MAKALAH GELOMBANG DAN OPTIKPEMANTULAN PADA CERMIN

PEMBAHASAN

       A.    Hukum pemantulan Pada Cermin datar, Cekung dan Cembung

Definisi cermin adalah benda mengkilap pemantul cahaya dalam bahasa inggrisnya adalah Mirror. Cermin memiliki permukaan memantul yang cukup licin untuk membentuk gambar. Cermin dikenal banyak sebagai sejenis benda yang bisa memantulkan cahaya ataupun bayang-bayang. Cermin merupakan permukaan reflektif  yang cukup halus dan dapat menangkap cahaya yang dipantulkan berdasarkan hukum refleksi yang pada  dasarnya mempertahankan paralelisme dan dapat mengembangkan gambar. Kekasaran permukaan cermin harus kurang dari sekitar setengah panjang gelombang cahaya.

Hukum Pemantulan Cahaya

   

Menurut Hukum Pemantulan (hukum snell), dinyatakan bahwa Sinar datang, sinar pantul, dan garis nornal (N) berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu   bidang datar. Sudut datang (i) sama besarnya dengan sudut pantul (r). Pada peristiwa pemantulan teratur, sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang yang sama serta sudut datang sama dengan sudut pantul. Pada materi di atas yang perlu dipahami adalah gejala terjadinya pemantulan.

Jenis pemantulan terdiri atas dua yaitu pemantulan teratur terjadi akibat cahaya memantul pada permukaan yang rata seperti cermin, sedangkan pemantulan difus  terjadi akibat sinar memantul pada permukaan yang  tidak rata. Akibat pemantulan baur (difus) kita dapat melihat benda disekitar kita karena penyebaran sinarnya menyebar sehingga mempermudah mata kita untuk melihat benda-benda sekitarnya. sementara pemantulan teratur menyebabkan terbentuknya bayangan benda yang hanya dapat dilihat pada arah tertentu saja. Pemantulan teratur pada permukaan yang rata seperti pada c.

Berdasarkan bentuk permukaannya ada cerrmin datar dan cermin lengkung. Cermin lengkung ada dua macam, yaitu cermin cembung dan cermin cekung[1].

1.         Cermin Datar

Cermin datar yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya datar dan tidak melengkung. Cermin datar biasanya digunakan untuk bercermin. Ketika kamu akan berangkat ke sekolah, setelah mandi pasti kamu akan mencari cermin untuk merapikan penampilanmu sehingga menambah percaya diri. Mengapa menggunakan cermin? Cermin apakah yang kamu gunakan? Cermin yang kamu gunakan adalah cermin datar. Mengapa tidak menggunakan cermin cekung atau cermin cembung? Permukaan cermin datar sangat halus dan memiliki permukaan yang datar pada bagian pemantulannya, biasanya terbuat dari kaca. Di belakang kaca dilapisi logam tipis mengilap sehingga tidak tembus cahaya. Ketika kamu bercermin, bayangan wajahmu ada di belakang cermin tersebut berhadap-hadapan denganmu seakan kembaran yang persis sama. Akan tetapi, posisimu menjadi berubah, tangan kanan menjadi tangan kiri, telinga kirimu menjadi telingan kanan, begitu juga seluruh anggota badanmu.

2.      Cermin cembung

Cermin cembung yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya melengkung ke arah luar. Cermin cembung biasa digunakan untuk spion pada kendaraan bermotor. Bayangan pada cermin cembung bersifat maya, tegak, dan lebih kecil (diperkecil) dari pada benda yang sesungguhnya ruang benda.

3.      Cermin cekung

Cermin cekung yaitu cermin yang bidang pantulnya melengkung ke arah dalam. Cermin cekung biasanya digunakan sebagai reflektor pada lampu mobil dan lampu senter. Sifat bayangan benda yang dibentuk oleh cermin cekung sangat bergantung pada letak benda terhadap cermin.

1.      Jika benda dekat dengan cermin cekung, bayangan benda bersifat  tegak, lebih besar, dan semu (maya).

2.      Jika benda jauh dari cermin cekung, bayangan benda bersifat nyata (sejati) dan terbalik.

    B.     Sifat-Sifat Bayangan Pada Cermin Datar, Cekung Dan Cembung

1.      Cermin datar

Hukum pemantulan pada cermin datar:

sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar , ” sudut datang selalu sama dengan pantul”. Cermin datar adalah cermin yang permukaannya datar.

besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul (α= β)

Bayangan cermin datar

           

Bayangan yang dibentuk oleh 2 cermin datar

                    

Jika kita punya dua cermin datar yang membentuk sudut (θ) maka jumlah bayangan benda (n) yang dibentuk oleh cermin tersebut dapat dicari dengan rumus berikut[2] :

n =  - 1

 

Keterangan :

n  : jumlah bayangan

sudut yang dibentuk 2 cermin

Contoh soal cermin datar 1

Kita punya dua cermin datar yang membentuk sudut 60º dan meletakkan korek api di muka cermin tersebut, berapakah bayangan korek api yang terbentuk dari cermin datar tersebut?

Diketahui: : 60

Ditanya : n: …?

Jawab :

n =  -1

n = 6 – 1

n = 5

Kita mungkin sering menjumpai soal cermin datar seperti ini, Jika si A tingginya x cm, maka berapa tinggi cermin datar minimal agar si A bisa melihat seluruh tubuhnya di cermin datar tersebut? untuk mencari tinggi cermin datar nya menggunakan rumus :

Tinggi Cermin Datar = x Tinggi Badan

Contoh soal cermin datar 2

Tinggi Mahmud 178 cm, berapa tinggi cermin yang dibutuhkan agar ia bisa melihat seluruh tubuhnya di dalam cermin?

Jawab : Tinggi Cermin Datar =  x 178 = 69 cm.

2.      Cermin cembung

Sifat Sinar yang dipantulkan cermin cembung yaitu

a.       sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari fokus

             keterangan: 1, 2, 3, 4 ruang benda

b.      Sinar datang yang menuju R akan dipantulkan kembali dari R

                

c.       Sinar datang yang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama

                 

Rumus Cermin Cembung

Rumus atau persamaan cermin cembung mirip seperti cermin cekung hanya saja nilai fokusnya (F) negatif. Untuk rumus perbesaran cermin cembung sama seperti cermin cekung.

                 

Keterangan:

f = fokus benda

s = jarak benda

s’= jarak bayangan yang terbentu

Contoh Soal Cermin Cembung

Sebuah benda diletakkan 4 cm di depan cermin cembung yang berfokus 6 cm. Letak bayangan yang terbentuk adalah …

s= 4 cm

f= 6 cm

Jawab:

-  =

- = +

-  =  +

-  =  +

-  =

s’ = = -2,4 cm.                                                                                             

Sifat bayangan tegak, maya, dan diperkecil

3.      Cermin cekung

Sifat Cermin Cekung

Sifat bayangan yang dibentuk oleh  cermin cekung tergantung dari posisi bendanya. Bagaimana menentukan sifat bayangan benda di cermin cekung? Berikut rangkuman singkatnya

a.       Jumlah ruang letak benda dan letak bayangan selalu = 5

b.      Jika ruang bayangan > ruang benda maka sifat bayangannya diperbesar.

c.       Jika ruang bayangan < ruang benda maka sifat bayangannya diperkecil

d.      Hanya bayangan di ruang 4 yang bersifat maya dan tegak selebihnya bersifat nyata dan terbalik[3]

Sifat Cahaya (sinar) yg dipantulkan Cermin Cekung

a.       Sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui fokus

                        

                       keterangan: 1, 2, 3, dan 4 adalah ruang benda

b.      Sinar datang yang melewati fokus akan dipantulkann sejajar dengan sumbu utama.

c.       Sinar datang yang melalui titik lengkung (R) akan dipantulkan kembali ke arah yang sama.

Rumus Cermin Cekung

Cermin Cekung berfokus positif. Jika sobat mempunyai benda dengan jarak S dari cermin maka untuk mencari jarak bayangannya menggunakan rumus :

Keterangan:

f = fokus cermin

s = jarak benda dari cermin

s’ = jarak bayangan

sedangkan perbesaran bayangannya menggunakan rumus :

Keterangan:

s = jarak benda dari cermin

s’ = jarak bayangan

h’ = tinggi bayangan

h = tinggi benda

Contoh Soal Cermin Cekung

1.      Sebuah benda setinggi 1 cm di depan cermin cekung dengan fokus 2 cm,
jika benda berada pada jarak 3 cm, tentukan:

a.       jarak bayangan (S’)

b.      perbesaran

c.       tinggi bayangan (h’)

d.      sifat bayangan

jawab :

a.       Jarak.Bayangan                      
=  +
=  +
=  -

=  -
 =

s’= 6cm

b.      Perbesaran
M =  = = 2 kali

c.       Tinggi.Bayangan        
M =
2=
h’= 2cm            

d.      sifat bayangan s’ positif maka bersifat nyata, terbalik,

M= 2 maka diperbesar

C.    pemanfaatan cermin cekung dan cermin cembung dalam kehidupan sehari-hari

1.      Manfaat Cermin datar di Kehidupan Sehari-hari

a.        Perambatan Cahaya Secara Lurus

Cermin sendiri dapat dikenai cahaya, sebab cahaya dapat merambat lurus. Cahaya merambat lurus, hal ini dapat dibuktikan pada saat, manfaat matahari yang masuk melalui celah-celah atau jendela yang ada di rumah. Cahaya tersebut dapat masuk pada celah-celah jendela dan akan merambat lurus, sehingga menerangi ruangan. Dapat juga  juga mengamati lampu kendaraan bermotor di malam hari. Cahaya pada lampu kendaraan bermotor tersebut akan berjalan merambat lurus.

b.      Refleksi Gambar Maya

Contoh refleksi objek pada cermin datar, yang akrab kita temui dalam bentuk gambar virtual. Gambar ini disebut virtual karena cahaya tidak benar-benar datang dari posisi gambar. Cahaya datang dari dua sinar cahaya yang menelusuri pada objek pada setiap refleksi, dimana sudut datang sama dengan sudut refleksi yang ada. Pada sebuah geometri yang sederhana, kita melihat bahwa gambar adalah ukuran yang sama sebagai objek (ab = A’B ‘).

Jadi pembesaran adalah +1, dimana ‘+’ menunjukkan bahwa hal tersebut adalah cara yang tepat. Jika objek berada pada jarak yang sama dari cermin, kita bisa mengamati bahwa garis AB adalah setengah panjang ab. Jadi, untuk melihat diri di cermin dari kepala sampai kaki, kita perlu cermin yang setengah setinggi kita atau untuk mendapatkan gambar utuh refleksi diri kita, maka kita memerlukan tinggi cermin setengah panjang dari diri kita.

c.       Digunakan dalam Pembuatan Periskop

Salah satu manfaat cermin datar adalah dalam sebagai komponen periskop. Periskop digunakan menerawang objek diatas permukaan laut kapal selam dan melihat kedepan pada kendaraan tempur yang berlapis baja. Pada prinsipnya periskop membentuk bayangan dengan melakukan pemantulan pada dua permukaan cermin datar dimana cermin tersebut dipasang sejajar dan berposisi miring.

Hal ini disebabkan agar cermin mengarah ke arah si pengamat untuk kemudian diteruskan atau dipantulkan kepada si pengamat. Kemudian cahaya yang telah dipantulkan oleh benda yang dilihat akan dipantulkan kembali dari cermin pertama yang ada diatas cermin kedua yang tadi dipasang sejajar. Kemudian cermin yang kedua memantul kembali cahaya agar dapat bergerak lurus dan dipantulkan ke cermin pertama dari si pengamat.

d.      Pembuatan teropong prisma

Pada teropong prisma terdiri atas dua bidang cermin datar kemudian disusun membentuk prisma segitiga dengan sudut yang runcing. Penyusunan tersebut dipasang sebagai pengganti lensa pembalik yang ada pada teropong bumi.  Karena cermin disusun demikian, maka mendapatkan bayangan yang terbalik. Dimana ketika sinar datang pertama lalu memantul ke cermin dan berganti posisi sehingga posisi bayangan menjadi terbalik.

e.       Digunakan pada pembangkit surya

Pembangkit listrik sering kita temui dengan tenaga air, salah satunya dengan manfaat danau yang airnya mengalir deras. Namun pembangkit listrik juga ditemui dengan tenaga surya. Pada pembangkit listrik tenaga surya tidak menghasilkan listrik secara langsung. Awalnya panas matahari dikumpulkan terlebih dahulu dan digunakan untuk memanaskan cairan. Uap kemudian dahasilkan dari fluida, hal ini dipanaskan oleh generator yang dapat menghasilkan listrik. Sistem ini mirip dengan sistem pembakaran pada bahan bakar berdasar fosil. Pembangkit listrik yang bekerja, kecuali uapnya dihasilkan dari bukan dari pembakaran bahan fosil seperti manfaat minyak bumi.

Pada menara listrik pembangkit tenaga surya, menara listriknya terdiri atas ribuan heliohats yang besar dan manfaat cermin datar matahari sebagai alat untuk pelacakkan. Fokusnya untuk proses konsentrasi radiasi matahari yang diterima melalui menara tunggal. Seperti pada palung cermin parabola yang akan mentransfer cairan yang panas atau uap yang dipanaskan kedalam penerima.

Pada menara dapat dikonsentrasikan energi surya sebanyak 1500 kali, lalu hal ini diubah menjadi uap dan difungsikan dalam menghasilkan listrik dengan turbin dan bersama dengan generator.

f.       Pemanas Air Energi Surya

Pada jurnal yang berjudul “Unjuk Kerja Kolektor Surya Plat Datar Menggunakan Konsentrator 2 Cermin Datar”. Kesimpulan atas penelitian yang dilakukan dalam pemanfaatan konsentrator dua cermin datar, ternyata akan meningkatkan energi yang bermanfaat bagi kolektor. Untuk kolektor sendiri mempergunakan cermin datar energi ini, menghasilkan pada rata-rata pada 507.8 Watt, sedang untuk kolektor yang digunakan tanpa cermin datar energi, menghasilkan rata-rata pada 351.8 Watt.

Dengan ditemukannya penemuan ini maka dapat menjadikan referensi jika pemakaian dua cermin datar terhadap energi akan sangat berguna pada kolektor pemanas air tersebut, disebabkan ternyata cermin datar dapat meningkatkan energi yang berguna bagi kolektor atau penerima pengumpul cahaya.

2.      Manfaat Cermin Cembung di Kehidupan Sehari-hari

a.       Cermin cembung dipakai sebagai kaca spion berbagai alat transportasi.

b.      Cermin yang sering dipasang di pertigaan atau di perempatan jalan

3.      Manfaat Cermin Cekung di Kehidupan Sehari-hari cukup banyak diantaranya:

a.       Sebagai pemantul pada lampu mobil atau berbagai lampu sorot yang lain

b.      Pemantul pada lampu senter

c.       Sebagai antena parabola penerima sinyal radio

d.      Sebagai pengumpul sinar matahari pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya[4].

---

[1] Gamjanti, Aby Sarojo. 2011. Gelombang dan Optik . Jakarta: Salemba Teknika

[2] Gamjanti, Aby Sarojo. 2011. Gelombang dan Optik . Jakarta: Salemba Teknika

[3] Suratno, dkk . 2002, Konsep dasar fisika. Surakarta : CV Aneka ilmu.

[4] Sutrisno. 1979. Fisika Dasar Gelombang & Optik. Bandung : ITB