menyatakan lebih suka langit tetap kosong daripada diisi
eter. Bagaimana pun juga sekiranya ruang angkasa diisi eter maka perjalanan
benda langit terhambat. Implikasi ini tidak teramati, ia tetap lebih suka alam
tanpa eter, persis seperti ajarana atonomi yunani. Dari sini dapat disimpulkan
bahwa Newton masih bimbang perihal cahaya, ia tidak dapat memilih antara model
peluru dan getaran eter meski condong pada yang pertama. Dalam edisi kedua ‘Principia’ (1713)
Newton kembali menutup segala spekulasi dan menulis “saya tidak mengkali
hipotesi”. Sampai pertengahan abad ke-18, tidak ada prcobaan-percobaan yang
mendukung kebenaran bahwa cahaya diumpamakan sebagai peluru diatas.
c. Perkembangan optik periode III
(periode singkat 1800 M s/d 1890)
Periode III ini merupakan
periode tersingkat dalam sejarah perkembangan opti. Periode III dimulai ketika
sekitar tahun 1801, Thomas Young dan Agustin Fresnell membuktikan bahwa cahaya
dapat melentur (difraksi) dan dapat mengalami interferensi ketika dilewatkan
pada dua celah sempit. Ternyata peristiwa ini tidak dapat diterangkan oleh
teori-teori Newton pun tidak dapat menjelaskan bahwa kecepatan cahaya di dalam
air lebih kecil dibandingkan kecepatan di udara. Sehingga anggapan bahwa cahaya
merupakan gelombang semakin kuat.
Selanjutnya Maxwell (1831 – 1874) menegemukakan
pendapatan bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan
sehingga tergolong gelombang elektromagnetik. Sesuatu yang berbeda dengan
gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elektromagnetik
dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnya pun amat tinggi
bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik merambat
dengan kecepatan 300,000 km/s, kecepatan ini hamper sama dengan kecepatan
gelombang cahaya. Sehingga dapat dikatakan bahwa cahaya merupakan gelombang
elektromagnetik. Dua prediksi Maxwell diuji secara terpisah oleh Heinrich Rudolf
Hertz (1857 -1894) dan Hendrik Antoon Lorentz (1853 – 1928), Maxwell meramalkan
bahwa gangguan di dalam medan magnetik dan litrik harus merambat secepat
cahaya. Tapi gelombang elektromagnetik seperti itu belum pernah teramati.
Pada tahun 1887, Heartz
menguji prediksi itu sampai dengan memercikkan bunga api listrik diantara dua
kutub. Ia mengamati bahwa diantara dua kutub di tempat lain di dalam
laboratoriumnya terjadi juga percikan bunga apoi yang sama. Tak pelak lagi,
pengaruh bunga api yang pertama harus dibawa sebagai gelombang melalui udara sehingga
menimbulkan bunga api yang kedua. Ia membuktikan secara eksprimental bahwa
gelombang cahaya, karena menunjukkan gejala pemantulan, pembiasan, difraksi,
dan polarisasi.
d. Perkembangan optik periode IV
(1887M-1925M)
Optika moderen di tandai
dengan perkembangan ilmu dan rekayasa optik yang menjadi sangat populer pada
abad 20. Bidang optik ini meliputi elektromagnetik atau sifat kuantum cahaya.
Pada era modern di tandai dengan permukaan besar yaitu mengenai efek
fotolistrik dan serat optik.
D. Sifat-sifat Cahaya
Cahaya
merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elektromsgnetik yang bisa dilihat
dengan mata. Cahaya juga merupakan dasar ukuran meter: 1 meter adalah jarak
yang dilalui cahaya melalui vakum pada 1/299,792,458 detik. Kecepatan cahaya
adalah 299,792,458 meter per detik. Cahaya
adalah energi berbentuk gelombang elektromagnetik yang kasat mata dengan
panjang gelombang sekitar 380-750nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi
elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. Sifat-sifat cahaya :
- Dapat mengalami pemantulan(refleksi)
- Dapat mengalami pembiasan (refraksi)
- Dapat mengalami pelenteran (difraksi)
- Dapat dijumlah (interferensi)
- Dapat diuraikan (disperse)
- Dapat diserap arah getarnya(polarisasi)
- Bersifat sebagai gelombang dan partikel
- Cahaya merambut lurus
Pemantulan artinya proses
memantulkan. Memantul artinya bergerak balik karena membentur sesuatu. Jadi
pemantulan dapat diartikan sebagai peristiwa di mana arah gerak suatu benda
berubah karena cahaya mengenai suatu penghalang. Jika anda melempar sebuah bola
mengenai dinding tembok maka bola berbalik arah karena bola mengenai penghalang
berupa dinding tembok. Ketika cahaya dipancarkan oleh matahari atau sumber cahaya lain seperti
lampu listrik, cahaya bergerak dari sumber cahaya tersebut ke segala arah. Pada
saat cahaya mengenai suatu penghalang seperti buku, tembok atau cermin maka
cahaya dipantulkan oleh benda-benda penghalang tersebut. Arah gerak pantulan
cahaya setelah membentur benda penghalang berbeda dari arah gerak cahaya
sebelum mengenai benda penghalang. Dapat dikatakan bahwa pemantulan cahaya
adalah peristiwa di mana cahaya mengenai suatu penghalang sehingga arah gerak
cahaya berubah; arah gerakan cahaya setelah membentur benda penghalang berbeda
dengan arah gerak cahaya sebelum membentur benda penghalang.
F. Jenis-jenis Pemantulan Cahaya
Gambar 2.1 Pemantulan
teratur Gambar 2.2
Pemantulan baur
Secara garis besar
pemantulan cahaya terbagi menjadi dua yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur (pemantulan difus).
Pemantulan teratur terjadi jika berkas sinar sejajar jatuh pada permukaan halus
sehingga berkas sinar tersebut akan dipantulkan sejajar dan searah, sedangkan
pemantulan baur terjadi jika sinar sejajar jatuh pada permukaan yang kasar
sehingga sinar tersebut akan dipantulkan ke segala arah.
Pada permukaan benda yang
rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan membentuk suatu pola yang
teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan cermin dipantulkan
sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat membentuk bayangan
benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur atau pemantulan
biasa.
Berbeda dengan benda yang
memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai suatu permukaan yang tidak rata,
maka sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan tersebut dipantulkan tidak
sebagai sinar-sinar sejajar. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan baur.
Akibat pemantulan baur ini manusia dapat melihat benda dari berbagai arah.
Misalnya pada kain atau kertas yang disinari lampu sorot di dalam ruang gelap,
dapat terlihat apa yang ada pada kain atau kertas tersebut dari berbagai arah.
Pemantulan baur yang dilakukan oleh partikel-partikel debu di udara yang
berperan dalam mengurangi kesilauan sinar matahari.
G. Hukum Pemantulan Cahaya
Hukum pemantulan cahaya yang menyatakan bahwa: "Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar."
H. Jenis-jenis Cermin dan sifat sifatnya
1. Cermin Datar
Cermin
datar adalah cermin yang mempunyai permukaan pantul berbentuk bidang datar.
Bayangan yang dibentuk oleh cermin datar sama persis dengan ukuran bendanya.
Sifat-sifat
bayangan pada cermin datar
Lima
sifat penting banyangan pada cermin datar yaitu:
1.
Bayangan sama besar dengan
bendanya
2. Bayangan
tegak
3. Jarak
bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin
4. Bayangan
bertukar sisinya
5. Bayangan
bersifat maya atau semu
2. Cermin Lengkung
Cermin sferik adalah cermin
lengkung seperti permukaan lengkung sebuah bola dengan jari-jari kelengkungan
R. Cemin ini dibedakan atas cermin cekung (konkaf) dan cermin cembung
(konveks). Setiap cermin sferik baik itu cermin cekung
ataupun cermin cembung memiliki fokus f yang besarnya setengah jari-jari
kelengkungan cermin tersebut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar