Pembelajaran Cahaya Interaktif

💡

BAGIAN 01

Pengertian Cahaya

Definisi

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang dapat terlihat oleh mata manusia, merambat pada rentang panjang gelombang antara 380 nm hingga 750 nm. Cahaya merupakan salah satu bentuk energi yang dapat merambat tanpa memerlukan medium perantara.

Menurut teori dualisme gelombang-partikel oleh Albert Einstein dan Max Planck, cahaya memiliki dua sifat sekaligus: bersifat sebagai gelombang elektromagnetik (dibuktikan oleh interferensi dan difraksi) dan sebagai partikel foton (dibuktikan oleh efek fotolistrik). Cahaya merambat dengan kecepatan c = 3 × 10⁸ m/s di ruang hampa, yang merupakan kecepatan tertinggi di alam semesta.

KECEPATAN CAHAYA

c = 3×10⁸ m/s

Di ruang hampa (vakum)

HUBUNGAN DASAR

c = λ · f

λ = panjang gelombang, f = frekuensi

ENERGI FOTON

E = h · f

h = 6,626×10⁻³⁴ J·s (konstanta Planck)

Spektrum Cahaya Tampak

Ungu
380–420 nm Nila
420–450 nm Biru
450–495 nm Hijau
495–570 nm Kuning
570–590 nm Jingga
590–620 nm Merah
620–750 nm

✨

BAGIAN 02

Sifat-Sifat Cahaya

Cahaya memiliki beberapa sifat fundamental yang membedakannya dari gelombang mekanik lainnya dan menjadi dasar dari berbagai fenomena optika:

📡

Merambat Lurus

Cahaya merambat dalam garis lurus pada medium yang seragam. Ini menjadi dasar terbentuknya bayangan dan gerhana matahari/bulan.

🪞

Pemantulan (Refleksi)

Cahaya memantul ketika mengenai permukaan. Sudut datang selalu sama dengan sudut pantul terhadap garis normal.

🔮

Pembiasan (Refraksi)

Cahaya berbelok arah saat melewati batas dua medium berbeda. Kecepatan cahaya berubah sehingga arahnya turut berubah.

🌈

Dispersi

Cahaya putih terurai menjadi spektrum warna-warni saat melewati prisma karena tiap warna memiliki panjang gelombang berbeda.

〰️

Difraksi

Cahaya dapat melentur di sekitar tepi benda atau melalui celah sempit, menghasilkan pola gelap-terang yang khas.

🔗

Interferensi

Dua berkas cahaya koheren dapat saling memperkuat (konstruktif) atau melemahkan (destruktif) satu sama lain.

🕶️

Polarisasi

Cahaya dapat dipolarisasi sehingga hanya bergetar dalam satu bidang. Dimanfaatkan dalam kacamata polaroid dan layar LCD.

⚡

Merambat di Vakum

Berbeda dengan gelombang mekanik, cahaya tidak butuh medium. Di luar angkasa yang hampa pun cahaya dapat merambat bebas.

🪞

BAGIAN 03

Pemantulan Cahaya Interaktif

Hukum pemantulan cahaya (Hukum Snell untuk refleksi): sudut datang (θᵢ) = sudut pantul (θᵣ), keduanya diukur dari garis normal bidang pantul. Terdapat dua jenis pemantulan berdasarkan keadaan permukaan:

🪞 Pemantulan Teratur (Specular)

Terjadi pada permukaan rata/licin (cermin, air tenang). Semua sinar sejajar dipantulkan dengan arah yang sama, menghasilkan bayangan yang jelas dan tajam.

🌫 Pemantulan Baur (Diffuse)

Terjadi pada permukaan kasar (kertas, tembok, aspal). Sinar-sinar yang sejajar dipantulkan ke berbagai arah acak, tidak menghasilkan bayangan yang jelas.

SUDUT DATANG (θᵢ): —°

SUDUT PANTUL (θᵣ): —°

HUKUM PEMANTULAN: ✓ Terpenuhi

Sinar Datang

Sinar Pantul

Garis Normal

💡 Klik & Seret ujung sinar kuning untuk mengubah sudut datang

🔮

BAGIAN 04

Pembiasan Cahaya Interaktif

Pembiasan (refraksi) terjadi karena cahaya mengalami perubahan kecepatan saat berpindah dari satu medium ke medium lain yang berbeda kerapatannya. Hukum Snell-Descartes menyatakan:

Hukum Snell

n₁ · sin(θ₁) = n₂ · sin(θ₂)
di mana n adalah indeks bias medium, θ adalah sudut terhadap garis normal.

Vakum/Udara

n = 1.00

Air

n = 1.33

Kaca

n = 1.50

Berlian

n = 2.42

Minyak

n = 1.46

Es

n = 1.31

θ₁ (DATANG)

—°

n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂

θ₂ (BIAS)

—°

n₁

1.00

n₂

1.33

STATUS

Normal

Sinar Datang

Sinar Bias

Sinar Pantul (TIR)

Garis Normal

💡 Seret ujung sinar kuning untuk mengubah sudut datang • Pilih medium di atas

Medium	Indeks Bias (n)	Kecepatan Cahaya	Keterangan
Vakum / Udara	1,000	3,00 × 10⁸ m/s	Referensi standar
Es	1,31	2,29 × 10⁸ m/s	Sedikit lebih rapat dari air
Air	1,33	2,26 × 10⁸ m/s	Sedang (umum)
Minyak Zaitun	1,46	2,05 × 10⁸ m/s	Lebih rapat dari air
Kaca Biasa	1,50	2,00 × 10⁸ m/s	Bervariasi 1.45–1.9
Berlian	2,42	1,24 × 10⁸ m/s	Indeks tertinggi alami

🔭

BAGIAN 05

Sinar Istimewa & Pembentukan Bayangan

Cermin lengkung (cekung dan cembung) memiliki sinar-sinar istimewa yang digunakan untuk melukiskan pembentukan bayangan secara geometrik. Geser posisi benda untuk melihat perubahan bayangan secara real-time.

🟣 Cermin Cekung (Konkaf)

Permukaan reflektif melengkung ke dalam. Bersifat konvergen (mengumpulkan sinar). Digunakan pada reflektor lampu, teleskop, dan cermin rias.

          3 Sinar Istimewa:

          1. Sinar // sumbu utama → dipantulkan melalui F

          2. Sinar melalui F → dipantulkan // sumbu utama

          3. Sinar melalui M (pusat) → dipantulkan balik

🟠 Cermin Cembung (Konveks)

Permukaan reflektif melengkung ke luar. Bersifat divergen (menyebarkan sinar). Digunakan pada kaca spion kendaraan dan cermin pengawas.

          3 Sinar Istimewa:

          1. Sinar // sumbu utama → seolah dari F virtual

          2. Sinar menuju F virtual → dipantulkan // sumbu

          3. Sinar menuju M virtual → dipantulkan balik

JARAK BENDA (s):—

JARAK BAYANGAN (s'):—

PERBESARAN (M):—

SIFAT BAYANGAN:—

Sinar Istimewa 1

Sinar Istimewa 2

Sinar Istimewa 3

Bayangan (Maya)

Perpanjangan (Maya)

💡 Seret benda (panah merah) ke kiri-kanan • Slider untuk mengubah jarak fokus

PERSAMAAN CERMIN

1/f = 1/s + 1/s'

f=fokus, s=jarak benda, s'=jarak bayangan

PERBESARAN

M = −s'/s

M>0 = tegak, M<0 = terbalik

JARAK FOKUS

f = R/2

R = jari-jari kelengkungan cermin