Bab 10: Konsep Cahaya dan Berbagai Alat Optik

Jawaban Benar: C. 30 cm Pembahasan: Diketahui: Jarak benda s = 30 cm Fokus f = 15 cm Rumus cermin: $\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\prime }}$ dengan (s') = jarak bayangan. Substitusi nilai: $\frac{1}{15}=\frac{1}{30}+\frac{1}{s^{\prime }}$ Langkah 2: Hitung ($\frac{1}{s^{\prime }}$) $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{15}-\frac{1}{30}$ Samakan penyebut: $\frac{1}{15}=\frac{2}{30},\frac{1}{30}=\frac{1}{30}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{2}{30}-\frac{1}{30}=\frac{1}{30}$ Langkah 3: Balikkan pecahan $s^{\prime }=30,\text{cm}$ Maka, jarak bayangan yang terbentuk adalah 30 cm di depan cermin. Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan sama besar dengan benda (karena benda tepat pada (2f)).

Jawaban Benar: C. 30 cm Pembahasan: Diketahui: Jarak benda s = 30 cm Fokus f = 15 cm Rumus cermin: $\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\prime }}$ dengan (s') = jarak bayangan. Substitusi nilai: $\frac{1}{15}=\frac{1}{30}+\frac{1}{s^{\prime }}$ Langkah 2: Hitung $\frac{1}{s^{\prime }}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{15}-\frac{1}{30}$ Samakan penyebut: $\frac{1}{15}=\frac{2}{30},\frac{1}{30}=\frac{1}{30}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{2}{30}-\frac{1}{30}=\frac{1}{30}$ Langkah 3: Balikkan pecahan $s^{\prime }=30,\text{cm}$ Maka, jarak bayangan yang terbentuk adalah 30 cm di depan cermin. Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan sama besar dengan benda (karena benda tepat pada (2f)).

Jawaban Benar: A. 13,3 cm Pembahasan: Gunakan rumus cermin: $\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\prime }}$. Untuk cermin cembung, $f=-20,cm,s=40,cm$. $\frac{1}{-20}=\frac{1}{40}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $\frac{1}{s^{\prime }}=-\frac{1}{20}-\frac{1}{40}=-\frac{3}{40}$. $s^{\prime }=-13,3,cm$. Jarak bayangan = 13,3 cm di belakang cermin.

Jawaban Benar: B. Nyata, terbalik, sama besar Pembahasan: Jika s = 2f, bayangan terbentuk pada s' = 2f. Maka sifatnya adalah nyata, terbalik, dan sama besar.

Jawaban Benar: B. Nyata, terbalik, sama besar Pembahasan: Diketahui: Jarak benda (s) = 24 cm Fokus cermin (f) = 12 cm Gunakan persamaan cermin: $\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\prime }}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{f}-\frac{1}{s}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{12}-\frac{1}{24}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{2-1}{24}=\frac{1}{24}$ $s^{\prime }=24,\text{cm}$ Perbesaran bayangan: $M=-\frac{s^{\prime }}{s}=-\frac{24}{24}=-1$ Sifat bayangan: - Nyata (karena (s') positif → bayangan terbentuk di depan cermin). - Terbalik (karena tanda negatif pada perbesaran). - Sama besar dengan benda (|M| = 1).

Jawaban Benar: A. 60 cm Pembahasan: Gunakan rumus lensa: $\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $f=15,s=20$. $\frac{1}{15}=\frac{1}{20}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{60}$. $s^{\prime }=60,cm$.

Jawaban Benar: A. 60 cm Pembahasan: Gunakan rumus lensa: $\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $f=15,s=20$. $\frac{1}{15}=\frac{1}{20}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{60}$. $s^{\prime }=60,cm$.

Jawaban Benar: D. 2,5 cm Pembahasan: $f=10,s=30$. $\frac{1}{10}=\frac{1}{30}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{15}$. $s^{\prime }=15,cm$. Perbesaran $M=\frac{s^{\prime }}{s}=\frac{15}{30}=0,5$. Tinggi bayangan $h^{\prime }=5\times 0,5=2,5,cm$.

Jawaban Benar: C. -20 cm Pembahasan: $f=20,s=10$. $\frac{1}{20}=\frac{1}{10}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{20}-\frac{1}{10}=-\frac{1}{20}$. $s^{\prime }=-20,cm$. Bayangan maya, tegak, diperbesar.

Jawaban Benar: B. 25 kali Pembahasan: Gunakan rumus perbesaran mikroskop: $M=M_{obj}\times M_{ok}$. $M_{obj}=\frac{s^{\prime }}{s}$. $f=1,s=1,2$. $\frac{1}{1}=\frac{1}{1,2}+\frac{1}{s^{\prime }}$ → $s^{\prime }=6,cm$. $M_{obj}=\frac{6}{1,2}=5$. Okuler $f=5$, perbesaran = 5. Total $M=5\times 5=25$.

Jawaban Benar: A. 8,6 cm Pembahasan: $f=-15,s=20$. $\frac{1}{-15}=\frac{1}{20}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $\frac{1}{s^{\prime }}=-\frac{1}{15}-\frac{1}{20}=-\frac{7}{60}$. $s^{\prime }=-8,6,cm$. Bayangan maya, tegak, diperkecil.

Jawaban Benar: B. 22° Pembahasan: Snellius: $n_1\sin i=n_2\sin r$. $1\times \sin 30°=1,33\times \sin r$. $0,5=1,33\sin r$. $\sin r=0,375$. $r\approx 22°$.

Jawaban Benar: B. 22° Pembahasan: $1\cdot \sin 30^{\circ }=1,33\cdot \sin r$ $0,5=1,33\cdot \sin r$ Cari $\sin r$: $\sin r=\frac{0,5}{1,33}\approx 0,376$ Cari sudut bias: $r=\arcsin (0,376)\approx 22^{\circ }$ Maka, sudut bias ≈ 22°

Jawaban Benar: B. 28° Pembahasan: Snellius: $n_1\sin i=n_2\sin r$. $1\times \sin 45°=1,5\times \sin r$. $0,707=1,5\sin r$. $\sin r=0,471$. $r\approx 28°$.

Jawaban Benar: B. 28° Pembahasan: $1\cdot \sin 45^{\circ }=1,5\cdot \sin r$ $0,707\approx 1,5\cdot \sin r$ Cari $\sin r$: $\sin r=\frac{0,707}{1,5}\approx 0,471$ Tentukan sudut bias: $r=\arcsin (0,471)\approx 28^{\circ }$ Maka sudut bias ≈ 28°

Jawaban Benar: C. Tak terhingga Pembahasan: Jika benda berada di fokus lensa cembung, bayangan terbentuk di tak berhingga. Sehingga perbesaran menjadi tak terhingga.

Jawaban Benar: C. Tak terhingga Pembahasan: Pada kaca pembesar, perbesaran (M) ditentukan oleh jarak benda $d_o$ dan jarak bayangan $d_i$ yang dihasilkan. Jika benda diletakkan tepat pada titik fokus lensa, maka bayangan akan terbentuk di tak hingga. Hal ini disebabkan oleh sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan melalui lensa pembesar dan bertemu di titik tak terhingga.

Jawaban Benar: A. 6,7 cm Pembahasan: $f=5,s=20$. $\frac{1}{5}=\frac{1}{20}+\frac{1}{s^{\prime }}$. $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{3}{20}$. $s^{\prime }=6,7,cm$.

Jawaban Benar: B. Nyata, terbalik, diperbesar Pembahasan: Rumus lensa: $\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\prime }}$ Diketahui: Fokus $f=10,\text{cm}$ Jarak benda $s=12,\text{cm}$ Langkah 1: Substitusi $\frac{1}{10}=\frac{1}{12}+\frac{1}{s^{\prime }}$ Langkah 2: Hitung $\frac{1}{s^{\prime }}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{1}{10}-\frac{1}{12}$ Samakan penyebut: $\frac{1}{10}=\frac{6}{60},\frac{1}{12}=\frac{5}{60}$ $\frac{1}{s^{\prime }}=\frac{6}{60}-\frac{5}{60}=\frac{1}{60}$ Langkah 3: Balikkan $s^{\prime }=60,\text{cm}$ Analisis sifat bayangan: - (s') positif → bayangan nyata. - Bayangan nyata pada lensa cembung → terbalik. - Perbesaran $M=-\frac{s^{\prime }}{s}=-\frac{60}{12}=-5$ → artinya diperbesar 5 kali dan terbalik.

Jawaban Benar: B. 45° Pembahasan: Pada periskop sederhana, sinar datang sejajar garis horizontal. Agar sinar dipantulkan ke arah vertikal, cermin harus diletakkan dengan sudut 45° terhadap garis horizontal. Dengan dua kali pantulan, cahaya dari objek akan sampai ke mata pengamat dengan arah yang benar.

Jawaban Benar: C. Dispersi Pembahasan: Cahaya putih terdiri atas berbagai spektrum warna. Ketika melewati prisma, cahaya dibelokkan dengan sudut berbeda sesuai panjang gelombang. Proses ini disebut dispersi.

Jawaban Benar: A. Karena cahaya dipantulkan ke mata Pembahasan: Mata hanya dapat melihat benda jika ada cahaya yang dipantulkan oleh benda tersebut masuk ke mata. Tanpa adanya cahaya, tidak ada sinar yang mengenai benda sehingga tidak ada pantulan yang masuk ke mata. Oleh karena itu, dalam kondisi gelap total, manusia tidak bisa melihat benda apapun.

Jawaban Benar: B. Agar cahaya dipantulkan secara teratur dan diarahkan ke area tertentu, seperti buku. Pembahasan: Permukaan halus dan mengkilap memantulkan cahaya secara teratur, sehingga sinar pantul terarah ke bidang tertentu, misalnya buku yang sedang dibaca. Jika permukaan penutup lampu dibuat kasar, cahaya akan dipantulkan secara baur ke berbagai arah sehingga tidak fokus menerangi buku. Oleh karena itu, penutup lampu meja didesain halus agar cahaya lebih efektif digunakan sesuai kebutuhan.

Jawaban Benar: A. Karena cahaya dibiaskan Pembahasan: Cahaya yang melewati dua medium berbeda, misalnya dari udara ke air, mengalami pembiasan. Perbedaan kerapatan medium menyebabkan cahaya membelok sehingga pensil tampak bengkok. Inilah alasan mengapa benda yang tercelup sebagian di dalam air terlihat tidak lurus.

Jawaban Benar: A. Karena jarak benda sama dengan jarak bayangan Pembahasan: Pada cermin datar, jarak benda ke cermin selalu sama dengan jarak bayangan ke cermin. Hal ini membuat ukuran bayangan yang terbentuk sama persis dengan ukuran benda sebenarnya. Oleh karena itu, bayangan pada cermin datar selalu sama besar, tegak, dan bersifat maya.