materi 2 (CERMIN CEKUNG dan CERMIN CEMBUNG)

A.    CERMIN CEKUNG

Cermin cekung terbuat dari sepotong bola cermin ( concave spherical mirror ) bila disinari maka sinar itu sebagaian besar terpantul melalui titik tertentu. Bola cermin dimaksud merupakan bola gelas yang dilapisi perak nitrat dibagian luarnya.[1]

1.      PEMANTULAN CAHAYA PADA CERMIN CEKUNG

Ketika sumber cahaya ditempatkan di depan cermin datar, sinar yang dipantulkan akan menghamburkan atau menyimpang. Jika cermin dibengkokkan berbentuk cekung, sinar pantul yang terhambur akan lebih sedikit. Dengan bentuk cermin yang tepat, sinar pantul terbentuk dalam garis-garis sejajar.

Semua sinar sejajar dari cahaya yang mengenai cermin cekung akan melewati suatu titik. Titik tersebut sangat penting. Titik ini disebut fokus cermin cekung. Garis yang melewati pusat cermin dan fokus disebut sumbu utama dan jarak dari pusat cermin ke fokus disebut jarak fokus.

Jejak sinar dapat dimanfaatkan untuk menyelidiki sifat bayangan pada cermin cekung. Jejak sinar merupakan teknik penggambaran jalan sinar untuk mencari letak dan ukuran bayangan yang dibentuk cermin.

Seperti ditunjukkan pada gambar 1.19, pusat cermin cekung disebut kutub. Titik pusat kelengkungan  (lihat gambar 1.20) adalah titik yang jaraknya ke kutub dua kali jaraknya ke fokus. pertanyaan ini berlaku untuk cermin lengkung berukuran kecil. Untuk cermin kecil, bentuk lingkaran atau sferis (bagian dari bola) lebih mudah dibuat dari pada bentuk parabola. Perbedaan kedua bentuk itu pun (sferis dan parabola) kecil. Untuk cermin khusus, seperti pada teleskop hubble, bentuk yang digunakan adalah parabola.

Model sinar dapat diterapkan pada cermin cekung. Pada gambar 1.21, berkas sinar merambat dari bagian atas benda, mengenai cermin, dan melewati bayangan. Ini disebut bayangan nyata. (cermin cekung dapat digambarkan sebagai garis lurus karena berkas sinar dekat dengan sumbu utama). Bayangan ini disebut bayangan nyata karena cahaya melewati lokasi bayangan dan bayangan dapat ditangkap oleh layar.

Empat sinar dapat digambarkan untuk menentukan lokasi bayangan.

·         Sinar 1 melewati bagian atas benda sejajar dengan sumbu utama, menuju cermin dan dipantulkan kembali ke fokus.

·         Sinar 2 melewati fokus sebelum mencapai cermin, dipantulkan dengan sumbu utama.

·         Sinar 3 merambat ke arah kutub cermin. Pada titik ini, cermin cekung tegak lurus terhadap sumbu utama sehingga sinar dipantulkan pada sudut yang sama dibawah sumbu dimana benda tepat berada di atasnya.

·         Sinar 4 melewati titik pusat kelengkungan sebelum mencapai cermin. Karena titik pusat kelengkungan adalah pusat bola, sinar ini merambat disepanjang jari-jari. Sinar mencapai cermin sferis pada sudut datang nol, kemudian dipantulkan kembali melalui garis yang sama.

Pada gambar 1.22, sinar dari bagian atas benda dipantulkan oleh cermin cekung dan bayangannya muncul di belakang cermin. Bayangan ini disebut bayangan maya karena tidak ada cahaya yang melewatinya dan tidak dapat di tangkap oleh layar. Hanya empat sinar yang digunakan untuk menentukan letak bayangan. Meskipun demikian, setiap sinar dari bagian atas benda yang mengenai cermin seeolah-olah berasal dari bayangan.

Pada gambar 1.21 dan 1.22, sinar-sinar yang meninggalkan bagian bawah benda sepanjang sumbu utama ke arah C dan F dipantulkan kembali sepanjang sumbu. Ini berarti bayangan bagian bawah benda juga berada pada sumbu.

Bagian yang diarsir dalam Gambar 1.21 dan 1.22 menunjukkan bahwa semua sinar dari bagian atas benda yang mencapai cermin akan melewati bagian atas bayangan.[1]

bagaimana sifat cermin cekung?

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar pantul atau konvergen. Ketika berkas sinar-sinar sejajar mengenai cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu titik. Titik perpotongan tersebut dinamakan titik

Cermin cekung bersifat sebagai pengumpul sinar (konvergen). Ketika sinar-sinar datang yang melalui titik fokus mengenai permukaan cermin cekung, ternyata semua sinar tersebut akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama. Akan tetapi, jika sinar datang dilewatkan melalui titik M (titik kelengkungan lensa), sinar pantulnya akan dipantulkan ke titik itu juga.

1.         PANTULAN SINAR-SINAR ISTIMEWA PADA CERMIN CEKUNG

Pada cermin cekung terdapat sinar-sinar istimewa sebagai berikut.

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

b.       Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

c.       Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan

1.    PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA CERMIN CEKUNG

Bayangan dapat dijelaskan sebagai berikut.

• Lokasi : skala diagram dapat digunakan untuk menentukan jarak bayangan dari cermin.
• Ukuran  : skala vertikal, yaitu perbandingan ukuran bayangan dengan ukuran benda yang digunakan untuk menghitung tinggi bayangan. Perbesaran adalah tinggi bayangan dibagi tinggi benda.
• Arah    : tampilan bayangan menginformasikan arahnya ke atas sesuai benda atau ke bawah. Jika berada pada sisi yang sama dengan sumbu utama, bayangan itu tegak.
•   Sifat    : bayangan nyata apabila cahaya melewati lokasinya. Artinya, jika layar diletakkan pada titik ini, bayangan akan muncul. Jika sinar hanya terlihat seolah-olah datang dari lokasi bayangan, seperti pada cermin datar maka bayangannya maya.

Sinar sejajar yang mencapai cermin cekung dapat berasal dari benda yang sangat jauh, seperti bintang. Semua cahaya yang mengenai cermin dilewatkan ke titik fokus. Desain seperti ini dipakai pada teleskop yang menggunakan cermin lebih besar agar dapat mengumpulkan cahaya lebih banyak sehingga mempermudah astronom mengamati bintang. Cahaya Jika cahaya datang dari sumber yang dekat dengan cermin cekung sehingga sinar datangnya tidak sejajar, lintasan dari sinar pantul sulit ditentukan.  [3]

 Hubungan matematis dapat ditulis

Dengan :

f = jarak fokus (m),

s = jarak benda (m), dan

s' = jarak bayangan (m).

Dalam menggunakan persamaan cermin cekung, perlu diperhatikan aturan-aturan tanda berikut ini.

1.      Jarak benda (s) bertanda positif (+) untuk benda nyata (benda terletak di depan cermin) dan bertanda negatif (-) untuk benda maya (benda terletak di belakang cermin).

2.      Jarak bayangan (s’) bertanda positif (+) untuk bayangan nyata (bayangan terletak di depan cermin) dan bertanda negatif (-) untuk bayangan maya (bayangan terletak di belakang cermin).

3.      Jari-jari kelengkungan (M) dan jarak fokus (f) bertanda positif (+) untuk cermin cekung dan bertanda negatif (- ) untuk cermin cembung.[4]

1.      PEMANTULAN CAHAYA PADA CERMIN CEMBUNG

Lengkung cermin cembung lebih mengarah ke luar daripada ke dalam. Jika kamu melihat melalui cermin cembung, kamu mempunyai ruang pandang yang lebih luas. Cermin cembung digunakan sebagai cermin pengaman di supermarket dan membantu penglihatan pengemudi di jalan raya.

Sinar sejajar yang datang menuju sumbu utama dipantulkan seolah-olah datang dari fokus di belakang cermin. Meskipun demikian, sinar-sinar yang digunakan dalam jejak sinar untuk cermin cekung masih dapat digunakan. Ingatlah bahwa fokus dan titik pusat kelengkungan berada di sisi lain dari cermin. sinar-sinar dari benda menyebar setelah mengenai cermin. Dengan demikian, tidak mungkin membentuk bayangan nyata dengan cermin cembung.

cermin cembung digunakan karena pengamat membutuhkan ruang pandang yang lebih luas.[5]

Bagaimana sifat cermin cembung?

Sifat cermin cembung

Cermin cembung memiliki sifat divergen (menyebar) cahaya. Jika sinar datang sejajar sumbu utama mengenai cermin cembung, sinar akan di pantulkan menyebar. Jika sinar-sinar pantul pada cermin cembung kamu perpanjang pangkalnya, sinar akan berpotongan di titik fokus (titik api) di belakang cermin. Pada perhitungan, titik api cermin cembung bernilai negatif karena bersifat semu.

1.   PANTULAN SINAR-SINAR ISTIMEWA PADA CERMIN CEMBUNG

Berikut ini adalah sinar-sinar istimewa pada cermin cembung.

1.           Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus.
2.           Sinar datang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
3.      Sinar datang menuju titik M (titik pusat kelengkungan) akan dipantulkan seolah-olah dari titik itu juga. 

1.      PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA CERMIN CEMBUNG

Benda yang diletakkan di depan cermin cembung akan selalu menghasilkan bayangan di belakang cermin dengan sifat maya, sama 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 cekung nilai jarak fokus selalu negatif.

1. Sebuah cermin cembung memiliki jari-jari kelengkungan 60 cm. Jika benda diletakkan pada jarak 20 cm di depan cermin, berapakah jarak bayangan benda 

Penyelesaian :

            Diketahui :

jari-jari (M) = 60 cm

s = 20 cm

Jawab                                                                         :

Jarak fokus = ½ M = ½ (60) cm = 30cm

Karena cermin yang digunakan adalah cermin cembung, maka jarak fokus akan bernilai negatif,          f = –30 cm. 

Jadi, jarak benda adalah –12 cm yang terletak di belakang cermin atau maya. Sifat-sifatnya adalah maya, sama tegak, dan diperkecil.

[5]Graeme Lofts, Op. Cit,  hlm. 15-16

[4]Iwan Permana Suwarna, Op. Cit,  hlm.  41 - 45

[3]Graeme Lofts, Op. Cit,  hlm. 12-13

[2]Graeme Lofts,  Jacarandra Fisika 1, Edisi.2, ( Jakarta : Ganeca Exact, 2004),  hlm. 10-12

[1]Tri Kuntoro Priyambodo, Fisika Dasar, ( Yogyakarta:ANDI Yogyakarta, 2010),  hlm. 198