Modul Cahaya dan Alat Optik

Daftar Isi
Daftar Isi ..........................................................................................................................................................i
Kata Pengantar...............................................................................................................................................ii
Panduan Penggunaan Modul ....................................................................................................................... iii
A. Pengertian Cahaya .................................................................................................................................3
B. Sifat-sifat Cahaya ...................................................................................................................................3

1. Merambat Lurus ...................................................................................................................................4
2. Mampu Menembus Benda Bening........................................................................................................4
3. Mengalami Pemantulan (Refleksi) .......................................................................................................4
4. Mengalami Pembiasan (Refraksi).........................................................................................................5
5. Mengalami Penguraian (Dispersi) ........................................................................................................5
6. Mengalami Pelenturan (Difraksi) .........................................................................................................6
7. Memiliki Energi ...................................................................................................................................6
8. Mampu Merambat Tanpa Medium (Gelombang Elektromagnetik) ......................................................6
9. Bersifat Dualisme .................................................................................................................................6
C. Cermin dan Sifat Bayangan...................................................................................................................6
1. Cermin Datar ........................................................................................................................................7
2. Cermin Cekung.....................................................................................................................................8
3. Cermin Cembung ...............................................................................................................................10
D. Lensa .....................................................................................................................................................13
1. Lensa Cembung..................................................................................................................................13
2. Lensa Cekung .....................................................................................................................................15
E. Mata.......................................................................................................................................................19
1. Struktur Mata......................................................................................................................................19
2. Cacat Mata dan Memperbaiki Penglihatan .........................................................................................19
F. Kamera..................................................................................................................................................19
G. Lup.....................................................................................................................................................20
H. Mikroskop .........................................................................................................................................20
I. Teleskop ................................................................................................................................................21

i

Kata Pengantar
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-
Nya saya bisa menyelesaikan modul cahaya dan alat optik berbasis STEM untuk siswa kelas VIII
Sekolah Menegah Pertama dan Madrasah Tsanawiyah.
Secara garis besar, buku ini memuat materi yang membahas tentang pengertian cahaya, sifat-
sifat cahaya, alat optik dan aplikasinya dalah kehidupan sehari-hari. Di awal materi Anda akan diajak
bereksplorasi melalui fitur Tugas yang berupa pengamatan terhadap cahaya. Selanjutnya, untuk
mematangkan pemahaman Anda tentang konsep pemantulan cahaya, Anda akan diajak melakukan
Praktikum dengan memanfaatkan virtual lab. Melalui fitur ini Anda diajak untuk berpikir kritis,
berkomunikasi, dan bekerja sama. Adapun kemampuan kreatif dan inovatif akan Anda peroleh
melalui vitur Ayo Mencoba. Pada vitur ini Anda akan membuat rancangan yang diharapkan mampu
mengatasi permasalahan dalam kehidupan sehari-hari.
Selain fitur-fitur diatas, modul ini juga menyajikan beberapa informasi yang dapat
menambah kemampuan literasi dan kemampuan berpikir. Kemampuan literasi akan Anda peroleh
melalui fitur Daily IPA. Fitur-fitur ini menambah wawasan Anda mengenai materi yang terkait.
Adapun kemampuan berpikir akan Anda peroleh melalui pemecahan soal-soal yang telah disediakan.
Modul ini saya susun berbasis Sains, Technology, Engineering, dan Mathematics (STEM)
untuk meningkatkan kemampuan abad XXI. Dalam bentuk buku elektronik (e-book), diharapkan
modul ini dapat memudahkan proses belajar-mengajar secara daring selama pandemi Covid-19.
Akhir kata saya ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam
penyusunan modul ini. Kritik dan saran sangat saya harapkan untuk perbaikan modul ini di masa
yang akan datang.

Penulis

Maulidiah

ii

Panduan Penggunaan Modul

Setiap alat yang baik pasti dilengkapi dengan cara mengoperasikannya. Hal tersebut
bertujuan agar alat dapat bermanfaat secara maksimal. Begitu pula dengan modul yang sekarang
Anda pegang, tentu tidak bermanfaat jika Anda tidak mengetahui cara penggunaannya. Agar Anda
dapat menggunakan modul ini secara optimal, simak petunjuk berikut ini.

Tujuan Pembelajaran Tugas

Ada tiga aspek penting yang terkandung dalam Rubrik yang disajikan dalam Tugas merupakan
tujuan pembelajaran, yaitu pemahaman yang akan tindak lanjut pembelajaran yang disampaikan
siswa peroleh, keterampilan yang harus dikuasai, dalam Materi Belajar dan menerapkan model
dan sikap yang harus dimiliki. Ketiganya pembelajaran STEM (Sains, Technology,
terintegrasi dalam proses pembelajaran. Engineering, dan Mathematics). Dengan demikian,
Anda dapat memadukan keterampilan sains,
teknologi, engineering, dan matematika.

Konsep Pembelajaran Praktikum

Peta konsep disusun dalam bentuk flow chart yang Rubrik ini bertujuan memperdalam dan
sistematis dan komunikatif. Peta konsep mempertajam konsep yang telah dijabarkan pada
memudahkan Anda mengetahui konsep-konsep Materi Belajar. Laporan ini digunakan sebagai
yang akan dipelajari. penilaian portofolio.

Apersepsi Daily IPA

Apersepsi akan mengawali pembelajaran yang Rubrik ini berisi informasi untuk menambah
dekat dengan lingkungan sekitar. Anda akan wawasan Anda. Informasi itu dapat berupa
mengetahui keterkaitan materi dengan kenyataan perkembangan IPTEK dan aplikasi ilmu
hiudp sehari-hari. pengetahuan di dalam kehidupan.

Materi Belajar Ayo Mencoba

Bagian ini berisi pemaparan teori atau konsep Rubrik ini berisi penugasan yang menerapkan
yang dijabarkan dari Kompetensi Inti dan model pembelajaran STEM (Sains, Technology,
Kompetensi Dasar. Teori atau konsep dijelaskan Engineering, dan Mathematics). Dengan
secara sistematis dengan bahasa yang mudah demikian, Anda dapat memadukan keterampilan
dipahami agar Anda dapat memahami dan sains, teknologi, engineering, dan matematika saat
menguasai teori dengan benar dan ilmiah. melakukan kegiatan ini. Rubrik ini dapat menjadi
tolok ukur pencapaian Anda dalam menguasai
materi bab yang telah dipelajari.

Contoh Soal Latihan Soal

Bagian ini berisi aplikasi rumus untuk memberi Rubrik ini berisi rangkaian soal dalam ranah
gambaran cara penggunaan rumus sekaligus kognitif untuk mengukur tingkat pemahaman Anda
penyelesaiannya. Dengan demikian, Anda dapat terhadap materi yang telah dipelajari.
memahami betul cara penggunaan rumus-rumus itu
sebelum mengerjakan soal Latihan.

iii

Cahaya dan Alat Optik

Tujuan Pembelajaran
1. Peserta didik dapat menjelaskan sifat-sifat cahaya.
2. Peserta didik dapat menjelaskan perbedaan sifat bayangan yang dihasilkan pada cermin datar, cermin

cekung, dan cermin cembung.
3. Peserta didik dapat menghitung titik fokus, jarak benda, jarak bayangan, dan perbesaran yang terjadi pada

cermin cekung dan cermin cembung.
4. Peserta didik dapat menjelaskan perbedaan sifat bayangan yang dihasilkan pada lensa cekung dan lensa

cembung.
5. Peserta didik dapat menghitung titik fokus, jarak benda, jarak bayangan, perbesaran, dan kekuatan lensa yang

dihasilkan oleh lensa cekung dan lensa cembung.

Sifat-sifat Cahaya Cahaya dan Alat Optik Pembiasan Cahaya
Cermin: Pemantulan Cahaya

-Cermin Datar Mata Lensa:
-Cermin Lengkung - Struktur bagian -Lensa Cembung
- Daya Akomodasi -Lensa Cekung
Kamera - Titik dekat & titik jauh mata
- Cacat mata

Alat Optik

Lup Mikroskop Teropong

1

Sumber: alodokter.com

Pernahkah kalian menggunakan atau melihat orang lain yang menggunakan lensa kontak?
Lensa kontak atau contact lens merupakan selaput tipis yang ditempatkan pada kornea mata. Lensa
kontak yang cenderung praktis dengan beragam bentuk dan warna dapat digunakan sebagai kosmetik
yang dapat memperindah penampilan penggunanya. Lensa kontak umumnya berfungsi sebagai alat
bantu penglihatan ataupun terapi mata. Beberapa jenis rabun dapat terjadi pada mata manusia. Apa
saja jenis rabun tersebut? Bagaimana cara sebuah lensa dapat membantu penglihatan manusia? Anda
akan menemukan jawabannya setelah mempelajari materi ini.

2

Materi Belajar

Optika merupakan ilmu yang mempelajari cahaya. Kita dapat melihat suatu benda karena
terdapat berkas cahaya yang dipantulkan dari benda ke mata kita. Sebenarnya, apa itu cahaya?
Bagaimana sifat-sifat cahaya? Bagaimana cara alat optik bekerja untuk membantu kehidupan
manusia? Untuk mengetahuinya, simak materi di bawah ini dengan saksama.
A. Pengertian Cahaya

Cahaya merupakan salah satu bentuk gelombang. Cahaya dapat merambat tanpa medium
karena itulah cahaya termasuk jenis gelombang elektromagnetik. Benda dapat dilihat karena
adanya cahaya yang memancar sampai ke mata. Jika sebuah benda tidak tembus cahaya dikenai
cahaya, di belakang benda tersebut akan terbentuk dua bayangan, yaitu bayangan inti dan
bayangan kabur. Bayangan inti disebut umbra dan bayangan kabur disebut penumbra.

Sumber: berandabelajaroreo.blogspot.com

GAMBAR 1: Bayangan Umbra dan Penumbra
B. Sifat-sifat Cahaya

Cahaya memiliki sifat-sifat tersendiri. Apa saja sifat-sifat yang dimiliki cahaya? Anda
dapat mengetahui beberapa sifat cahaya dengan melakukan tugas berikut.

Tugas

Menentukan Beberapa Sifat Cahaya
Siapkan sebuah senter biasa atau senter yang terdapat pada handphone Anda,
selembar kertas karton bekas, dan gelas bening (kaca atau plastik). Posisikan senter dan
kertas karton seperti Gambar a. Bagaimana arah rambatan cahayanya? Apakah cahaya
menembus kertas karton? Kemudian posisikan senter dan gelas bening seperti Gambar b.
Bagaimana arah rambatan cahayanya? Apakah cahaya menembus gelas? Catatlah hasil
pengamatan Anda di buku catatan.

Berdasarkan kegiatan di atas, Anda dapat mengetahui beberapa sifat cahaya. Selanjutnya, kita
akan membahas sifat-sifat cahaya melalui penjabaran berikut ini.

3

1. Merambat Lurus
Banyak bukti yang menunjukkan bahwa cahaya merambat dengan menempuh suatu

lintasan lurus pada berbagai keadaan. Sebagai contoh, sebuah sumber cahaya titik seperti
matahari menghasilkan bayangan, dan sinar lampu senter tampak merupakan garis lurus,
sinar matahari yang melalui celah sempit dan menembus ruangan gelap tampak seperti garis-
garis putih yang lurus. Model ini menganggap bahwa cahaya berjalan dalam lintasan yang
berbentuk garis lurus yang disebut berkas cahaya.
2. Mampu Menembus Benda Bening

Rambatan cahaya mampu menembus benda bening. Selain dapat ditembus dan
meneruskan cahaya yang melewatinya, benda bening juga dapat memantulkan cahaya.
Contoh benda bening adalah kaca, gelas bening, air jernih, plastik bening serta botol bening.
3. Mengalami Pemantulan (Refleksi)

Ketika cahaya menimpa permukaan benda, sebagian cahaya dipantulkan. Sisanya
diserap oleh benda (dan diubah menjadi energi panas) atau, jika benda tersebut transparan
seperti kaca atau air, sebagian diteruskan. Untuk benda-benda yang sangat mengkilat seperti
cermin berlapis perak lebih dari 95% cahaya bisa dipantulkan. Ketika satu berkas sempit
menimpa permukaan yang rata didefinisikan sebagai sudut datang yaitu sudut yang dibuat
berkas sinar datang dengan garis normal terhadap permukaan dan sudut pantul yaitu sudut
yag dibuat berkas sinar pantul dengan normal. Untuk permukaan-permukaan rata, ternyata
berkas sinar datang dan pantul berada pada bidang yang sama dengan garis normal, dan
bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul, yang kemudian dikenal dengan hukum
pemantulan (Giancoli, 2001).

GAMBAR 2: Hukum pemantulan Snellius
Ada dua jenis pemantulan, yakni pemantulan teratus dan pemantulan baur. Ketika cahaya
mengenai permukaan yang datar dan licin, cahaya akan dipantulkan secara teratur.
Pemantulan tidak selalu mengenai permukaan yang licin dan datar, tetapi dapat pula
dipantulkan oleh permukaan yang kasar atau biasanya dinamakan pemantulan baur.

4

GAMBAR 3: Pemantulan cahaya baur dan teratur
4. Mengalami Pembiasan (Refraksi)

Ketika sebuah gelombang cahaya menumbuh sebuah antarmuka (interface) halus
yang memisahkan dua material transparan (material tembus cahaya) seperti udara dan kaca
atau air dan kaca, maka pada umumnya sebagian gelombang itu direfleksikan dan sebagian
lagi direfraksikan (ditransmisikan) ke dalam material kedua. Pembiasan merupakan
peristiwa pembelokan seberkas cahaya karena melewati satu medium ke medium lainnya
yang berbeda kerapatannya (Young & Freedman, 2003). Salah satu contoh pembiasan
cahaya dalam kehidupan sehari-hari adalah saat sebuah tongkat lurus kita masukkan
setengahnya ke dalam air kolam, kita melihat seolah-olah tongkat itu tampak patah (tidak
lurus).

Sumber: fisikaabc.com

GAMBAR 4: Pembiasan Cahaya
5. Mengalami Penguraian (Dispersi)

Penguraian cahaya (dispersi) yaitu merupakan penguraian cahaya putih menjadi
cahaya yang mempunyai bermcam-macam warna. Misalnya seperti pelangi, pelangi terjadi
akibat cahaya matahari yang diuraikan titik-titik air hujan, peristiwa tersebut dapat
menunjukkan bahwa cahaya dapat diuraikan (Rositawaty & Tim, 2008).

5

Sumber: bukalapak.com

GAMBAR 5: Penguraian Cahaya Matahari menjadi Pelangi

6. Mengalami Pelenturan (Difraksi)
Difraksi merupakan pelenturan cahaya saat cahaya melalui celah sehingga cahaya

akan terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki sifat cahaya yang
baru.
7. Memiliki Energi

Cahaya memiliki sejumlah energi yaitu energi panas (kalor). Contoh cahaya yang
memiliki kalor yaitu cahaya matahari.

Sumber: antarafoto.com

GAMBAR 6: Proses Pengeringan Kerupuk

8. Mampu Merambat Tanpa Medium (Gelombang Elektromagnetik)
Cahaya matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa udara. Oleh karena itu,

cahaya matahari merupakan gelombang elektromagnetik karena tidak memerlukan medium
sebagai media rambatnya.
9. Bersifat Dualisme

Cahaya memiliki sifat sebagai gelombang dan partikel. Cahaya disebut sebagai
gelombang karena memiliki panjang gelombang tertentu. Cahaya juga dapat disebut sebagai
partikel karena memiliki partikel cahaya yang disebut foton.

C. Cermin dan Sifat Bayangan
Cermin merupakan suatu bidang licin yang dapat memantulkan seluruh cahaya yang jatuh

padanya. Secara garis besar cermin dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu cermin datar, cermin
cekung dan cermin cembung. Ada dua jenis bayangan yang dibentuk dari hasil pemantulan, yaitu
bayangan nyata dan bayangan maya. Bayangan nyata merupakan bayangan yang terbentuk dari
perpotongan langsung garis sinar-sinar pantul dan bersifat terbalik. Bayangan maya merupakan

6

bayangan yang terbentuk dari perpotongan perpanjangan garis sinar-sinar pantul dan bersifat
tegak.
1. Cermin Datar

Cermin datar merupakan cermin yang permukaan pantulnya berupa bidang datar.
Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah maya, tegak, dan sama besar.

Sumber: id.wikipedia.org

GAMBAR 7: Cermin Datar

Sifat bayangan yang akan terbentuk pada cermin datar adalah maya, sama besar dan
sama jauh dengan bendanya, tegak, serta bersifat simetri dengan kesan terbalik.

Kesan terbalik yang dimaksud adalah ketika benda
berada di sebelah kanan, maka bayangan pada cermin
menampilkan kesan benda seolah berada di sebelah kiri.

Jika dua cermin datar dipasang berhadapan dan
membentuk sudut θ, maka jumlah bayangan yang dibentuk oleh
suatu benda yang berada di depan kedua cermin ditentukan
dengan rumus:

Sumber: rumusrumus.com 360°
= − 1
GAMBAR 8: Bayangan
pada Cermin Datar

Dimana:
: jumlah bayangan yang terbentuk
: sudut yang dibentuk dua cermin

7

Contoh Soal

Dua buah cermin datar disusun dan membentuk
sudut 30°. Jika sebuah bola diletakkan seperti gambar
di samping, tentukan banyak bayangan yang terbentuk
pada cermin datar tersebut.
Diketahui:
θ = 30°
Ditanya:
n=
Jawab:

360°
= − 1

360°
= 30° − 1
= 12 − 1
= 11
Jadi, jumlah bayangan yang terbentuk pada cermin sebanyak 11 bayangan.

2. Cermin Cekung
Cermin cekung merupakan cermin yang permukaannya melengkung ke arah dalam.

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar pantul atau konvergen.

Sumber: lazada.com

GAMBAR 9: Cermin Cekung
Ketika sinar-sinar sejajar dikenakan pada cermin cekung, sinar pantulnya akan
berpotongan pada satu titik. Titik perpotongan tersebut dinamakan titik api atau titik fokus
(F).

Sumber: dokumen pribadi

GAMBAR 10: Titik Fokus dan Jari-jari Cemin Cekung
Pada jarak fokus (f) dengan jari-jari kelengkungan cermin (R) berlaku hubungan
matematis yang ditulis:

= 2
8

Dengan:
: jari-jari kelengkungan cermin (m)
: jarak fokus (m)
Pada cermin cekung berlaku tiga buah sinar istimewa diantaranya:

Sumber: fisikazone.com

GAMBAR 11: Sinar Istimewa pada Cermin Cekung
1. Sinar datang sejajar menuju sumbu utama dan kemudian dipantulkan melalui titik fokus.
2. Sinar datang melalui pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali melalui titik pusat

kelengkungan cermin.
3. Sinar datang melalui titik fokus, maka akan dipantulkan sejajar oleh sumbu utama
Pembentukan bayangan pada cermin cekung sekurang-kurangnya membutuhkan dua sinar
istimewa yang datang dari benda.

Ada lima macam sifat bayangan yang akan terbentuk dari pantulan cermin cekung,
tergantung posisi benda, diantaranya:

Sumber: fisikazone.com

GAMBAR 12: Pembagian Ruang pada Cermin Cekung
1. Jika benda diletakan pada ruang 3, maka bayangan akan terbentuk pada ruang 2 dengan

sifat nyata, terbalik, dan diperkecil.
2. Jika benda diletakan pada ruang 2, maka bayangan akan terbentuk pada ruang 3 dengan

sifat nyata, terbalik, dan diperbesar.
3. Jika benda diletakan pada ruang 1, maka bayangan akan terbentuk pada ruang 4 dengan

sifat maya, tegak, dan diperbesar.
4. Jika benda diletakkan pada titik C (titik jari-jari cermin), maka bayangan akan terbentuk

pada titik itu juga dengan sifat nyata, terbalik, dan sama besar.
9

5. Jika benda diletakkan pada titik F (titik fokus cermin), maka bayangan akan terbentuk
pada titik tak hingga.

Hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak

fokus f. hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis :
111
= + ′

Dengan:
: jarak fokus (m)
: jarak benda (m)
′: jarak bayangan (m)

Perbesaran bayangan yang dihasilkan pada cermin cekung dapat dihitung dengan

persamaan:

ℎ′ ′
= | ℎ | = | |

Dengan:
: perbesaran bayangan
ℎ′: tinggi bayangan (m)
ℎ: tinggi benda (m)

Contoh Soal 111
3 = 5 + ′
Jarak sebuah benda ke cermin cekung 1 11
adalah 5 cm. Jika cermin cekung tersebut ′ = 3 − 5
memiliki nilai fokus 3 cm, maka bayangan 15 3
benda tersebut terletak pada jarak … ′ = 15 − 15
dengan perbesaran … 12
A. 5 cm ; 1 x ′ = 15
B. 7,5 cm ; 1,5 x
C. 10 cm ; 2 x 15
D. 12,5 cm ; 2,5 x ′ = 2
′ = 7,5
Diketahui:
= 3 ℎ′ ′
= 5 = | ℎ | = | |
Ditanya:
′ = ? ′
= ? = | |
Jawab:
111 7,5
= + ′ = | 5 |
= 1,5

Jadi, jarak bayangan yang terbentuk adalah
7,5 cm dengan perbesaran 1,5 kali.
Jawaban yang benar adalah B.

3. Cermin Cembung
Cermin cembung merupakan cermin yang permukaannya melengkung ke arah luar.

10

Sumber: www.pittmantraffic.co.uk

GAMBAR 13: Cermin Cembung
Cermin cembung menghasilkan bayangan yang lebih kecil dari bendanya. Cermin
cembung bertanda negatif yang memiliki sifat menyebarkan sinar (divergen) dan
menghasilkan bayangan maya, tegak, diperkecil di belakang cermin.
Pada cermin cembung juga berlaku tiga buah sinar istimewa diantaranya:

Sumber: passakanawang.com

GAMBAR 14: Sinar Istimewa pada Cermin Cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus

2. Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang yang menuju ke titik pusat kelengkungan dipantulkan kembali seolah-olah

berasal dari titik pusat kelengkungan tersebut.

Benda yang diletakkan di depan cermin cembung akan selalu menghasilkan bayangan

di belakang cermin dengan sifat maya, tegak, dan diperkecil.

Hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s'), dan titik fokus (f) memiliki

persamaan yang sama dengan cermin cekung. Perbedaannya, pada cermin cembung nilai

jarak fokus selalu negatif.

111
= + ′

Dengan f bernilai negatif (-)

Perbesaran bayangan yang dihasilkan pada cermin cembung dapat dihitung dengan

persamaan:

ℎ′ ′
= | ℎ | = | |

Dengan:
: perbesaran bayangan

ℎ′: tinggi bayangan (m)

ℎ: tinggi benda (m)

Agar lebih paham, mari simak contoh soal di bawah ini.

11

Contoh Soal 1 35
′ = − 30 − 30
Sebuah benda dengan tinggi 3 cm 18
diletakkan 10 cm di depan sebuah cermin ′ = − 30
cembung yang memiliki titik fokus 6 cm.
Berapakah jarak bayangannya? Berapakah 30
tinggi bayangan yang terbentuk? ′ = − 8
Bagaimanakah sifat bayangan yang ′ = − 3,75
dihasilkan?
ℎ′ ′
Diketahui: = | ℎ | = | |
ℎ = 3
= 6 |ℎ3′| = −3,75
= 10 | 10 |
Ditanya:
′ =? ℎ′ = 3,75 × 3
ℎ′ =? 10
sifat bayangan ℎ′ = 1,125
Jawab:
111 Jadi, jarak bayangan yang terbentuk adalah
= + ′ 3,75 cm di belakang cermin dengan tinggi
1,125 cm.
111
− 6 = 10 + ′ Sifat bayangan pada cermin cembung
1 11 adalah maya, tegak, diperkecil, dan di
′ = − 10 − 6 belakang cermin.

Latihan Soal

1. Meli sedang bermain dengan sebuah cermin lipat yang memiliki cermin datar pada
kedua sisinya. Jika Meli meletakkan sebuah koin diantara kedua sisi cermin lipat yang
membentuk sudut 45º, berapakah banyak bayangan yang terbentuk pada cermin lipat
Meli?

2. Andi sedang pergi ke acara pameran alat optik. Ketika sedang melihat-lihat, Andi
berhenti di depan sebuah cermin cekung raksasa yang berjarak 5 meter dari tempatnya
berdiri. Jika cermin tersebut memiliki jari-jari sepanjang 4 meter, bagaimana sifat
bayangan Anda yang terbentuk pada cermin tersebut?

3. Tina sedang melakukan percobaan pada cermin cekung yang dia miliki. Tina
meletakkan sebuah miniatur pohon dengan jarak 9 cm di depan cermin cekung yang
memiliki fokus 6 cm. jika tinggi miniature pohon tersebut 5 cm, berapakan tinggi
bayangan miniature pohon yang terbentuk?

4. Pada sore hari, Dito sedang berkeliling di sekitar komplek rumahnya. Saat berada di
persimpangan jalan, Dito melihat sebuah convex mirror (cermin cembung) yang
memiliki jari-jari 40cm. Jika tinggi bayangan Dito pada cermin 10,625 cm saat berdiri
di depan convex mirror dengan jarak 3 meter, berapakan tinggi badan Dito?

12

D. Lensa

Lensa adalah benda bening (zat optis) yang dibatasi oleh dua permukaan bidang lengkung atau
benda bening yang dibatasi oleh satu bidang lengkung dan satu bidang datar.

Daily IPA

Anda pasti sudah tidak asing
mendengar atau melihat lensa dalam
kehidupan sehari-hari. Ya, pada
kacamata umumnya menggunakan
lensa sebagai alat bantu penglihatan.
Buka alamat https://youtu.be/B-
Nx4JuE6SI untuk melihat proses
pembuatan kacamata.

Sumber: Alibaba.com

GAMBAR 15: Lensa

Lensa dibedakan menjadi enam macam, yaitu bikonveks (cembung-cembung), plan konveks
(datar-cembung), konkaf-konveks (cekung-cembung), bikonkaf (cekung-cekung), plan konkaf
(datar-cekung), dan konveks-konkaf (cembung-cekung).
1. Lensa Cembung

Lensa cembung merupakan lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dibandingkan
bagian tepinya. Lensa cembung disebut juga lensa positif atau lensa konveks.

Sumber: aliexpress.com

GAMBAR 16: Lensa Cembung
Pada lensa cembung berlaku tiga buah sinar istimewa diantaranya:

13

GAMBAR 17: Sinar Istimewa 1. Sinar datang sejajar sumbu utama akan
pada Lensa Cembung dibiaskan melalui titik fokus (F1) 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) akan tidak dibiaskan melainkan
diteruskan.
Lensa cembung memiliki sifat yang

sama dengan cermin cekung, sehingga dalam
pembentukan bayangan juga memiliki ciri-ciri
yang sama dengan cermin cekung. Pada lensa
cembung juga berlaku rumus sebagai berikut.

. + . =

Sifat bayangan yang dibentuk oleh pembiasan lensa cembung mempunyai beberapa
kemungkinan, yaitu:

a) Benda terletak di ruang I, maka bayangan bersifat maya, tegak, diperbesar.
b) Benda terletak di ruang II, maka bayangan bersifat nyata, terbalik, diperbesar.
c) Benda terletak di ruang III, maka bayangan bersifat nyata, terbalik, diperkecil.
d) Benda terletak di titik fokus utama (F), maka tidak terbentuk bayangan karena sinar-

sinar bias dan perpanjangannya tidak berpotongan (sejajar).
e) Benda terletak di pusat kelengkungan lensa (R), maka bayangan bersifat nyata, terbalik,

sama besar.

Hubungan antara jarak fokus (f) dengan jari-jari kelengkungan lensa (R) berlaku
hubungan matematis yang ditulis:

= 2
Dengan:
: jari-jari kelengkungan cermin (m)
: jarak fokus (m)
Dalam lensa cembung berlaku persamaan:

111
= + ′

Dengan:

: jarak fokus (m)

: jarak benda (m)

′: jarak bayangan (m)

14

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lensa cembung dapat dihitung dengan
persamaan:

ℎ′ ′
= | ℎ | = | |

Dengan:

: perbesaran bayangan

ℎ′: tinggi bayangan (m)

ℎ: tinggi benda (m)

Untuk menghitung kekuatan lensa, dapat digunakan persamaan:
1

=
Dengan:
: Kekuatan Lensa (Dioptri)
: Jarak fokus (m)
2. Lensa Cekung

Lensa cekung dinamakan pula lensa divergen karena lensa cekung menyebarkan
berkas sinar sejajar yang diterimanya.

Sumber: bukalapak.com

GAMBAR 12: Lensa Cekung

Lensa cekung seperti gambar di bawah ini memiliki dua buah permukaan lengkung,
sehingga lensa cekung memiliki dua jari-jari kelengkungan dan dua titik fokus.

Sumber: www.pinterest.com

GAMBAR 13: Sifat Lensa Cekung

15

Pada lensa cekung, jari-jari kelengkungan (R) dan titik fokus (F) bertanda negatif (-
), sehingga lensa cekung sering dinamakan lensa negatif.
Pada lensa cekung berlaku tiga buah sinar istimewa yang akan dijelaskan melalui video di
bawah ini
Dalam lensa cekung juga berlaku persamaan:

111
= + ′
Dengan:
: jarak fokus (m)
: jarak benda (m)
′: jarak bayangan (m)
Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lensa cembung dapat dihitung dengan
persamaan:

ℎ′ ′
= | ℎ | = | |
Dengan:
: perbesaran bayangan
ℎ′: tinggi bayangan (m)
ℎ: tinggi benda (m)

Untuk menghitung kekuatan lensa, dapat digunakan persamaan:
1

=
Dengan:
: Kekuatan Lensa (Dioptri)
: Jarak fokus (m)

Dalam menggunakan persamaan pada lensa cembung maupun lensa cekung, ada
sejumlah aturan-aturan tanda berikut.
a. Untuk lensa cembung (+), baik f maupun R berharga positif.
b. Untuk lensa cekung (-), baik f maupun R berharga negatif
c. s’ berharga positif apabila di belakang lensa (untuk bayangan nyata) dan negatif apabila

di depan lensa (untuk bayangan maya).
d. Karena benda selalu dianggap ada di depan lensa maka s selalu berharga positif.

16

Praktikum

Menentukan Pembentukan Bayangan

A. Tujuan
Menganalisis keterkaitan antara titik fokus, jarak benda, dan jarak bayangan pada
lensa cekung dan lensa cembung.

B. Alat dan Bahan
1. Laptop/komputer/handphone
2. Jaringan internet

C. Cara Kerja
1. Siapkan halaman tulis pada laptop/computer/handphone Anda untuk mencatat
hasil percobaan.
2. Pastikan laptop/komputer/handphone Anda memiliki jaringan internet dan
dapat mengakses laman virtual lab berikut:
https://vlab.belajar.kemdikbud.go.id/Experiments/virtuallab-optics/#/
3. Gunakan persamaan yang telah dipelajari untuk menghitung jarak bayangan,
perbesaran bayangan, dan tinggi bayangan jika:
a. Jarak fokus = 15 cm ; jarak objek = 40 cm ; tinggi objek = 10 cm di depan
lensa cembung
b. Jarak fokus = 15 cm ; jarak objek 25 cm ; tinggi objek 10 cm di depan lensa
cembung
c. Jarak fokus = 15 cm ; jarak objek 10 cm ; tinggi objek 10 cm di depan lensa
cembung
d. Jarak fokus = 15 cm ; jarak objek 40 cm ; tinggi objek 10 cm di depan lensa
cekung
e. Jarak fokus = 15 cm ; jarak objek 25 cm ; tinggi objek 10 cm di depan lensa
cekung
f. Jarak fokus = 15 cm ; jarak objek 10 cm ; tinggi objek 10 cm di depan lensa
cembung
4. Ujikan data yang diberikan pada cara kerja nomor 3 pada laman yang telah
diakses. Catatlah hasil percobaan seperti pada tabel berikut ini. Setelah
mencatat hasil percobaan, berilah kesimpulan yang sesuai dari hasil percobaan
tersebut.

17

D. Hasil Percobaan

Percobaan Spesifikasi Bayangan Kesesuaian Dengan Teori

Jarak bayangan: Ya* Tidak*

3.a. Perbesaran: Ya* Tidak*
Ya* Tidak*
Tinggi bayangan: Ya* Tidak*
Ya* Tidak*
3.b. Ya* Tidak*

3.c.

3.d.

3.e

3.f

*: coret salah satu

E. Kesimpulan

Contoh Soal b. Hitung jarak bayangan
111
Sebuah benda dengan tinggi 3 cm = + ′
berada pada jarak 10 cm dari lensa 111
cembung yang mempunyai jarak fokus 6 = 10 + ′
6 cm. Bagaimanakah: 11 1
a. Sifat bayangannya ′ = 6 − 10
b. Tinggi bayangan 15 3
c. Gambar pembentukan bayangan ′ = 30 − 30
12
yang terjadi ′ = 30
30
Diketahui: ′ = 2
h= 3 cm ′ = 15
s= 10 cm Hitung tinggi bayangan:
f= 6 cm ℎ′ ′
Ditanya: = | ℎ | = | |
a. Sifat Bayangan ℎ′ ′
b. h’ = ? ℎ =
c. Gambar pembentukan bayangan 15
ℎ′ = 10 × 3
Jawab: ℎ′ = 4,5
a. Lukisan Bayangan Jadi, tinggi bayanganya sebesar 4,5
cm.
= 2
= 2 × 6 c. Gambar pembentukan bayangan
= 12

Karena R<s<f, maka bayangan
berada di ruang 2. Karena benda
berada di ruang 2, maka
bayangannya bersifat nyata,
terbalik, dan diperbesar.

18

Latihan Soal

1. Sebuah benda setinggi 3 cm diletakkan di depan sebuah lensa cembung yang memiliki
fokus 5 cm. Jika benda tersebut memiliki jarak sejauh 8 cm dari lensa, berapakah tinggi
bayangan yang terbentuk?

2. Sebuah lensa cembung memiliki fokus 50 cm. Tentukan kekuatan lensa cembung tersebut.
3. Sebuah benda setinggi 10 cm diletakkan di depan sebuah lensa cekung yang memiliki

fokus 30 cm. jika benda tersebut memiliki jarak sejauh 45 cm dari lensa, berapakah tinggi
bayangan yang terbentuk?
4. Sebuah lensa cekung memiliki fokus 80 cm. Tentukan kekuatan lensa cekung tersebut.

E. Mata
1. Struktur Mata

GAMBAR 14: Stuktur Mata
Kemampuan kita dalam melihat suatu benda atau lingkungan sekitar kita tidak
terlepas dari peran salah satu alat optik yang kita miliki, yaitu mata. Konstruksi mata
berbentuk menyerupai bola dengan permukaan luar melengkung. Agar lebih memahami
bagian dan struktur mata, simaklah video di bawah ini.
2. Cacat Mata dan Memperbaiki Penglihatan
Jika kita memiliki penglihatan yang baik, maka semestinya kita dapat melihat
benda secara jelas pada jarak 25 cm atau lebih. Namun pada kenyataannya banyak orang
yang merasa memerlukan koreksi pada penglihatan. Ketidaknormalan penglihatan
dinamakan cacat mata (aberasi). Terdapat beberapa cacat mata yang akan kita bicarakan
disini, antara lain rabun jauh (miopi), rabun dekat (hipermetropi), mata tua (presbiopi), dan
asigmatisma (silindris). Agar lebih memahami materi berikut, simak video di bawah ini.

F. Kamera

Kamera merupakan alat optik yang berfungsi untuk mengambil gambar suatu objek atau

benda. Jenis-jenis kamera yang dikenal diantaranya kamera autofokus, kamera single-lens reflex

(SLR), dan kamera digital. Pada dasarnya kamera terdiri dari beberapa bagian, diantaranya:

• Lensa cembung (+), yang berfungsi untuk membiaskan cahaya sehingga terbentuk bayangan

benda di film.

• Film, yang berfungsi untuk menangkap bayangan.

19

• Diafragma, yaitu alat pengatur banyak sedikitnya cahaya yang boleh masuk.
• Penutup lensa
Agar lebih memahami cara kerja pada kamera, simak video di bawah ini.
G. Lup

Lup atau kaca pembesar merupakan sebuah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa
cembung rangkap (bikonveks). Lup berfungsi untuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih
besar. Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Pembentukan
bayangan dengan dan tanpa menggunakan lup atau kaca pembesar dapat Anda lihat pada Gambar
2.20.

Sumber: fisikaabc.com

GAMBAR 15: Pembentukan Bayangan dengan Menggunakan Lup (atas) dan Tanpa Lup

(bawah)

Pembesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup bergantung pada keadaan akomodasi

mata. Dengan menggunakan persamaan lensa, dapat kita peroleh bahwa besar pembesaran

bayangan oleh lup adalah sebagai berikut:

• Untuk keadaan mata berakomodasi maksimum, pembesaran bayangan dinyatakan oleh

persamaan:

25
= + 1

• Untuk keadaan mata tidak berakomodasi, pembesaran bayangan dinyatakan oleh persamaan:
25

=

dengan f merupakan jarak fokus lensa (lup).

H. Mikroskop

Sumber: biologijk.com

GAMBAR 16: Penampang Mikroskop
Mikroskop merupakan alat optik yang berfungsi untuk melihat benda-benda kecil (mikro)
seperti bakteri, penampang sel, dan sejenisnya. Pertama kali mikroskop dibuat oleh seorang
ilmuwan Belanda, Antoni van Leeuwenhoek (1632 – 1723), yang terdiri dari gabungan dua buah

20

lensa cembung. Dengan menggunakan mikroskop sederhana bisa dihasilkan pembesaran
bayangan hingga kira-kira 300 kali lebih besar dari bendanya. Agar lebih memahami cara kerja
mikroskop, silahkan simak video di bawah ini.
I. Teleskop

GAMBAR 17: Teleskop Galileo
Teleskop atau teropong merupakan sebuah alat optik yang digunakan untuk melihat
benda-benda yang letaknya jauh agar tampak lebih dekat dan jelas. Teleskop pertama kali
ditemukan oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1609. Pada dasarnya ada dua jenis
teleskop yaitu teleskop bias dan teleskop pantul. Hal ini didasarkan pada cara kerjanya yang
berdasarkan prinsip pembiasan dan prinsip pemantulan. Agar lebih memahami cara kerja pada
teleskop, silahkan simak video di bawah.

Ayo Mencoba

Merancang Toko Impian
Rancanglah sebuah desain toko yang proporsoinal dan menarik, sertakan nama toko, dan
barang yang akan dijual. Manfaatkan penggunaan cermin dan lensa yang telah kita pelajari
bersama untuk meminimalisir penggunaan CCTV agar keamanan toko dapat terpantau dengan
baik meskipun ketika listrik padam. Gunakan gambar manual atau desain menggunakan aplikasi
tertentu. Kumpulkan hasil rancangan Anda kepada guru untuk dilakukan pembahasan lebih
lanjut.

21