Pembiasan, Pemantulan, Dispersi Cahaya dan Spektrum Gelombang Elektromagnetik Lengkap

Indeks Bias Cahaya

Pembiasan cahaya dapat terjadi karena terdapat perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. 

Menurut Christian Huygens (1629-1695): “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”

Pembiasan Cahaya Pada Prisma

Bahan bening yang dibatas oleh dua bidang permukaan yang bersudut disebut prisma. Tetesan air hujan merupakan salah satu benda yang dihasilkan oleh alam, namun memiliki sifat seperti prisma. Maksudnya jika sebuah cahaya menembus tetesan air, maka cahaya tersebut akan dibiaskan. 

1. Pemantulan Cahaya

Cahaya sebagai gelombang dapat memantul bila mengenai permukaan suatu benda. Pemantulan cahaya dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pemantulan sempurna dan pemantulan baur. 

Pemantulan sempurna terjadi jika cahaya mengenai permukaan yang mengkilap, seperti cermin. Saat cahaya mengenai permukaan cermin, kita dapat memprediksi arah pemantulannya.

Sedangkan Pemantulan baur dapat terjadi jika cahaya mengenai permukaan yang tidak rata, seperti kertas atau batu. Pemantulan sinar adalah peristiwa terjadinya perubahan arah rambat cahaya ke sisi yang berbeda. Hal yang menarik dan harus dicatat bahwa pembiasan dan pemantulan merupakan manifestasi dari satu hukum yang disebut Fermat's Principle, yang menyatakan cahaya mencapai yang sampai ke mata telah diteruskan jauh dari sumbernya.

2. Dispersi Cahaya

Dispersi cahaya merupakan gejala penyebaran gelombang ketika menjalar melalui celah sempit atau tepi tajam suatu benda. Seberkas cahaya polikromatik jika melalui prisma akan mengalami proses penguraian warna cahaya menjadi warna-warna monokromatik. Dispersi cahaya terjadi jika ukuran celah lebih kecil dari panjang gelombang yang melaluinya.

Gejala Dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma, maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Disperi pada prisma terjadi karena adanya perbedaan indeks bias kaca setiap warna cahaya. Perhatikan Gambar dibawah ini !

Gambar Dispersi cahaya pada Prisma

Seberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tiap-tiap cahaya mempunyai sudut deviasi yang berbeda. Selisih antara sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut dispersi dapat dituliskan sebagai berikut:

Φ = δ_u - δ_m = (n_u– n_m)β

Keterangan:
Φ  : sudut dispersi
n_u  : indeks bias sinar ungu
n_m : indeks bias sinar merah
δ_u  : deviasi sinar ungu δm=deviasi sinar merah

δ_{m : deviasi sinar merah}

3. Hukum Snellius 

Pada sekitar tahun 1621, ilmuan Belanda bernama Willebrord Snell melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. 

a. Hukum Snellius terhadap Pemantulan Cahaya 

1. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang datar Sudut datang sama dengan sudut pantul

2. Sudut datang sama dengan sudut pantul

b. Hukum Snellius terhadap Pembiasan Cahaya

Jika cahaya merambat dari medium yang kerapatannya rendah menuju medium yang kerapatannya tinggi, maka cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal.Jika cahaya merambat dari medium yang kerapatannya tinggi menuju medium yang kerapatannya rendah, maka cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Selanjutnya kita dapat menghitung sudut datang dan sudut bias berdasarkan Hukum Snellius:

Besar ukuran sudut bias dan sudut pelangi masing-masing warna pelangi dipengaruhi oleh panjang gelombang dan indeks bias masing-masing gelombang warna. Berikut ini merupakan data panjang gelombang dan indeks bias warna pelangi.

Tabel 1. Data Panjang Gelombang dan Indeks Bias Warna Pelangi

Warna-warna seperti pada tabel diatas merupakan komponen dari cahaya putih yang disebut cahaya tampak (visible light) atau gelombang tampak. Komponen lainnya adalah cahaya yang tak tampak (invisible light), seperti inframerah (di sebelah kanan warna merah) dan ultraviolet (di sebelah kiri jingga).

Sinar putih yang biasa dilihat (disebut juga cahaya tampak atau visible light) terdiri dari semua komponen warna dalam spektrum di atas - tentu saja ada komponen lain yang tidak terlihat, disebut invisible light. Alat paling sederhana yang sering dipakai untuk menguraikan warna putih adalah prisma kaca. Sebuah prisma kaca menguraikan cahaya putih yang datang menjadi komponen-komponen cahayanya.

Sekian, semoga bermanfaat.

Prinsip-Prinsip Fisika dalam Pesawat terbang

Pada Abad 21 ini, Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi telah berkembang dengan begitu pesat, salah satunya adalah perkembangan di bidang teknologi transportasi.

Seiring dengan perkembangannya, Alat-alat transportasi terbaru pun silih berganti bermunculan, baik Alat transportasi darat (Motor,Mobil,Kereta api), transportasi air/laut (Kapal) maupun alat transportasi udara (Pesawat terbang).

Manfaat dari perkembangan teknologi transportasi tersebut sudah banyak kita rasakan , perjalanan antar kecamatan, antar kota, antar pulau, antar Negara, maupun antar benua pun dapat kita tempuh dengan waktu yang lebih cepat. Dahulu manusia butuh waktu berminggu-minggu bahkan berbulan-bulan ketika ingin melakukan perjalanan antar negara / benua namun sekarang perjalanan tersebut dapat kita tempuh dalam beberapa jam saja dengan menggunakan alat transportasi udara ( Pesawat terbang ).

Pesawat terbang,

Tentu, sekarang kita sudah sangat familiar nama alat transportasi udara tersebut. Saya juga yakin , kalian sudah pernah melihat bentuk dan ukuran pesawat terbang secara langsung. Mungkin diantara kita juga ada yang pernah bertanya, Bagaimana mungkin hal tersebut dapat terjadi ??

Pesawat ukuranya kan sangat besar, massanya pun ber ton-ton, bagaimana benda yang sangat berat tersebut dapat terbang ??

Dulu waktu saya kecil saya juga sempat bingung dengan masalah tersebut, namun semenjak saya belajar fisika, akhirnya saya mengerti kenapa pesawat dapat terbang.

Pengen tau jawabannya ??

Ayo, yang semangat belajar fisikanya !

Fisika itu menyenagkan kawan J

Dalam kajian ilmu Fisika, masalah seperti bagaimana pesawat dapat terbang sebetulnya bukan peristiwa yang mustahil untuk terjadi.

Tentunya kalian sudah mengetahui, jika semua benda di bumi selalu jatuh menuju pusat bumi karena adanya gaya gravitasi (gaya berat), namun juga selalu ada gaya keatas yang arahnya berlawanan dengan gaya berat tersebut (gaya Normal), Kedua gaya tersebutlah yang berusaha di manipulaasi/ direkayasa ( gaya keatas lebih besar daripada gaya kebawah ) sehingga pesawat dapat terbang 

Proses bagaimana pesawat dapat terbang erat kaitannya dengan beberapa konsep fisika, antara lain Prinsip Bernoulli, Hukum 3 Newton dan efek coanda, berikut penjelasannya :

Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan fluida (untuk ketinggian yang relatif sama), maka tekanannya akan mengecil sehingga terjadi perbedaan antara tekanan udara dibawah sayap dengan tekanan udaraa diatas sayap. Hal tersebut yang menciptakan gaya angkat. Selain itu, Sayap pesawat juga memiliki kontur potongan melintang yang unik yaitu airfoil. 

Pada airfoil, permukaan atas sedikit melengkung membentuk kurva cembung, sedangkan permukaan bawah relatif datar. Bila udara mengenai kontur ini, maka udara bagian atas akan memiliki kecepatan lebih tinggi daripada udara bagian bawah.

Gambar. Penampang dan diagram aliran angin di sekeliling sayap pesawat

Selain itu jika kita mengmati penampang melintang sayap pesawat, kita dapati bahwa bidang sayap pesawat tidaklah sejajar dengan tubuh pesawat, tetapi agak miring di bagian depan (yang disebut sebagai angle of attack) dengan sudut sekitar 4 derajat untuk pesawat-pesawat kecil. Dengan bentuk seperti ini, udara yang dilintasi pesawat akan sedikit ‘tertahan’ di bagian bawah sayap, yang akhirnya mendorong sayap ke atas. Prinsip-prinsip inilah, dengan sedikit kontribusi prinsip Bernoulli, yang menjadi faktor utama di balik terbangnya sebuah pesawat.

Hukum 3 Newton

Hukum III Newton menekankan pada prinsip perubahan momentum manakala udara dibelokkan oleh bagian bawah sayap pesawat. 

Dari prinsip aksi reaksi, muncul gaya pada bagian bawah sayap yang besarnya sama dengan gaya yang diberikan sayap untuk membelokkan udara. Bentuk sayap air foil membuat udara yang mengalir di atas ‘diarahkan’ sehingga secara umum lebih banyak udara yang dihembuskan ke arah bawah”. Dari fakta ini, sesuai hukum III Newton, dengan adanya udara yang dihembuskan ke bawah oleh sayap, udara di bawah pesawat akan ‘balas mendorong’ pesawat.

Efek Coanda

Efek Coanda menekankan pada beloknya kontur udara yang mengalir di bagian atas sayap. Bagian atas sayap pesawat yang cembung memaksa udara untuk mengikuti kontur tersebut. Pembelokan kontur udara tersebut dimungkinkan karena adanya daerah tekanan rendah pada bagian atas sayap pesawat . Perbedaan tekanan tersebut menciptakan perbedaan gaya yang menimbulkan gaya angkat.

Gaya –Gaya yang bekerja 

Gaya-gaya aerodinamika ini meliputi Gaya angkat (lift), Gaya dorong (thrust), Gaya berat (weight), dan Gaya hambat udara (drag). Gaya-gaya tersebutlah yang mempengaruhi terbang semua benda-benda di udara, seperti burung-burung yang bisa terbang atau pesawat

• Gaya dorong (Thrust), dihasilkan oleh mesin (powerplant)/ baling-baling. Gaya ini kebalikan dari gaya hambatan (drag). 
• Gaya hambatan (Drag), arahnya kebelakang disebabkan oleh gangguan aliran udara oleh sayap, fuselage, dan objek-objek lain. 
• Gaya berat (Weight), merupakan gabungan dari berat dari muatan pesawat itu sendiri, awak pesawat, bahan bakar, dan kargo atau bagasi. Gaya berat menarik pesawat ke arah bawah karena dipengaruhi gaya gravitasi bumi. 
• Gaya angkat (Lift), dihasilkan dari efek dinamis udara yang beraksi di sayap, dan beraksi tegak lurus pada arah penerbangan melalui center of lift dari sayap.

Gaya angkat pesawat terbang juga dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : 

1. Sudut pertemuan antara sayap dan udara, gaya angkat akan makin besar jika sudut pertemuan antara sayap dan udara makin besar. 
2. Massa jenis udara, semakin besar nilai massa jenis udara makin besar pula gaya angkatnya 
3. Kecepatan pesawat relatif terhadap udara, semakin cepat gerak pesawat maka semakin besar gaya angkat yang dihasilkan. 
4. Desain airfoil 

Bagamana, sudah paham kan ??
Dengan menggunakan konsep/ilmu fisika ternyata hal-hal yang dulu terasa mustahil, sekarang sudah menjadi kenyataaan.

Baca juga : Kereta Terbang

Sekian, semoga bermanfaat

Referensi :

https://pustakafisika.wordpress.com/

fisika itu muda, yohannes surya, 2003

Bulan Sinodik Dan Siderik Lengkap

Bulan sebagai satelit alami bumi selalu setia mengikuti dan berevolusi mengelilingi bumi. Sebagai benda angkasa yang periode revolusinya dapat dikatakan selalu tetap maka bulan dapat digunakan sebagai penanda waktu atau kalender.

Dalam mengelilingi bumi, orbit bulan berbentuk elips dengan panjang sumbu semi-mayornya 384.400 km dengan Eksentrisitas 0,055. Karena orbit bulan berbentuk elips, maka jarak bumi-bulan akan berbeda-beda.
Jarak terdekat bumi-bulan disebut dengan Perigee adalah sekitar 356.400 km yang diukur dari pusat bumi ke pusat bulan. Sedangkan jarak terjauh bumi-bulan yang disebut dengan Apogee adalah sekitar 406.700 km. orbit bullan juga miring sebesar 5^o terhadap bidang ekliptika.

Bulan dalam periode revolusinya mengelilingi bumi, dikenal dua istilah yaitu Periode Siderik atau Bulan Siderik dan Periode Sinodik atau Bulan Sinodik. Apa dan bagaimana perbedaan keduanya?

Bulan Siderik adalah selang waktu bulan untuk mengelilingi bumi tepat satu putaran atau 360^o. untuk mengetahui perputaran sebesar 360^o maka perlu titik acuan yang dianggap tetap atau tidak bergerak, titik acuan yang digunakan adalah bintang yang sangat jauh. Periode siderik sekitar 27 1/3 hari atau lebih tepatnya 27,322 hari.

Sedangkan Bulan Sinodik adalah periode bulan berdasarkan fase-fase bulan, yaitu mulai dari bulan baru sampai bulan baru berikutnya. Fase bulan adalah bentuk bulan yang berbeda-beda (sabit, kuartir, benjol, purnama) yang dilihat oleh pengamat di bumi. Bulan tampak bersinar karena memantulkan cahaya matahari. 

Setengah bagian bulan yang menghadap ke matahari akan terang dan sebaliknya, Setengah bagian yang membelakangi matahari akan gelap. Akan tetapi fase bulan yang terlihat dari bumi bergantung pada kedudukan relatif matahari, bulan, dan bumi. Karena bumi sebagai tempat pengamat juga berevolusi mengelilingi matahari, maka bulan harus berevolusi lebih dari satu putaran untuk dapat membentuk fase bulan dari bulan baru sampai bulan baru berikutnya.

Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini !!

Ketika bumi berada pada kedudukan E₁ dan bulan berada pada kedudukan M₁, matahari, bumi dan bulan berada pada satu garis lurus dimana bulan berada di antara bumi dan matahari, kedudukan ini disebut dengan Konjungsi. 

Bagian bulan yang menghadap bumi tampak gelap, fase ini disebut dengan Bulan baru. Saat bumi berevolusi dan sampai pada kedudukan E₂ bulan juga telah berevolusi mengelilingi bumi sebesar satu putaran penuh (360^o) dalam selang waktu 27 1/3 hari pada kedudukan M_2, Periode 27 1/3 hari inilah yang disebut dengan Bulan Siderik, namun karena kedudukan bumi telah berpindah, pengamat di bumi melihat bulan belum pada fase bulan baru berikutnya. 

Untuk mencapai fase bulan baru, bulan harus berevolusi lagi dengan sudut sebesar θ agar tiba di kedudukan M₃ yaitu ketika matahari, bulan, dan bumi berada pada satu garis dan bulan mengalami fase bulan baru. Selang waktu dari fase bulan baru sampai bulan baru berikutnya memerlukan waktu 29 ½ hari, Periode 29 ½ hari inilah yang disebut dengan Bulan Sinodik.

Sekian, Semoga Bermanfaat
By : Dede Taufiq

Asal Medan Magnet Bumi Lengkap Docx

William gilbert adalah orang yang pertama kali berani mengatakan bahwa bumi kita ini terdiri dari magnet yang sangat besar, kutub dari magnet bumi tidak tepat berada di kutub selatsan bumi. Demikian juga dengan kutub selatan magnet bumi tidak tepat berada di kutub utara bumi. Arah dari kutub-kutub magnet ini dapat diketahui dengan menggunakan sebuah kompas. Kutub utara kompas selalu menunjukkan arah kutub selatan magnet bumi.

Sudut simpang kutub utara magnet bumi dengan garis meridian (garis yang menghubungkan kedua kutub bubmi) dinamakan sudut deklinasi magnet. Sudut ini besarya 11,5^o.

Pengetahuan tentang magnet bumi sangat penting untuk pelayaran dan untuk komunikasi masa mendatang. Itulah sebabnya orang mempelajar magnet bumi ini dengan serius. Satu hal penting yang masih dalam penyelidikan adalah tentang asal magnet bumi. Sampai sekarang belum ditemukan teori lengkap yang dapat enerangkan terjadinya magnet bumi.

Dahulu orang menyangka magnet bumi berasal dari magnet permanen yang besar sekali dan tertanam dalam tanah. Tapi hal ini tidak mungkin karena suhu di dalam bumi sangat tinggi. Pada suhu tinggi semua material di dalam bumi akan kehilangan sifat magnetiknya.

Sekarang walaupun belum sempurna, orang banyak menerima teori dynamo untuk menerangkan terjadinya magnet bumi. Menurut teori ini seperti digambarkan pada gambar di atas, bumi terdiri atas inti padat yang dikelilingo oleh batuan cair. Di atas batuan cair ini terdapat lagi batuan padat. Ketika bumi berotaasi (berputar pada sumbunya) partikel-partikel bermuatan yang terdapat pada batuan cair ini bergerak sehingga menimbulkan arus listrik. Arus listrik ini akan menimbulkan medan magnetic bumi. Semakin cepat bumi berotasi semakin besar arus yang timbul sehingga semakin besar medan magnetic yang ditimbulkan.

Teori ini ditopang oleh kenyataan bahwa planet-planet atau benda angkasa yang gerak rotasinya sangat cepat mempunyai medan megnetik yang sangat besar misalnya planet Yupiter yang berputar sangat cepat (periode rotasinya hanya 10 jam) mempunyai medan magetik sangat kuat. Sebaliknya bulan yang periode rotasinya 27 hari mempunyai medan magnetic sangat kecil.

Teori lain yang cukup beralasan adalah dengan menganggap bahwa sumber magnet bumi adalah panas yang berasaldari inti bum. Inti bumi sangat panas sekali. Inti ii akan memanaskan batuan cairan di atasnya seperti air dipanaskan di atas kompor. Ketika dipanaskan, pada cairan ini terjadi konveksi. Cairan yang panas ke atas dan cairan yang dingin ke bawah. Akibat gerakan konveksi ini ion-ion dalam cairan panas ini akan menimbulkan medan magnetic.

Kedua teori di atas telah digunakan untuk menerangkan medan magnetic bumi sekitar permukaan bumi.

Untuk tempat yang lebih tinggi medan magneti bumi diperkirakan berasal dari listrik atmosfer atau angin matahari. Listrik atmosfer merupakan ion-ion yang ada di atmosfer. Ion-ion ini terbentuk akiibat proses ionisasi atom-atom atmosfer oleh sinar ultraviolet dan sinar X dari matahari. Sedangkan angin matahari adalah pancaran partikel-partikel bermuatan dari matahari. Partikel-partikel bermuatan dari listrik atmosfer maupun angin matahari akan menimbulkan arus listrik ketika bergerak (baik yang bergerak kea rah bumi maupun yang tertiup angin). Arus yang ditimbulkan ini akan menyebabkan terjadinya medan megnetik.

Gambar di bawah melukiskan medan magnetic bumi yang jauh sekali dari bumi (bumi dilukiskan sebagai bulatan kecil). Angin matahari datang dari kiri. Medan magnet ini akan terasa pada jarak ribuan kilometer dari bumi. 

Sekian, Semoga Bermanfaat
By Dede Taufiq

Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap

Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap - Salam fisika, pada kesempatan ini kita akan berdiskusi mengenai pokok bahasan cahaya. Orang-orang memikirkan dan membahas mengenai cahaya sudah dimulai sejak zaman dulu. Pada zaman sebelum masehi, Aristoteles yang merupakan seorang filosofer mengartikan cahaya sebagai gangguan yang dinamakan dengan Aether. Dalam book of Optik, Newton (1706) menjelaskan bahwa cahaya/ sinar merupakan aliran pertikel energi setiap menit. Dalam tahun-tahun setelahnya dan sampai sekarang gagasan yang digunakan untuk menjelaskan cahaya adalah karakteristiknya sebagai cahaya dan sebagai gelombang. Sifat ini biasa disebut dualisme cahaya. Para saintis yang berjasa beberapa diantaranya adalah Huygens, Planck, DeBrouglie, Einstein, Compton, Bohr, dll. Pembahasan lebih lanjut bisa dibaca pada sejarah mengenai cahaya.

Kompetensi Dasar

Pada pembelajaran di dunia pendidikan formal (sekolah) dalam hal ini adalah tingkat SMP (Sekolah Menengah Pertama), materi pembelajaran tentang cahaya dibelajarkan kepada peserta didik saat tingkat 4 atau kelas 8. Pada KTSP, materi cahaya berada dalam kompetensi dasar 

“menyelidiki sifat-sifat cahaya dan hubungannya dengan berbagai bentuk cermin dan lensa” 

sedangkan pada K13, materi cahaya berada dalam KD 3.11. yaitu

“mendeskripsikan sifat-sifat cahaya, pembentukan bayangan, serta aplikasinya untuk menjelaskan penglihatan manusia, dan prinsip kerja alat optik”.

Oleh karena itu, cakupan materi yang dibelajarkan kepada peserta didik cukup banyak, meliputi: 

1. Sifat-sifat cahaya 
2. Pembentukan bayangan 
3. Penglihatan manusia 
4. Prinsip kerja alat optik 

Ruang lingkup materi pemebelajaran sebenarnya sama, hanya saja KD pada KTSP dijabarkan menjadi lebih rinci dalam KD kurikulum 2013. Pada artikel akan dibahas mengenai sifat-sifat cahaya, sedangkan untuk pembahasan lebih lanjut dapat dibuka pada link yang terkait. Berikut adalah pebahasan mengenai sifat-sifat cahaya.

Sifat-sifat Cahaya

Cahaya merupakan bagian dari gelombang elektromagnetik. Dalam bahasa Inggris istilah cahaya yang dimaksud biasa dikenal dengan visible light. Oleh Karenanya cahaya memiliki sifat-sifat umum dari gelombang, antara lain:

1) Cahaya merambat dalam lintasan lurus 

Cahaya biasa disebut sebagai sinar berkenaan dengan salah satu sifatnya yaitu merambat lurus. Dalam bahasa Inggris biasa disebut dengan ray (bacaan lanjut corpuscular theory). Konsep ini akan berlangsung jika cahaya merambat pada medium yang sejenis (homogen). Sebagai contoh: Cahaya merambat di udara, cahaya merambat di air, cahaya merambat di kaca. Sifat cahaya berkaitan dengan perambatannya dalam dua medium yang berbeda akan dijelaskan lebih lanjut pada pembahasan di bawah.

2) Ketika cahaya melalui dua medium maka akan terdapat daerah batas antara dua medium (misalnya udara dan air). 

Pada bidang batas antara dua medium tersebut, cahaya dapat mengalami peristiwa pemantulan atau pembiasan. Peristiwa pemantulan dan pembiasan dabapat dibaca pada keterangan dibawah.

3) Refleksi (a)

Refleksi atau persitiwa yang lebih dikenal dengan pemantulan. Pemantulan adalah peristiwa yang terjadi ketika berkas sinar cahaya dikembalikan ke medium semula. Hukum yang sering digunakan adalah rumusan hukum oleh Snelllius (1580). Snellius menyatakan bahwa sudut datang memiliki nilai yang samadengan sudut pantul. Sudut adatang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal sedangka sudut pantul adalah sudut yang dibentuk antara sudut pantul dengan garis normal.

4) Refraksi (b)

Refraksi atau yang sering disebut juga dengan pembiasan. Pembiasan merupakan peristiwa dibelokkannya cahaya karena melewati medium yang berbeda kerapatannya. Sebagai contoh, pernahkah anda pergi ke kolam renang atau memasukkan pernsil dalam gelas? Ketika anda meliahnya dari arah atas, maka pernsil yang semula lurus akan terlihat patah. Hal yang sama juga terjadi saat anda melihat dasar kolam renang dari atas permukaan air. KOlam akan terlihat dangkal padahal sebenarnya tidak. Snellius juga memberikan peran dalam menjelaskan peristiwa pembiasan. Hukum snellius mengenai pembiasan adalah:

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar. 
2. a) Jika sinar datang yang berasal dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat, maka akan dibiaskan menjauhi garis normal. b)Jika sinar datang berasal dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. 
3. Perbandingan sinus antara sudut datang (i) dengan sinus sudut bias (r) adalah suatu bilangan tetap. Bilangan tetap inilah yang sebenarnya menunjukkan indeks bias. 

Berdasarkan studi lebih dalam mengenai sejarah ilmu pengetahuan, diketahui bahwa saintis Islam dari Baghdad (920-1000) juga menemukan hal yang sama, ilmuan tersebut bernama Ibnu Sahl.

5) Jika melewati celah sempit, dapat mengalami lenturan (Difraksi-c)

Salah satu sifat gelombang adalah dapat terjadi difraksi. Difraksi merupakan suatu peristiwaketika gelombang melewati celah yang sempit maka dari celah tersebut akan muncul sumber gelombang baru. Difraksi pada cahaya akan memunculkan pola gelap dan terang. Banyaknya pola gelap terang bergantung dengan panjang gelombang dari cahaya yang digunakan dan lebar celah.

6) Interferensi (d)

Jika terdapat dua sinar dalam satu lintasan maka sinar tersebut akan interferensi. Interferensi dibagi menjadi 2 jenis yaitu interferensi konstrukif (sinar menjadi lebih jelas, terjadi daerah terang) dan destruktif (sinar menjadi hilang, terjadi daerah gelap).

7) Polarisasi (e)

Saat melewati medium tertentu cahaya dapat dikutubkan, yang harusnya menyebar menjadi satu komponen saja, misal mendatar saja, vertikal saja, atau 1 diagonal saja. Konsep polarisasi ini dapat dimanfaatkan dalam pembuatan teknologi 3D. Polarisasi dapat terjadi karena beberapa hal. Penyebab tersebut diantaranya adalah:

1. Polarisasi yang terjadi karena refleksi (pemantulan). Peristiwa yang dapat menghasilkan berkas sinar yang terpolarisasi jika berkas sinar pantul dan sinar biasnya membentuk sudut 90 derajat. 
2. Polarisasi karena absorbsi selektif (selective absorbtion). Polarisasi juga dapat terjadi karena absorbsi selektif. Absorbsi selektif memiliki arti bahwa cahaya yang sebagian diserap oleh medium dan sebagian yang lain diteruskan. Polarisasi jenis ini terjadi dengan menggunakan kristal polaroid. Bahan polaroid dapat meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dalam arah getar yang lainnya. Arah cahaya yang diteruskan memiliki arah yang sejajar dengan sumbu polarisasi dari kristal polaroid. 
3. Polarisasi karena pembiasan ganda (double refraction). Polarisasi juga dapat dilakukan dengan menggunakan proses pembiasan ganda. Pembiasan ganda dapat terjadi ketika berkas sinar melewati medium dengan indeks bias ganda. Saat cahaya melewati kaca (kaca hanya memiliki indeks bias homogen=sama) maka cahaya akan dibiaskan (diteruskan) dengan arah yang sama seperti berkas sinar sebelum memasuki medium. Namun, ketika cahaya melewati beberapa bahan dengan indeks bias yang birefringence (meterial dengan indeks bias ganda) seperti kalsit dan kuarsa maka cahaya akan dibiaskan menjadi dua sinar dengan arah yang berbeda. Peristiwa pembiasan ganda salah satu sinar dapat dijelaskan dengan menggunakan hukum Snellius mengenai pembiasan dan salah satu sinar yang lain tidak memenuhi hukum Snellius (sinar ini disebut dengan berkas sinar istimewa). 

Demikianlah pembahasan mengenai Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap sifat sifat cahaya, semoga dapat membantu dalam pembelajaran dan memahami materi tentang cahaya.

Baca juga : 

Penjelasan Perpindahan Kalor Lengkap

Penjelasan Perpindahan Kalor Lengkap - Salam fisika, bagi kalian yang sedang mencari teori tentang kalor fisika, kali ini saya akan membahasan mengenai perpindahan kalor berikut penjelasannya : 

Perpindahan Kalor

Kalor merupakan salah satu bentuk energi, umumnya disebut energi panas. Kalor juga dapat berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain. Proses inilah yang disebut perpindahan kalor/ panas/ energi. Ada tiga jenis perpindahan kalor, yaitu: (1) konduksi, (2) konveksi, dan (3) radiasi. Pastinya di kelas X, teman-teman sudah paham, karena sudah dibelajarkan di tingkat sekolah dasar maupun sekolah menengah pertama. Namun, ditingkat sekolah menengah atas, teman-teman diminta untuk dapat menghitung nominal kalor yang pindah (menganalisis perpindahan kalor) serta menyebutkan contoh-contoh proses tersebut pada kehidupan sehari-hari. Konsep ini sangatlah penting untuk kita ketahui, karena peristiwanya yang banyak terjadi di sekita kita. Bahkan, bagi teman-teman yang kreatif dapat menggunakan konsep-konsep fisika sederhana untuk meyelesaikan permasalahan sains yang ada disekitarnya khususnya kalor. Keterampilan ini disebut juga keterampilan literasi sains. Supaya lebih paham, mari kita simak pembahasannya berikut!

A) Konduksi

Pembahasan yang pertama dalam perpindahan kalor adalah konduksi. Konduksi merupakan perpindahan kalor dimana partikel-partikel zat tidak ikut berpindah, biasanya terjadi pada benda padat. Namun,untuk beberapa kasus (nanti kita akan mengenal) ada juga benda gas dan benda cair yang mengalami proses konduksi. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor adalah:

1.  koefisisen konduktivitas termal
2. panjang stik/ batang
3. luas penampang
4. perbedaan suhu antar ujung batang

Secara matematis faktor-faktor di atas dirumuskan menjadi:

H= Q / t = (k x A x ∆T) / l

Dengan keterangan sebagai berikut:

H adalah laju perpindahan kalor secara konduksi dengan satuan dalam joule/s

Q adalah jumlah kalor yang dipindahkan dengan satuan dalam joule

t adalah lamanya waktu dipindahkannya kalor dengan satuan dalam sekon

k adalah koefisien konduktivitas termal dari benda/ zat dalam satuan joule /(sekon meter celcius)

A adalah luas penampang benda yang digunakan sebagai penghantar dengan satuan dalam meter persegi (m^2)

∆T adalah perbedaan suhu antar ujung batang dengan satuan dalam derajat celcius

l adalah panjang stik/ batang penghantar dengan satuan dalam meter

Hubungan antara tiap faktor dapat ditunjukkan melalui persamaan di atas. Laju konduktivitas akan bernilai besar (cepat) apabila benda yang dipanasi memiliki nilai koefisien konduktivitas yang besar, penampang yang luas dan perbedaan suhu yang besar pula, tetapi dengan panjang yang kecil. Hal yang sebaliknya berlaku pula untuk laju konduktivitas yang kecil.

Contoh konduksi dalam kehidupan sehari-hari adalah: panci yang digunakan terbuat dari logam aluminium karena memiliki konuktivitas termal yang besar. Berdasarkan tabel dapat diketahui nilai konduktivitas termal dari aluminium adalah 5 x (10 ^-2) kkal/(s m C). Angka tersebut menunjukkan bahwa tiap kenaikan 1 derajat celcius sebatang aluminium dengan panjang 1 meter akan menghantarkan kalor sebesar 500 kal tiap detiknya. Angka tersebut setara dengan 5 kalori untuk aluminium sepanjang 1 cm. Apalagi ditambah dengan sifat aluminum yang susah teroksidasi sehingga susah berkarat. Nilai, konduktivitas ini juga memiliki arti bahwa benda tersebut cepat kembali untuk dingin sesuai dengan penurunan suhunya. 

B) Konveksi 

Konveksi merupakan proses perpindahan kalor yang disertai dengan proses perpindahan partikelnya. Perpindahan kalor seperti ini biasanya terjadi pada benda cair dan benda gas. Beberapa hal yang mempengaruhi kecepatan perpindahan kalor secara konveksi adalah sebagai berikut:

1. koefisien konveksi zat 
2. luas penampang zat yang dipanasi
3. perbedaan suhu dari dari tempat benda dipanasi dengan tempat yang ditentukan

Faktor-faktor tersebut kemudian dirumuskan secara matematis menjadi:

H= Q / t = h x A x ∆T 

Keterangan:

H dalam hal ini adalah laju konvektivitas termal dengan satuan joule / sekon

h adalah koefisien konveksi dari zat yang digunakan sebagai perantara joule / (sekon x (meter^2))

∆T adalah perbedaan suhu dari tempat yang dipanasi dengan tempat yang ditentukan

Berdasarkan pernyataan matematika di atas maka laju konveksi suatu fluida akan meningkat jika nilai dari koefisien konveksi, luas permukaan benda yang dipanasi dan perubahan/perbedaan suhunya. Jika konduktivitas dipengaruhi oleh luas dan panjang benda maka pada konveksivitas termal faktor yang berpengaruh hanyalah luasan saja. Ibarat memanaskan air, semakin luas pancinya maka air yang dimasak akan semakin cepat panas. Jika semakin tepis maka akan semakin cepat panas pula. Hal ini dikarenakan semakin besar luasannya maka jumlah partikel yang dipanasi akan semakin banyak pula.

Contoh peristiwa konveksi sangat banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, contohnya yaitu: 1) terjadinya angin, angin laut, angin darat, angin gunung, angin lembah, saat memasah air, dan bahkan perpindahan panas bumi pada lapisan asteonosfer terjadi secara konveksi karena terdiri dari batuan cair.

C) Radiasi

Perpindahan kalor yang ketiga adalah radiasi. Radiasi merupakan perpindahan kalor melalui pancaran. Karena sifatnya seperti cahaya maka perpindahan kalor dengan cara radiasi dapat dikurangi dengan cara memberikan benda yang dapat memantulkan gelombang elektromagnetnya, misalnya cermin. Cermin hanya efektif untuk memantulkan energi dari cahaya tampak. Cermin juga biasa digunakan dalam termos air sebagai reflektornya. Faktor-faktor yang mempengaruhi daya radiasi suatu bahan adalah:

1. koefisien emisivitas
2. suhu benda 
3. luas peanampang dari sumber

secara matematis, faktor-faktor tersebut dirumuskan menjadi:

P = e x σ x A x (T^4)

Keterangan:

P adalah daya dari sumber dengan satuan watt

e adalah koefisien emisivitas bahan yang tidak memiliki satuan

σ adalah konstanta sephan bolzman dengan satuan watt / (meter persegi x Kelvin)

A adalah luas penampang dari sumber dengan satuan meter persegi (m^2)

T adalah suhu dengan satuan Kelvin (K)

Radiasi dari suatu pemancar panas akan besar jika benda tersebut memiliki nilai e (koefisien emisivitas), luas permukaan dan suhu yang besar. Kenaikan dari nilai emisivitas radiasinya memiliki nilai yang sama dengan penurunannya. Boleh dikatakan dalam bahasa yang lain emisi sama dengan absopsi. Nilai yang dipancarkan sama dengan nilai yang diserap oleh benda yang menerima. 

Contoh radiasi pada kehidupan sehari-hari adalah perpindahan panas matahari ke bumi, panas dari api unggun, bolam lampu, dan sebagainya.

Ada satu alat yang menggunakan prinsip yang berusaha mencegah ketiga perpindahan kalor tersebut, yaitu termos air. Termos air dikembangkan dengan tujuan untuk menjaga suhu air agar tidak berubah secara drastic. Temen-temen yang punya termos bisa membukanya untuk melihat-lihat dan membedakan manakah yang merupakan prinsip konduksi, konveksi dan radiasi.

Sekian,,, Setelah teman-teman membaca artikel Penjelasan Perpindahan Kalor Lengkap di atas semoga menjadi tambah paham akan materi perpindahan kalor. Pada tingkat menengah atas, teman-teman diminta untuk sampai tahap analisis besaran-besaran yang memppengaruhinya beberapa caranya dilakukan dengan mengitung nilai dari besaran tersebut. Contoh perhitungannya akan ada pembahasan yang lain seputar perhitungan pada sub bab perpindahan kalor. Semoga bermanfaat dan tete semangat belajar ya. Jangan lupa di like dan baca artikel lainnya.

Hubungan Momentum dan Impuls Docx Lengkap

Hubungan Momentum dan Impuls Docx Lengkap - Salam fisika, kali ini kami akan membagikan teori tentang momentum dan impuls, tanpa basa basi langsung saja simak penjelasannya.

Pengertian Momentum dan Impuls

Setiap benda yang bergerak mempunyai momentum.

Momentum juga dinamakan jumlah gerak yang besarnya berbanding lurus dengan massa dan kecepatan benda.

Suatu benda yang bermassa m bekerja gaya F yang konstan, maka setelah waktu Dt benda tersebut bergerak dengan kecepatan :

Besaran F. Dt disebut : IMPULS 

sedangkan besaran m.v yaitu hasil kali massa dengan kecepatan disebut : MOMENTUM

m.vt  = momentum benda pada saat kecepatan vt

m.vo = momentum benda pada saat kecepatan vo

Momentum adalah hasil kali sebuah benda dengan kecepatan benda itu pada suatu saat.

Momentum merupakan besaran vektor yang arahnya searah dengan Kecepatannya.

Satuan dari mementum adalah kg m/det atau gram cm/det

Impuls adalah hasil kali gaya dengan waktu yang ditempuhnya. Impuls merupakan Besaran vektor yang arahnya se arah dengan arah gayanya.

Perubahan momentum adalah akibat adanya impuls dan nilainya sama dengan impuls.

 IMPULS = PERUBAHAN MOMENTUM

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

Misalkan benda A dan B masing-masing mempunyai massa mA dan mB dan masing-masing bergerak segaris dengn kecepatan v_A dan v_Bsedangkan v_A > v_B. Setelah tumbukan kecepatan benda berubah menjadi v_A’ dan vB’. Bila F_BA adalah gaya dari A yang dipakai untuk menumbuk B dan F_AB gaya dari B yang dipakai untuk menumbuk A, maka menurut hukum III Newton :

Jumlah momentum dari A dan B sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama/tetap. Hukum ini disebut sebagai HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM LINIER.

TUMBUKAN.

Pada setiap jenis tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Sebab disini sebagian energi mungkin diubah menjadi panas akibat tumbukan atau terjadi perubahan bentuk :

Macam tumbukan yaitu :

Tumbukan elastis sempurna, yaitu tumbukan yang tak mengalami perubahan energi.

Koefisien restitusi e = 1

Tumbukan elastis sebagian, yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik sebab ada sebagian energi yang diubah dalam bentuk lain, misalnya panas.

Koefisien restitusi    0 < e < 1

Tumbukan tidak elastis , yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik dan kedua benda setelah tumbukan melekat dan bergerak bersama-sama.

Koefisien restitusi   e = 0

Besarnya koefisien restitusi (e) untuk semua jenis tumbukan berlaku :

v_A' ; v_B' = kecepatan benda A dan B setelah tumbukan

v_A ; v_B = kecepatan benda A dan B sebelum tumbukan.

Energi yang hilang setelah tumbukan dirumuskan :

Tumbukan yang terjadi jika bola dijatuhkan dari ketinggian h meter dari atas lantai.

Kecepatan bola waktu menumbuk lantai dapat dicari dengan persamaan  

Kecepatan lantai sebelum dan sesudah tumbukan adalah 0.

v_B = v_B’ = 0

Dengan memasukkan persamaan tumbukan elastis sebagian 

diperoleh

h’ = tinggi pantulan

h =  tinggi bola jatuh.

Untuk mencari tinggi pntulan ke-n dapat dicari dengan : h_n = h₀ e²ⁿ 

LATIHAN SOAL MOMENTUM DAN IMPULS

1. Seorang pemain bisbol akan memukul bola yang datang padanya dengan massa 2 kg dengan kecepatan 10 m/s, kemudian dipukulnya dan bola bersentuhan dengan pemukul dalam waktu 0,01 detik sehingga bola berbalik arah dengan kecepatan 15 m/s.

1. Carilah besar momentum awal
2. Carilah besar momentum akhir
3. Carilah besar perubahan momentumnya.
4. Carilah besar impulsnya.
5. Carilah besar gaya yang diderita bola.

2. Dua buah benda massanya 5 kg dan 12 kg bergerak dengan kecepatan masing-masing 12 m/s dan 5 m/s dan berlawanan arah. Jika bertumbukan sentral, hitunglah :

1. Kecepatan masing-masing benda dan hilangnya energi jika tumbukannya elastis sempurna.
2. Kecepatan masing-masing benda dan energi yang hilang jika tumbukannya tidak elastis sama sekali.

3. Massa perahu sekoci 200 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s. dalam perahu tersebut terdapat orang dengan massa 50 kg. Tiba-tiba orang tersebut meloncat dengan kecepatan 6 m/s. Hitunglah kecepatan sekoci sesaat (setelah orang meloncat)

Jika : a. arah loncatan berlawanan dengan arah sekoci.

         b. arah loncatan searah dengan arah perahu.

4. Benda jatuh di atas tanah dari ketinggian 9 m. Ternyata benda terpantul setinggi 1 meter. Hitunglah :

1. Koefisien kelentingan.
2. Kecepatan pantulan benda.
3. Tinggi pantulan ketiga.

5. Sebuah peluru dari 0,03 kg ditembakkan dengan kelajuan 600 m/s diarahkan ppada sepotong kayu yang massanya 3,57 kg yang digantung pada seutas tali. Peluru mengeram dalam kayu, hitunglah kecepatan kayu sesaat setelah tumbukan ?

6. Bola seberat 5 newton bergerak dengan kelajuan 3 m/s dan menumbuk sentral bola lain yang beratnya 10 N dan bergferak berlawanan arah dengan kecepatan 6 m/s. Hitunglah kelajuan masing-masing bola sesudah tumbukan, bila :

1. koefisien restitusinya 1/3
2. tumbukan tidak lenting sama sekali
3. tumbukan lenting sempurna. 

7. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 1½ m di atas sebuah lantai lalu memantul setinggi 0,9 m. Hitunglah koefisien restitusi antara bola dan lantai

8. Sebuah truk dengan berat 60.000 newton bergerak ke arah utara dengan kecepatan 8 m/s bertumbukan dengan truk lain yang massanya 4 ton dan bergerak ke Barat dengan kecepatan 22 m/s. Kedua truk menyatu dan bergerak bersama-sama. Tentukan besar dan arah kecepatan truk setelah tumbukan.

9. Dua buah benda A dan B yang masing-masing massanya 20 kg dan 40 kg bergerak segaris lurus saling mendekati. A bergerak dengan kecepatan 10 m/s dan B bergerak engan kecepatan 4 m/s. Kedua benda kemudian bertumbukan sentral. Hitunglah energi kinetik yang hilang jika sifat tumbukan tidak lenting sama sekali.

10. Sebuah peluru massanya 20 gram ditembakkan pada ayunan balistik yang massanya 5 kg, sehingga ayunan naik 0,2 cm setelah umbukan. Peluru mengeram di dalam ayunan. Hitunglah energi yang hilang.

Sekian artikel dari kami semoga dapat membantu, terimakasih telah berkunjung.

Tag : Cara mengerjakan momentum dan impuls, Rumus momentum, Rumus impuls, Rangkuman momentum, Rangkuman impuls, Impuls Lengkap, Momentum lengkap, Soal dan jawaban momentum dan impuls, File pdf momentum dan impuls, File ppt momentum dan impuls.