1. CAHAYA
PETA KONSEP
Standar Kompetensi:
Memahami konsep dan penerapan getaran, gelombang, dan optik dalam produk teknologi sehari-hari.
Kompetensi Dasar :
Mendiskripsikan sifat-sifat cahaya dan hubungannya dengan cermin dan lensa.
Kegiatan Pembelajaran
Ringkasan Materi
Allah pelindung orang-orang yang beriman. Dia mengeluarkan mereka dari kegelapan menuju cahaya.
(QS Al Baqoroh (2): 257)
Para ahli telah meneliti cahaya untuk mengetahui sifat-sifat dan karakteristik cahaya. Ada dua pendapat
mengenai cahaya, yaitu cahaya dianggap sebagai gelombang dan cahaya dianggap sebagai partikel.
Cahaya memiliki sifat-sifat, antara lain:
1. Memiliki kecepatan sebesar 300.000.000 m/s
2. Bagian dari spektrum matahari
3. Merupakan gelombang elektromagnetik
4. Merambat lurus
5. Dapat dipantulkan (Refleksi) jika mengenai dinding pantul/penghalang
6. Dapat dibiaskan (Refraksi) jika melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya
7. Dapat melentur (Difraksi) jika melalui celah sempit
8. Dapat berinterferensi (perpaduan dua glb. Chy. Sejenis) tanpa mengganggu
9. Dapat diuraikan
A. Cahaya sebagai gelombang elektromagnet
Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Sehingga cahaya dapat merambat tanpa memerlukan
medium.
Setiap benda yang memancarkan cahaya disebut sumber cahaya dan setiap benda yang tidak dapat
memancarkan cahaya disebut benda gelap.
Benda-benda yang termasuk benda gelap dapat digolongkan sebagai berikut.
a. Benda tembus cahaya, yaitu benda yang dapat meneruskan cahaya yang diterimanya. Benda tembus cahaya
dapat dikelompokkan lagi menjadi benda bening dan benda baur. Contoh benda bening adalah kaca dan
air jernih, sedangkan contoh benda baur adalah es dan air keruh.

2. b. Benda tak tembus cahaya, yaitu benda yang tidak dapat meneruskan cahaya yang diterimanya. Contohnya
adalah batu, tanah, kayu, dan besi.
Akibat cahaya merambat lurus, benda yang tidak tembus cahaya akan membentuk bayangan apabila
terkena cahaya yaitu bayangan umbra dan penumbra
a. Bayangan umbra(Gelap/Inti), yaitu bayangan yang benar-benar gelap dengan kata lain bayangan yang tidak
mendapat cahaya sama sekali.
b. Bayangan penumbra (Kabur), yaitu bayangan yang tidak terlalu gelap dengan kata lain bayangan yang
masih mendapatkan sebagian cahaya.
Layar
Cahaya
Benda
Umbra
Penumbra
B. Pemantulan Cahaya
1. Hukum Pemantulan
Hukum pemantulan cahaya adalah sebagai berikut :
1) Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
2) Sudut datang sama dengan sudut pantul.
Meskipun hampir semua benda bersifat memantulkan cahaya, tetapi hanya beberapa saja yang dapat
memantulkan cahaya secara sempurna. Permukaan benda yang memantulkan cahaya mempengaruhi
karakteristik pemantulan.
Macam-macam pemantulan :
1). Pemantulan baur /difuss
Yaitu pemantulan cahaya oleh permukaan yang kasar atau tidak
rata. Akibat pemantulan difuss, tempat di bawah pohon yang
rindang menjadi teduh dan terang pada siang hari.
2). Pemantulan teratur
Yaitu pemantulan yang terjadi pada permukaan yang rata.
Misalnya pada cermin datar, permukaan air yang tenang, dan
alumunium.
2. Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar
Cermin bersifat memantulkan cahaya secara teratur karena permukaannya bersifat rata dan bening.
Bagaimana bayangan pada cermin datar terbentuk?
Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah sebagai berikut.
1) sama besar
2) tegak
3) berkebalikan
4) jarak benda ke cermin sama dengan jarak bayangan ke cermin
5) maya
Bayangan maya adalah bayangan yang dibentuk oleh perpotongan perpanjangan sinar-sinar
pantul ke arah belakang.
Bagaimana jumlah bayangan yang dibentuk oleh dua cermin datar ?

3. Jika terdapat dua buah cermin datar yang membentuk sudut α , maka banyaknya bayangan yang
dibentuk dirumuskan oleh persamaan sebagai berikut.
Keterangan:
n = banyaknya bayangan yang dibentuk
α = sudut antara dua cermin
3. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung
Cermin cekung adalah cermin yang bentuknya melengkung seperti bagian dalam bola. Pada
pemantulan cahaya oleh cermin cekung, jarak antara benda dan cermin mempengaruhi bayangan yang
dihasilkan. Bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung merupakan perpotongan sinar pantul atau
merupakan perpotongan dari perpanjangan sinar pantul.
Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya (konvergen).
. Pada cermin cekung terdapat tiga sinar istimewa, yaitu sebagai berikut.
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 melalui pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali melalui titik pusat kelengkungan
cermin.
Jalannya sinar-sinar istimewa pada cermin cekung
Dengan menggunakan dua dari ketiga sinar istimewa cermin cekung di atas, dapat dilukis
pembentukan bayangan pada cermin cekung seperti ditunjukkan pada Gambar berikut :
1. Benda di ruang I (antara O – F)
Sifat bayangan: Maya, tegak, diperbesar dan
bayangan berada di belakang cermin
Benda
di
titik fokus (F)
Sifat bayangan: tidak terbentuk bayangan,
karena sinar pantulnya sejajar
2. Benda di ruang II (antara F – M)
Sifat bayangan: nyata, terbalik, diperbesar dan
bayangan berada di ruang III
3. Benda di titik pusat kelengkungan (M)
Sifat bayangan: nyata, terbalik, sama besar dan bayangan
berada di titik M
4. Benda di ruang III (antara M – tak terhingga)
Sifat bayangan: nyata, terbalik, diperkecil dan bayangan
berada di ruang II
4. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cembung
Jika bentuk cermin cekung merupakan bagian dalam dari sebuah bola, maka bentuk cermin cembung
adalah bagian luar bola. Perhatikan skema bentuk cermin cembung pada Gambar di bawah ! Terlihat bahwa
cermin cembung merupakan kebalikan cermin cekung.

4. Sinar-sinar istimewa itu ditunjukkan pada cermin cembung yaitu sebagai berikut.
1) Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.
2) Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama
3) Sinar datang yang menuju pusat kelengkungan cermin, akan dipantulkan seolah-olah berasal dari pusat
kelengkungan yang sama.
Bagaimana pembentukan bayangan oleh cermin cembung?
Dengan bantuan dua dari ketiga sinar istimewa untuk cermin cembung di atas, dapat digambarkan
pembentukan bayangan oleh cermin cembung.
Bayangan yang terbentuk pada cermin
cembung selalu maya, tegak dan
diperkecil dan terletak dibelakang
cermin
5. Hubungan Titik Fokus, Jarak Benda, dan Jarak Bayangan
Untuk mengetahui hubungan antara titik fokus (f), jarak benda (s 0) dan jarak bayangan (s1) pada
cermin, baik pada cermin cekung maupun cembung berlaku:
Keterangan:
f = jarak fokus
s0= jarak benda ke cermin
s1= jarak bayangan ke cermin
catatan :
untuk f dan R pada cermin cekung berharga positif
untuk f dan R pada cermin cembung berharga negatif
dimana, R = 2f
Perbesaran merupakan perbandingan jarak bayangan terhadap cermin dengan jarak benda terhadap cermin
atau perbandingan tinggi bayangan terhadap tinggi benda.Perbesaran dapat dirumuskan sebagai berikut.
C. Pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya adalah perubahan arah sinar cahaya ketika melewati dua medium
transparan yang kerapatannya berbeda, misalnya air dan udara. Pembiasan merupakan salah satu
fenomena penting yang paling mendasar untuk menjelaskan kejadian-kejadian yang terjadi pada lensa dan
prisma.
Sinar bias akan mendekati garis normal ketika sinar datang dari medium kurang rapat (udara) ke
medium lebih rapat (kaca). Sinar bias akan menjauhi garis normal ketika cahaya merambat dari medium lebih
rapat (kaca) ke medium kurang rapat (udara).Terjadinya pembiasan tersebut telah dibuktikan oleh seorang

5. ahli matematika dan perbintangan Belanda pada 1621 bernama Willebrord Snell. Kesimpulan hasil
percobaannya dirumuskan dan dikenal dengan Hukum Snellius
Hukum Snellius menyatakan sebagai berikut.
a. Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar dan ketiganya berpotongan di satu
titik.
b. Perbandingan proyeksi sinar datang dan sinar bias yang sama panjangnya pada bidang batas antara dua
medium yang berbeda kerapatan optiknya merupakan bilangan tetap yang didebut indeks bias (n).
1. Indeks Bias
Perbandingan Cepat rambat cahaya di udara (ruang hampa) dan dalam medium disebut dengan indek bias
(n). Bila dirumuskan secara matematis adalah sebagai berikut.
Indeks bias ada 2 jenis, yaitu:
1. Indeks bias mutlak : jika medium pertama adalah ruang hampa (udara).
C
n = udara
C medium
2. Indeks bias relatif : jika medium pertama bukan udara
n=
C medium 1
C medium
2
Tabel: Indeks Bias dari Beberapa Medium
Karena cepat rambat cahaya dalam kedua medium adalah berbeda (Menurut Christian Huygens),
maka: n1v1 = n2v2.
Ketika cahaya lewat dari satu medium ke medium lainnya, besarnya indeks bias dan cepat rambat
cahaya berubah, tetapi frekuensinya tetap.
n1(λ1f) = n2(λ2f)
n1λ1 = n2λ2
Contoh Soal:
Cahaya merambat dari udara ke dalam air (indeks bias air 4/3). Jika panjang gelombang cahaya di
udara 5000 Å, berapa cepat rambat dan panjang gelombang cahaya dalam air?
(1 Å = 10-10 m)
Diketahui :
nudara = 1
nair = 4/3
vudara = 3 x 108 m/s
λudara = 5000 Å
Ditanya:
a. vair = ...?
b. λair = ...?
Jawab:
a. nava = nuvu

6. 4/3 x va = 1 x 3 x 108
va = = 2,25 x 108 m/s
b. naλa = nuλu
4/3 x λa = 1 x 5000
λa = = 3750 Å
Pembiasan ada dua jenis
1. Jika cahaya datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat maka cahaya
dibiaskan mendekati garis normal
2. Jika cahaya datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang lebih kurang maka cahaya
dibiaskan menjauhi garis normal
Perhatikan gambar berikut !
2. Pembiasan pada Kaca Plan paralel
Sinar datang menuju kaca plan paralel dibiaskan oleh bidang batas
pertama mendekati garis normal, kemudian sinar keluar dari kaca
plan paralel menuju udara dibiaskan oleh bidang batas kedua
dibiaskan menjauhi garis normal.
Perpanjangan sinar datang dan sinar bias keluar dari kaca plan
paralel adalah sejajar
3. Pemantulan Sempurna
Pemantulan sempurna terjadi jika:
a. Sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat
b. Sudut datang lebih besar dari sudut batas (kritis)
Sudut batas (sudut kritis) yaitu sudut datang yang menimbulkan sudut bias 900 terhadap garis
normal atau sinar bias berimpit dengan bidang batas.
4. Pembiasan pada Prisma
Prisma merupakan benda bening yang terbuat dari gelas yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang
membentuk sudut tertentu. Sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (β).
Sinar datang menuju kaca Prisma dibiaskan oleh bidang batas
pertama mendekati garis normal, kemudian sinar keluar dari
kaca Prisma menuju udara dibiaskan oleh bidang batas kedua
dibiaskan menjauhi garis normal.
Perpanjangan sinar datang dan sinar bias keluar dari kaca
Prisma membentuk sudut yang disebut Sudut Deviasi (D).
Hubungan antara sudut deviasi (D), sudut sinar datang (i 1),sudut sinar bias (r2), dan sudut pembias prisma
(β) dinyatakan dalam persamaan berikut.
Jika sinar datang dan sinar bias yang meninggalkan prisma, memotong prisma menurut segitiga sama kaki
atau sama sisi, maka sudut deviasinya minimum.

7. Deviasi minimum pada prisma ditentukan oleh:
1. Sudut pembias prisma; semakin besar sudut pembias prisma, maka sudut deviasi minimum semakin
besar.
2. Indeks bias prisma; semakin besar indeks bias prisma, maka sudut deviasi minimum semakin besar.
Besarnya sudut deviasi minimum (δ) dapat dihitung dengan rumus:
δ = 2 i1 - -β atau δ = 2r2 – β
5. Peristiwa pembiasan dalam kehidupan sehari-hari
Peristiwa dapat dijelaskan dengan pembiasan cahaya adalah :
a. Tongkat dimasukkan dalam air.Bagian tongkat yang dimasukkan dalam air seperti patah .
b. Dasar kolam tampak dangkal. Ketika sinar dari dasar kolam mengenai bidang batas antara air dengan
udara maka sinar itu dibiaskan menjauhi garis normal . Bayangan dasar kolam terbentuk oleh
perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias sehingga dasar kolam tampak dangkal.
6. Dispersi Cahaya
Dispersi cahaya adalah Peristiwa terurainya cahaya putih
menjadi beberapa warna cahaya (spektrum) yaitu merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu (mejikuhibiniu).
Warna putih disebut warna polikromatis karena warna putih
dapat diuraikan menjadi beberapa warna cahaya (spektrum)
Warna selain putih disebut warna monokromatis karena
warna selain putih tidak dapat diuraikan menjadi beberapa
warna cahaya (spektrum).
Pelangi merupakan contoh dari peristiwa dispersi cahaya yanng terjadi di alam . Pelangi merupakan
peristiwa penguraian sinar matahari oleh butiran-butiran air. Peristiwa terjadinya pelangi adalah sinar
matahari jatuh ke butir-butir air. Sinar tersebut memasuki butiran lalu dipantulkan sempurna, kemudian
keluar dari butiran air.
Pada spektrum matahari, cahaya merah memunyai indeks bias dan sudut deviasi terkecil tetapi
mempunyai panjang gelombang terbesar. Sebaliknya warna ungu mempunyai indeks bias dan sudut
deviasi terbesar tetapi mempunyai panjang gelombang terkecil.
Bunga tampak berwarna merah karena saat dikenai sinar polikromatik bunga tersebut memantulkan warna
merah sedang warna lain diserap. Daun berwarna hijau karena saat dikenai sinar polikromatik bunga
tersebut memantulkan warna hijau sedang warna lain diserap.
7. Pembiasan Cahaya pada Lensa Cekung
Lensa cekung adalah lensa yang mempunyai bentuk sedemikian rupa sehingga ketebalan bagian
tengahnya lebih kecil daripada bagian ujung-ujungnya. Lensa cekung sering juga disebut lensa negatif.
Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar, disebut juga divergen.
Titik fokus lensa cekung berada pada sisi yang sama dengan sinar datang sehingga titik fokus lensa
cekung bersifat maya atau semu dan bernilai negatif.
Macam-macam lensa cekung antara lain : lensa cekung rangkap (bikonkaf ), lensa cekung datar (plan
konkaf ), dan lensa cekung- cembung (konveks-konkaf ).
Berbeda dengan cermin, lensa dapat meneruskan cahaya dari kedua sisinya. Oleh karena itu lensa
memiliki 2 buah titik pusat. Gambar di bawah ini adalah bagian-bagian lensa cekung.
1)
Jalannya sinar istimewa pada lensa cekung adalah sebagai berikut.
Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus

8. 2)
3)
Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus lensa pertama (F 1) akan dibiaskan sejajar sumbu
utama.
Sinar yang datang melewati pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan.
Pembentukan bayangan pada lensa cekung digunakan dua dari tiga sinar istimewa sebagai berikut:
Sifat bayangan yang terbentuk adalah: maya, tegak, diperkecil, dan letak bayangannya di depan
lensa.
8. Pembiasan Cahaya pada Lensa Cembung
Seperti pada lensa cekung, lensa cembung pun bersifat membiaskan cahaya. Lensa cembung
memiliki bentuk yang tipis pada kedua bagian ujungnya. Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar
(konvergen).
Adapun macam-macam lensa cembung adalah lensa cembung rangkap (bikonveks), lensa cembung
datar (plan konveks), lensa cembung-cekung (konkaf-konveks)
Jalannya sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai berikut.
1) Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus (F 1) di belakang lensa.
2) Sinar datang menuju titik fokus di depan lensa (F2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
3) Sinar yang datang melewati pusat optik lensa (O) diteruskan, tidak dibiaskan.
Dengan menggunakan dua dari tiga sinar istimewa pada lensa cembung di atas dapat digambarkan
pembentukan bayangan oleh lensa cembung. Berikut adalah pembentukan bayangan pada lensa cembung
untuk berbagai posisi benda.
1) Jarak benda lebih besar 2F1 (diruang III)
Diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, diperkecil, dan letak bayangannya di antara F 1 dan
2F2 (diruang II)
2) Benda diletakkan di antara 2F1

9. Diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, sama besar, dan letak bayangannya di titik 2F2
3) Benda diletakkan di antara 2F1 dan F1 (diruang II)
.
Diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, diperbesar, dan letak bayangannya di luar 2F 2 (diruang
III)
4) Benda diletakkan di titik F1 (fokus)
Diperoleh bayangan yang bersifat maya di tak hingga (tidak terbentuk bayangangan, karena sinar biasnya
sejajar
5) Benda diletakkan di antara F2 dan pusat lensa (diruang I)
Diperoleh bayangan yang bersifat maya, tegak, diperbesar, dan terletak di depan lensa.
Pada lensa baik lensa cekung maupun lensa cembung juga berlaku persamaan-persamaan seperti
pada cermin yaitu sebagai berikut.
Keterangan:
F = jarak focus
s0 = jarak benda terhadap cermin
s1 = jarak bayangan terhadap cermin
M = perbesaran
h0 = tinggi benda
h1 = tinggi bayangan
Catatan :
- untuk lensa cekung f berharga negatif
- untuk lensa cembung f berharga positif
9. Kekuatan Lensa
Kekuatan lensa adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar yang datang padanya. Kekuatan
lensa didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut:
1
P=
P = Kekuatan lensa (dioptri)
F
F = jarak titik fokus ( m)
Catatan :
- untuk lensa cembung P berharga positif
- untuk lensa cekung P berharga negatif

10. Contoh Soal dan Pembahasan
1. Dua cermin diatur sehingga membentuk sudut 60°. Berapa jumlah bayangan yang terbentuk jika di antara
dua cermin diletakkan satu buah benda?
Jadi, ada 5 bayangan yang terbentuk.
2. Sebuah benda tingginya 4 cm diletakkan di depan sebuah cermin cekung yang mempunyai jarak fokus 6
cm. Jarak benda terhadap cermin adalah 12 cm.
a. Hitung jarak bayangan terhadap cermin!
b. Hitung perbesaran bayangan!
c. Lukislah pembentukan bayangannya!
Jadi, jarak bayangan terhadap cermin adalah 12 cm.
c. Lukisan pembentukan bayangan adalah sebagai berikut.
3. Sebuah cermin cembung memiliki jari-jari kelengkungan 30 cm. Jika benda diletakkan pada jarak 10 cm di
depan cermin, berapakah jarak bayangan benda? Sebutkan sifat-sifatnya.
Jawab
Diketahui : jari-jari (R) = 30 cm
s = 10 cm
Karena cermin yang digunakan adalah cermin cembung, jarak fokus bernilai negatif, f = –15 cm.
Jarak bayangan benda ditentukan menggunakan Persamaan sebagai berikut.

11. Jadi, jarak benda adalah –6 cm yang terletak di belakang cermin atau maya. Sifat-sifatnya adalah maya,
sama tegak, dan diperkecil.
Uji Kompetensi 4
I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!
1. Berikut yang bukan merupakan sifat cahaya adalah ....
a. memerlukan medium untuk merambat
c. dapat dipantulkan
b. dapat dibiaskan
d. termasuk gelombang elektromagnetik
2. Suatu benda berjarak 10 cm di depan sebuah cermin cekung yang memiliki fokus 15 cm. Perbesaran
bayangan yang dihasilkan adalah ....
a. 3,0 kali
b. 2,0 kali
c. 1,5 kali
d. 0,5 kali
3. Perhatikan gambar berikut.Daerah yang disebut sudut bias adalah ....
a. p
b. q
c. r
d. s
4. Bayangan yang dibentuk oleh cermin datar bersifat ....
a. nyata, terbalik, dan diperkecil
c. nyata, sama besar, dan tegak
b. maya, tegak, dan sama besar
d. nyata, terbalik, dan diperbesar
5. Sebuah benda diletakkan 8 cm di depan lensa cembung yang memiliki jarak focus 12 cm. Letak bayangan
adalah ....
a. 24 cm di depan lensa
c. 24 cm di belakang lensa
b. 48 cm di depan lensa
d. 48 cm di belakang lensa
6. Berikut jalannya sinar istimewa pada lensa cembung, kecuali ....
7. Sebuah lensa cekung memiliki jarak focus 20 cm. Apabila sebuah benda diletakkan 30 cm di depan lensa
maka jarak bayangan yang terbentuk dari lensa adalah ....
a. 60 cm di depan lensa
c. 60 cm di belakang lensa
c. 12 cm di depan lensa
d. 12 cm di belakang lensa
8. Pernyataan berikut yang benar adalah ....
a. lensa cembung disebut juga lensa negative
b. pada pemantulan cahaya oleh cermin datar selalu bersifat nyata
c. pembentukan bayangan oleh lensa cekung selalu diperkecil
d. pembentukan bayangan oleh lensa cembung selalu diperbesar
9. Mata disebut alat optik karena ....
a. memiliki lensa
b. memiliki saraf
c. menggunakan kacamata
d. memiliki otot
10. Alat optik yang digunakan untuk melihat jasad renik adalah ....
a. lup
b. Teropong
c. mikroskop
d. Kamera
11. Jarak paling dekat yang dapat dilihat jelas oleh orang yang rabun dekat adalah 40 cm. Kekuatan lensa
kacamata yang diperlukan orang tersebut adalah ....
a. 0,67 D
b. 0,75 D
c. 1,5 D
d. 1,75 D

12. 12. Bayangan pada kamera memiliki sifat ....
a. nyata, terbalik, diperkecil
c. nyata, tegak, diperbesar
b. maya, terbalik, diperkecil
d. maya, tegak, diperbesar
13. Seorang penderita miopi memakai kacamata dengan kekuatan lensa –0,33 D. Jarak titik jauh penderita
miopi tersebut adalah ....
a. 100 cm
b. 200 cm
c. 250 cm
d. 300 cm
14. Sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler pada mikroskop adalah ....
a. nyata, terbalik, dan diperbesar
c. nyata, tegak, dan diperkecil
b. maya, tegak, dan diperbesar
d. maya, terbalik, dan sama besar
15. Perbedaan mendasar periskop dengan alat optik lainnya adalah adanya ....
a. sepasang lensa cembung
c. sepasang lensa cekung
b. cermin datar
d. sepasang prisma siku-siku
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan benar!
1. Sebuah benda diletakkan di depan cermin cembung pada jarak 4 cm. Jika titik fokus cermin tersebut adalah
8 cm, berapa jarak bayangan terhadap benda?
Jawab : .............................................................................................................................................................
................................................................................................................
2. Lukislah bayangan yang dibentuk oleh suatu benda dengan jarak 2 cm di depan sebuah cermin cekung
yang mempunyai titik fokus 5 cm!
Jawab : .............................................................................................................................................................
................................................................................................................
3. a.Sebutkan contoh dalam kehidupan sehari-hari yang memperlihatkan bahwa cahaya merambat lurus.
b. Bagaimana cara membuktikan bahwa cahaya merambat lurus?
Jawab : .............................................................................................................................................................
................................................................................................................
4. Jelaskan terjadinya bayang-bayang umbra dan bayang-bayang penumbra.
Jawab : .............................................................................................................................................................
................................................................................................................
5. Apakah kegunaan cermin cekung dan cermin cembung dalam kehidupan sehari-hari?
Jawab : .............................................................................................................................................................
................................................................................................................

13. MODUL 5
ALAT – ALAT OPTIKA
Peta Konsep:
Standar Kompetensi:
Mendeskripsikan dasar-dasar getaran, gelombang dan optik serta penerapannya dalam produk teknologi
sehari-hari.
Kompetensi Dasar:
Mendeskripsikan alat-alat optik dan penerapannya sehari-hari
Materi Pembelajaran
Yang dimaksud alat optik adalah alat yang bekerja berdasarkan sifat-sifat optiknya. Dengan kata
lain, alat yang prinsip kerjanya berdasarkan pemantulan dan pembiasan cahaya. Bagian yang utama pada
alat optik berupa lensa, cermin atau kedua-duanya.
Fungsi alat optik adalah untuk membantu penglihatan manusia mengamati benda-benda yang tidak dapat
dilihat dengan mata secara langsung. Beberapa contoh alat optik adalah sebagai berikut:
A. Mata
Ditinjau dari keadaan fisiknya, bagian terpenting dari mata adalah lensa mata, pupil, dan retina. Agar
mata dapat melihat benda maka bayangan benda yang dibentuk oleh lensa mata harus jatuh pada
retina. Bagian-bagian mata ditinjau dari sifat optiknya adalah sebagai berikut.
1) Kornea
Kornea merupakan selaput bening yang berfungsi untuk melindungi bagian dalam mata.
2) Iris
Iris merupakan selaput yang membentuk suatu celah lingkaran. Pada dasarnya iris berfungsi
untuk mengatur intensitas cahaya yang masuk ke dalam mata. Selain itu, iris memberi warna
pada bola mata.
3) Pupil
Pupil yaitu celah lingkaran yang dibentuk oleh iris. Lebar pupil diatur oleh iris sesuai dengan
intensitas cahaya yang mengenai mata. Jadi, pupil berfungsi sebagai celah atau lubang tempat
masuknya cahaya ke dalam mata.
4) Lensa Mata
Lensa mata berupa lensa cembung yang berfungsi untuk membentuk bayangan.

14. 5) Retina
Retina merupakan tempat terbentuknya bayangan. Supaya bayangan terlihat jelas maka bayangan
harus terbentuk di retina, tepatnya di bintik kuning. Bintik Kuning adalah bagian pada retina
yang sangat peka terhadap cahaya.
6) Otot Mata
Otot mata berfungsi untuk mengatur lensa mata pada saat menebal dan memipih.
7) Saraf Mata
Saraf mata berperan sebagai penghubung antara mata dengan otak.
8) Cairan Aqueos
Cairan ini berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk sehingga terfokus ke lensa mata.
 Lensa Mata
Hal-hal penting yang berkaitan dengan lensa mata adalah:
1) Lensa mata berupa lensa cembung yang bersifat kenyal.
2) Lensa mata membentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil. Jadi, benda
yang dilihat mata berada di ruang III (antara 2F sampai tak terhingga) lensa mata.
3) Lensa mata mempunyai daya akomodasi.
Perlu diketahui bahwa pada mata jarak antara lensa mata dengan layar (retina) adalah tetap. Jadi
agar bayangan dapat ditangkap tajam di retina, lensa mata harus mengubah jarak titik fokusnya
dengan cara menebal atau memipih secara otomatis. Bila melihat benda yang jauh lensa mata
memipih dan bila melihat benda yang dekat lensa mata menebal. Kemampuan lensa mata untuk
menebal atau memipih sesuai dengan jarak benda yang dilihat disebut Daya Akomodasi mata.
 Punctum Proximum (PP)
Punctum Proximum (PP) yaitu jarak titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh
mata yang berakomodasi maksimum (sekuat-kuatnya). Untuk mata normal, jarak titik
terdekatnya adalah berkisar antara 20cm – 30cm atau rata-rata 25cm.
 Punctum Remotum (Pr)
Punctum Remotum (Pr) yaitu jarak titik terjauh yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata
tanpa berakomodasi. Untuk mata normal jarak titik terjauhnya adalah tak terhingga ( ).
 Cacat Mata
Beberapa cacat mata adalah sebagai berikut:
1) Mata Rabun Jauh (Miopi)
Miopi adalah cacat mata dimana mata tidak jelas melihat benda-benda yang jauh letaknya.
Ciri-ciri mata miopi adalah:
a) mempunyai jarak titik terjauh (Pr) terbatas.
b) bayangan benda jatuh di belakang retina.
c) lensa mata terlalu menebal, kurang dapat memipih.
d) dapat ditolong dengan kaca mata berlensa cekung (negative)
2) Mata Rabun Dekat (Hipermetropi)

15. Hipermetropi adalah cacat mata di mana mata tidak jelas melihat benda-benda yang dekat.
Ciri-ciri mata hipermetropi adalah:
a) mempunyai titik dekat (PP) lebih dari 30 cm.
b) bayangan benda yang dilihat jatuh di belakang retina.
c) lensa mata terlalu memipih kurang dapat menebal.
d) dapat ditolong dengan kaca mata berlensa cembung (positif)
a. Rabun dekat.
b. Rabun dekat ditolong dengan kacamata berlensa
positif
3) Mata Tua (Presbiopi)
Presbiopi adalah cacat mata di mana mata tidak jelas melihat benda-benda yang jauh maupun
dekat. Ciri-ciri mata presbiopi adalah:
a) titik terdekat (PP) dan titik terjah (Pr) telah bergeser.
b) lensa mata sukar berakomodasi.
c) dapat ditolong dengan kaca mata berlensa rangkap (biovokal).
Lensa rangkap dapat membantu orang yang memiliki
cacat mata presbiopi
4) Astigmatisma
Astignatisma adalah cacat mata di mana mata tidak dapat melihat garis-garis vertical dan
horizontal bersama-sama. Cacat astigmatisma dapat ditolong dengan kaca mata silindris.
B. Kamera
Kamera merupakan alat optik yang berfungsi untuk merekam bayangan pada sehelai kertas film
(klise). Bagian paling penting pada kamera adalah sebuah kotak kedap cahaya.
Adapun skema bagian-bagian kamera adalah sebagai berikut:
1) Diafragma
Diafragma berfungsi mengatur intensitas cahaya yang masuk ke dalam kamera.
2) Shutter
Shuter merupakan lubang tempat masuknya cahaya yang dapat membuka dan menutup dengan
cepat bila tombol ditekan. Diameter dari celah / lubang ini disebut aperture
3) Lensa Objektif (lensa kamera)
Lensa kamera berupa lensa cembung, berfungsi untuk membentuk bayangan tepat di plat film.
4) Plat Film (klise)

16. Plat film berfungsi untuk merekam bayangan. Pada kamera bayangan yang etrbentuk bersifat
nyata, etrbalik, dan diperkecil. Ini berarti benda yang dipotret berada di ruang III lensa kamera.
C. Lup
Lup atau kaca pembesar adalah sebuah lensa cembung yang digunakan untuk melihat benda-benda
kecil agar tampak lebih besar dan jelas.
Lup membentuk bayangan yang bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Dengan demikian, benda yang
diamati dengan lup berada di ruang I (antara O – F).
Lup biasanya digunakan oleh tukang jam, tukang emas, pengumpul perangko dan lain-lain.
Perbesaran bayangan pada lup dirumuskan:
1) mata berakomodasi maksimum
2) mata tidak berakomodasi
M = Sn + 1
M = Sn
f
f
M : perbesaran bayangan
Sn : jarak titik dekat mata pengamat
f : jarak titik fokus lup
D. Mikroskop
Mikroskop adalah alat yang digunkan untuk mengamati benda-benda
yang sangat kecil (renik) agar kelihatan besar.
Sebuah mikroskop disusun oleh dua buah lensa cembung yang berjarak
fokus pendek yaitu lensa objektif dan lensa okuler.
1) Lensa Objektif lensa yang menghadap pada objek yang diamati.
2) Lensa Okuler: lensa yang menghadap / dekat dengan mata pengamat
Pada mikroskop jarak titik fokus lensa objektif (fob) lebih kecil
daripada jarak titik fokus lensa okuler (fok).
f(ob) < f(ok)
Lensa objektif membentuk bayangan yang bersifat nyata, etrbalik dan
diperbesar. Jadi, benda yang diamati berada di ruang II lensa objektif
(antara f(ob) dan 2f(ob)). Bayangan yang dibentuk lensa objektif merupakan benda bagi lensa okuler
sehingga sifat bayangan akhir bila dibandingkan benda aslinya adalah maya, terbalik, diperbesar.
Perbesaran bayangan pada mikroskop secara umum dirumuskan:
M(ob) : perbesaran lensa objektif
M (tot) = │M(ob) x M(ok)│
M(ok) : perbesaran lensa okuler
Perbesaran pada mikroskop ada dua kemungkinan:
1) Mata berakomodasi maksimum
M (tot) = │ Si(ob) x M(ok)│

17. 2) Mata tak berakomodasi
Keterangan:
M(tot ) = perbesaran bayangan total
Sn
= jarak titik dekat mata pengamat
Si(ob) = jarak bayangan lensa objektif
f(ok)
= jarak titik fokus lensa okuler
So(ob) = jarak benda lensa objektif
Si(ob) x Sn
M(tot) =
So(ob)
f(ok)
Panjang tabung mikroskop dirumuskan:
a) d = Si (ob) + So (ok) untuk mata berakomodasi maksimum.
b) d = Si (ob) + f (ok) untuk mata tak berakomodasi
E. Teropong (Teleskop)
Teropong atau disebut juga teleskop adalah alat optik yang
digunakan untuk melihat benda-benda sangat jauh agar
tampak lebih dekat dan jelas.
Yang membedakan mikroskop dengan teropong adalah pada
teropong berlaku :
f(ob) > f(ok)
1) Teropong Bintang (Teropong Astronomi)
Teropong bintang digunakan untuk mengamati bintang, planet, satelit atau benda langit yang
lain. Teropong bintang juga tersusun atas lensa objektif dan lensa okuler. Lensa Objekif
membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperkecil pada titik fokusnya. Bayangan ini menjadi
benda bagi lensa okuler yang berperan sebagai lup.
Bayangan akhir yang dibentuk bersifat maya, terbalik dan diperbesar.
Perbesaran bayangannya dirumuskan :
f(ob)
M=
Panjang teropong bintang dirumuskan :
f(ok)
d = f(ob) + f(ok)
2) Teropong Bumi (Teropong Medan)
Dinamakan teropong bumi karena teropong ini digunakan untuk mengamati benda-benda di
muka bumi. Bagian utama teropong bumi adalah lensa objektif, lensa pembalik dan lensa okuler.
Jadi, bayangan yang dibentuk bersifat maya, tegak dan diperbesar.
Panjang teropong medan dirumuskan :
d = f(ob) + 4 f(p) + f (ok)

18. 3) Periskop
Periskop adalah teropong yang dipasang pada kapal selam. Periskop berguna untuk mengintai
kapal-kapal musuh atau melihat benda-benda yang terletak di permukaan laut sewaktu kapal
sedang menyelam.
Bagian utama dari periskop adalah:
a) lensa objektif, berupa lensa cembung
b) dua buah prisma kaca siku-siku sama kaki
c) lensa okuler, berupa lensa cembung
Berkas sinar yang berasal dari sebuah kapal yang diintai setelah menembus lensa objektif,
dipantulkan sempurna oleh prisma siku-siku sama kaki. Berkas sinar ini akhirnya menembus
lensa okuler masuk ke mata pengamat.
F. Proyektor
Proyektor adalah alat optik yang dapat menghasilkan bayangan terang, nyata dan diperbesar pada
layar. Ada dua tipe proyektor yaitu diaskop dan episkop.
a. Diaskop, yaitu tipe proyektor yang dapat menghasilkan bayangan dari gambar diapositif.
b. Episkop, yaitu tipe proyektor yang dapat menghasilkan bayangan dari gambar positif.
Perbedaan utama dari dua tipe proyektor di atas adalah prinsip kerjanya. Pada diaskop cahaya dapat
menembus objek denagn dasar kerja pembiusan, sedangkan episkop bekerja dengan dasar
pemantulan sehingga cahaya tidak menembus objek.
Ada tiga macam gambar menurut warna dan ketransparanan cahaya.
1) Gambar diapositif adalah gambar tembus cahaya yang warnanya sama dengan warna aslinya.
Contoh: plastic bergambar, transparansi OHP dan film slide
2) Gambar positif adalah gambar tidak tembus cahaya yang warnanya sama dengan warna aslinya.
Contoh: gambar cetak dan pas foto berwarna
3) Gambar negative adalah gambar tembus cahaya yang warnanya tidak sama dengan warna
aslinya.
Contoh: film foto (klise)
Proyektor Slide
Proyektor Slide adalah proyektor yang berfungsi untuk menghasilkan bayangan yang bersifat nyata,
terbalik dan diperbesar pada layar dari sebuah film slide yang dipasang secara terbalik.
Proyektor Film
Proyektor Film adalah proyektor yang menghasilkan bayangan nyata, tegak dan diperbesar pada layar
yang seolah-olah hidup.
Overhead Projector (OHP)
Alat ini juga dapat digunakan sebagai alat bantu dalam mengajar, memberi kuliah, memberi
penjelasan dalam rapat atau pun seminar-seminar.
Gambar diapositifnya dapat dibuat sendiri sesuai dengan kebutuhan dengan menggunakan spidol
khusus OHP.
G. Episkop (Opaque Projector)
Episkop, yaitu alat optik yang memproyeksikan gambar tidak tembus cahaya pada layar. Ruangan
yang digunakan harus sangat gelap karena bayangan terbentuk kurang jelas. Bayangan pada layar
dihasilkan oleh kombinasi pantulan baur dengan pembiasan lensa proyeksi.
Beberapa kelemahan episkop di antaranya adalah:
1) ruangan yang digunakan harus cukup gelap
2) bayangan yang dihasilkan kurang jelas
3) menggunakan lampu dengan daya cukup besar
Contoh soal dan pembahasan
1. Pak Adam menderita hipermetropi maka ia harus ditolong dengan kacamata berlensa …
Jawaban
: cembung
Pembahasan
:
Hipermetropi adalah cacat mata dimana mata tidak jelas melihat benda-benda yang dekat dan bisa
ditolong dengan kacamata berlensa cembung (positif).
2. Seorang penderita rabun dekat memiliki titik dekat 150 cm. Ia ingin membaca pada jarak baca normal (25
cm). Berapakah jarak fokusnya?
Diketahui : Si : 150 cm
So: 25 cm
f : 25 cm
Jawab
:1 =1 + 1
f So Si
1 =1 + 1
f 25 - 150

19. 1 = 6 -1 = 5
f
150 150
f = 150 = 30 cm
5
3. Seorang siswa menggunakan lup yang jarak titik apinya 20 cm dengan mata berakomodasi. Berapa kali
perbesaran yang diperoleh bila jarak titik dekat mata siswa tersebut 40 cm?
Diketahui : f
: 20 cm
Sn
: 40 cm
M
:…
Jawab
: M = Sn + 1
f
M = 40 + 1
20
M = 2 +1 = 3 kali
4. Apakah lensa pada kamera dan mata memiliki fungsi yang sama?
Jawab
: Ya sama
Pembahasan
: Lensa pada mata dan pada kamera adalah lensa cembung yang sama-sama
berfungsi untuk membentuk bayangan
5. Apa yang membedakan mikroskop dengan teropong ?
Jawab
: Kalau pada mikroskop jarak titik focus lensa bjektif lebih kecil daripada jarak titik
focus lensa okuler. Kalau pada teropong, jarak titik focus lensa objektif lebih besar
daripada jarak titik focus lensa okuler.
Uji Kompetensi 5
A. Silanglah (x) huruf a, b, c, atau d pada jawaban yang tepat !
1. Bayangan yang dibentuk oleh lensa mata bersifat …
a. maya, tegak, diperkecil
c. maya, terbalik, diperkecil
b. nyata, tegak, diperkecil
d. nyata, terbalik, diperkecil
2. Bagian mata yang berfungsi untuk mengatur banyaknya sinar yang masuk adalah …
a. Iris
b. Retina
c. Pupil
d. lensa mata
3. Syarat agar suatu benda dapat dilihat pleh mata adalah …
a. ada cahaya dan benda yang berwarna cerah
b. ada pantulan cahaya dari benda dan bayangan jatuh tepat di retina
c. benda berwarna cerah dan bayangan jatuh tepat di retina
d. benda yang dilihat merupakan sumber cahaya
4. Jalannya sinar pada penderita miopi adalah …
a.
c.
.
b.
d.
5. Sebuah objek diammati dengan mikroskop, objek yang diamati diletakkan di …
a. ruang II lensa objektif
c. ruang III lensa objektif
b. ruang I lensa okuler
d. ruang II lensa okuler
6. Plat film pada kamera mempunyai persamaan fungsi dengan bagian mata disebut …
a. Retina
b. Iris
c. Pupil
d. kornea
7. Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat …
a. maya, terbalik, diperbesar
c. maya, tegak, diperbesar
b. nyata, terbalik, diperbesar
d. nyata, tegak, diperbesar
8. Seseorang menggunakan lup yang jarak titik apinya 25 cm dengan mata berakomodasi maksimum. Jika
jarak titik dekat mata orang tersebut 100 cm maka perbesaran yang diperoleh adalah …
a. 2 kali
b. 3 kali
c. 4 kali
d. 5 kali
9. Di bawah ini adalah orang yangs erring menggunakan lup yaitu …
a. operator mesin pabrik
c. tukang jam
b. tukang reparasi mobil
d. nakhoda

20. 10. Hal-hal yang sama mengenai kamera dan mata:
(1) lensa kamera dan kornea mata
(3) film dan retina
(2) diafragma dan iris
(4) cara pemfokusan kamera dan mata
Pernyataan yang benar adalah …
a. (1) dan (3)
b. (2) dan (3)
c. (1) dan (4)
d. (1), (2) dan (3)
11. Bayangan akhir yang dibentuk oleh sebuah mikroskop memiliki sifat …
a. nyata, terbalik, diperbesar
c. nyata, tegak, diperbesar
b. maya, terbalik, diperbesar
d. maya, tegak, diperbesar
12. Mikroskop digunakan untuk …
a. mengamati benda-benda yang jauh
c. mengamati benda-benda yang sangat kecil (renik)
b. mengamati benda-benda angkasa
d. mengamati benda di permukaan laut
13. Teropong berikut ini yang mempunyai bagian utama berupa lensa pembalik adalah …
a. teropong medan
b. teropong bintang
c. Periskop
d. teropong panggung
14. Teropong berikut ini yang menggunakan dua buah prisma siku-siku sama kaki adalah …
a. teropong bumi
b. teropong panggung c. Periskop
d. teropong bintang
15. Perbedaan mendasar perikop dengan alat optik lainnya terletak pada adanya …
a. sepasang prisma siku-siku
c. lensa cekung sebagai okuler
b. sepasang lensa cembung
d. sepasang lensa cekung
B.Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan tepat!
1. Apakah ciri – ciri dari :
a. Mata hipermetropi
b. Mata miopi
Jawab : ............................................................................................................................................................
.................................................................................................................
2. Lengkapilah tabel persamaan fungsi bagian mata dan kamera berikut ini!
No
Bagian mata
Bagian kamera
Fungsi
1.
Pupil
…………………
…………………
2.
………………….
Diafragma
…………………
3.
Retina
………………..
…………………
Jawab : ...........................................................................................................................................................
..................................................................................................................
3. Seorang siswa menggunakan lup yang jarak fokusnya 10 cm. Bila jarak titik dekat matanya normal,
hitunglah perbesaran yan diperoleh bila :
a. mata berakomodasi maksimum
b. mata tak berakomodasi
Jawab : ............................................................................................................................................................
.................................................................................................................
4. Seorang anak menggunakan mikroskop memperoleh perbesaran total 450 kali. Bila perbesaran lensa
objektif 5 kali berapa perbesaran lensa okulernya?
Jawab : ............................................................................................................................................................
.................................................................................................................
5. Sebutkan bagian-bagian utama dari periskop!
Jawab : ............................................................................................................................................................
.................................................................................................................