Pendahuluan
Optika geometri adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang sifat cahaya dan interaksinya dengan benda-benda di sekitarnya. Dalam optika geometri, fokus utamanya adalah pada perambatan cahaya dalam garis lurus dan pembentukan bayangan oleh lensa dan cermin. Pada artikel ini, akan diberikan beberapa contoh soal optika geometri beserta pembahasannya.
Soal 1: Bayangan Cermin Cekung
Sebuah cermin cekung memiliki jari-jari lengkung sebesar 30 cm. Cahaya yang datang dari suatu objek yang terletak 60 cm di depan cermin tersebut jatuh pada cermin dengan sudut insiden sebesar 30°. Tentukan jarak bayangan yang terbentuk!
Penyelesaian:
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus pembentukan bayangan cermin cekung:
1/f = 1/o + 1/i
Dalam rumus tersebut, f adalah jarak fokus cermin, o adalah jarak objek dari cermin, dan i adalah jarak bayangan dari cermin. Dalam soal ini, o = -60 cm (karena objek berada di depan cermin) dan f = -30 cm (karena cermin cekung). Menggantikan nilai-nilai tersebut ke dalam rumus, kita dapat mencari i:
1/-30 = 1/-60 + 1/i
Setelah dihitung, diperoleh i = -40 cm. Jadi, bayangan yang terbentuk berjarak 40 cm di belakang cermin.
Soal 2: Pembiasan Cahaya
Cahaya dengan panjang gelombang 600 nm sedang melewati suatu lensa dengan indeks bias 1,5. Jika lensa tersebut memiliki jari-jari lengkung 10 cm, tentukan posisi dan sifat bayangan yang terbentuk!
Penyelesaian:
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus pembentukan bayangan lensa:
1/f = (n-1)(1/r1 – 1/r2)
Dalam rumus tersebut, f adalah jarak fokus lensa, n adalah indeks bias lensa, dan r1 dan r2 adalah jari-jari lengkung lensa. Dalam soal ini, n = 1,5 dan r1 = r2 = 10 cm. Menggantikan nilai-nilai tersebut ke dalam rumus, kita dapat mencari f:
1/f = (1,5-1)(1/10 – 1/10)
Setelah dihitung, diperoleh f = 30 cm. Jadi, fokus lensa terletak 30 cm di depan lensa. Selanjutnya, kita dapat menggunakan rumus pembentukan bayangan lensa:
1/f = 1/o + 1/i
Dalam rumus tersebut, o adalah jarak objek dari lensa, dan i adalah jarak bayangan dari lensa. Dalam soal ini, o dapat dianggap tak hingga (o ≈ ∞) karena cahaya datang dari arah yang hampir sejajar dengan sumbu optik. Menggantikan nilai-nilai tersebut ke dalam rumus, kita dapat mencari i:
1/30 = 1/∞ + 1/i
Karena 1/∞ dapat dianggap sebagai nol, kita dapat menyederhanakan rumus menjadi:
1/30 = 0 + 1/i
Setelah dihitung, diperoleh i = 30 cm. Jadi, bayangan yang terbentuk berjarak 30 cm di belakang lensa dan memiliki sifat nyata (sebenarnya terbentuk).
…
Kesimpulan
Optika geometri adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang sifat cahaya dan interaksinya dengan benda-benda di sekitarnya. Dalam artikel ini, telah diberikan beberapa contoh soal optika geometri beserta pembahasannya. Contoh soal tersebut meliputi pembentukan bayangan cermin cekung dan pembiasan cahaya oleh lensa. Dengan memahami dan menguasai konsep-konsep dalam optika geometri, diharapkan pembaca dapat lebih mudah menyelesaikan permasalahan terkait optika geometri dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam bidang studi yang berkaitan.