Jika sinar datang dengan bidang datar membentuk sudut 35°, maka berapakah sudut pantulnya?

Hukum Pemantulan Cahaya. Contoh soal dan pembahasan tentang hukum pemantulan cahaya. Pada bab optika geometris, umumnya subtopik pertama yang akan dibahas adalah pemantulan cahaya. Pada subbab tersebut akan dibahas mengenai pengertian pemantulan cahaya, jenis pemantulan, dan hukum pemantulan cahaya. Hukum pemantulan cahaya juga dikenal sebagai hukum Snellius tentang pemantulan. Dari hukum tersebut dapat diketahui bagaimana prinsip pemantulan cahaya dan hubungan antara sinar datang dengan sinar pantulnya. Berikut ini Si Jeger susun beberapa soal yang umum keluar mengenai pemantulan cahaya.

Contoh 1 : Bunyi Hukum PemantulanBerdasarkan hukum Snellius mengenai pemantulan cahaya, hubungan antara besar sudut datang dan besar sudut pantul dapat dinyatakan dengan ....A. i = 2rB. i = rC. i = ½ rD. i = ¼ rE. i = r/s

Pembahasan :

Hukum pemantulan cahaya merupakan suatu hukum yang dicetuskan oleh ilmuwan Snellius. Sesuai dengan namanya, hukum ini menjelaskan bagaimana fenomena pemantulan cahaya terjadi dan menunjukkan bagaimana hubungan antara sinar datang, sinar pantul, dan garis normal dalam peristiwa tersebut.Pemantulan cahaya dapat diartikan sebagai peristiwa dipantulkannya berkas cahaya ketika mengenai suatu bidang atau permukaan yang bersifat memantulkan. Bidang atau permukaan yang dapat memantulkan berkas cahaya disebut sebagai bidang pantul. Berdasarkan sifat pemantulannya, pemantulan cahay dibedakan mejadi pemantulan teratur dan pemantulan baur.Berikut poin dalam hukum pemantulan cahaya:1]. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul berada pada satu bidang datar2]. Besar sudut datang sama dengan sudut pantulSesuai dengan poin kedua pada hukum pemantulan cahaya, dapat dilihat bahwa besar sudut pantul pada peristiwa pemantulan akan sama dengan besar sudut datangnya. Jika sudut datang disimbolkan dengan [i] dan sudut pantul [r], maka berlaku persamaan i = r.

Jawaban : B

Contoh 2 : Istilah dalam Pemantulan CahayaMenurut hukum pemantulan cahaya, sinar datang, garis normal, dan sinar pantul berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar. Yang dimaksud dengan garis normal adalah ....A. Garis lurus yang membagi bidang pantul menjadi dua bagianB. Garis yang mengapit sinar datang dan sinar pantulC. Garis yang tegak lurus dengan bidang pantulD. Garis khayal sejajar permukaan pantulE. Garis lurus dengan kemiringan tertentu

Pembahasan :

Dalam peristiwa pemantulan cahaya, terdapat beberapa istilah yang umum digunakan, yaitu sinar datang, sinar pantul, garis normal, sudut datang, dan sudut pantul. Sinar datang adalah garis yang menunjukkan berkas cahaya yang datang ke permukaan sedangkan sinar pantul adalah garis yang menunjukkan cahaya yang dipantulkan.Garis normal adalah sebuah garis bantu yang tegak lurus terhadap bidang atau permukaan pantul. Besar sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal disebut sudut datang [i] sedangkan besar sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal disebut sudut pantul [r].

Jawaban : C

Contoh 3 : Besar Sudut PantulSuatu sinar mengenai suatu permukaan dan dipantulkan. Jika berkas cahaya datang dengan sudut 60o terhadap permukaan pantul, maka besar sudut pantulnya adalah .....A. r = 60oB. r = 40oC. r = 30oD. r = 20o

E. r = 10o

Pembahasan :

Untuk menjawab soal seperti ini, maka kita harus memahami defenisi dari sudat datang dan sudut pantul. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal sedangkan sudut pantul adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal dan sinar pantul.

Karena garis normal adalah garis yang tegak lurus dengan bidang pantul, maka besar sudut yang dibentuk oleh garis normal dengan bidang pantul adalah 90o. Dan karena sudut yang dibentuk oleh sinar datang terhadap bidang pantul adalah 60o, maka besar sudut datangnya adalah :

⇒ i = 90o - sudut antara sinar datang dan bidang pantul ⇒ i = 90o - 60o

⇒ i = 30oKarena sudut datang sudah diketahui, maka besar sudut pantul juga dapat ditentukan. Sesuai dengan hukum pemantulan cahaya, besar sudut pantul sama dengan besar sudut datang, maka:

⇒ r = i = 30o

Jawaban : C

Contoh 4 : Jenis-jenis PemantulanJika berkas sinar sejajar yang mengenai suatu permukaan atau bidang dipantulkan sebagai sinar yang menyebar ke segala arah, maka pemantulan tersebut disebut .....A. Pemantulan teraturB. Pemantulan difusC. Pemantulan tidak teraturD. Pemantulan divergenE. Pemantulan konvergen

Pembahasan :

Berkas cahaya akan mengalami pemantulan ketika mengenai suatu bidang atau permukaan pantul. Berdasarkan karakter bidang pantulnya, pemantulan secara umum dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur [pemantulan difus].Pemantulan teratur terjadi ketika berkas cahaya sejajar mengenai bidang atau permukaan yang halus dan rata misalnya cermin datar, permukaan alumunium, dan sebagainya. Pada pemantulan teratur, berkas cahaya akan dipantulkan sebagai berkas yang sejajar pula.Pemantulan baur atau pemantulan difus adalah pemantulan yang terjadi ketika berkas cahaya sejajar mengenai bidang atau permukaan yang kasar atau tidak rata misalnya kertas putih, partikel debu, dan sebagainya. Pada pemantulan baur, berkas cahaya dipantulkan sehinggga menyebar ke segala arah.

Jawaban : B

Contoh 5 : Besar Sudut DatangPerhatikan gambar di bawah ini!Gambar tersebut menunjukkan suatu sinar yang dipantulkan oleh sebuah bidang pantul berbentuk datar. Jika sudut antara sinar datang dan sinar pantul adalah 70o, maka besar sudut datangnya adalah ....A. 70oB. 60oC. 40oD. 35o

E. 30o

Pembahasan :

Sama seperti soal nomor 3, untuk mengerjakan soal ini murid harus memahami pengertian dari sudut datang dan sudut pantul. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal. Garis normal adalah garis tegak lurus bidang pantul. Pada hukum pemantulan cahaya disebutkan bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul [i = r].Karena besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul, maka jumlah sudut datang dan sudut pantul akan sama dengan besar sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan sinar pantul. Dengan demikian berlaku hubungan berkikut:

⇒ 70o = i + r

Karena i = r, maka persamaannya dapat disederhanakan menjadi :

⇒ 70o = i + i

⇒ 70o = 2i⇒ i = 70o/2⇒ i = 35o.

Jawaban : D

Contoh 6 : Pemantulan pada Cermin DatarSalah satu benda yang dapat memantulan cahaya secara teratur adalah cermin datar. Jika sebuah benda diletakkan di depan sebuah cermin datar pada jarak s, maka sinar yang jatuh dengan sudut datang θ akan dipantulkan dengan sudut ....A. r = 2θB. r = θC. r = ½θD. r = ¼θE. r = θ/s

Pembahasan :

Karena merupakan permukaan yang halus dan datar, maka pemantulan cahaya pada cermin datar merupakan pemantulan teratur dan memenuhi hukum Snellius untuk pemantulan. Sinar yang jatuh tegak lurus cermin dipantulkan dalam arah yang berlawanan, sedangkan sinar yang datang dengan sudut θ akan dipantulkan dengan sudut pantul sebesar θ sebab sudut pantul sama dengan sudut datang [r = i = θ].

Jawaban : B

Contoh 7 : Sifat Bayangan pada Cermin DatarJika sebuah benda yang tingginya 20 cm diletakkan di depan sebuah cermin datar pada jarak 10 cm, maka bayangan benda akan terbentuk di belakang cermin pada jarak ....A. 20 cmB. 15 cmC. 10 cmD. 8 cmE. 5 cm

Pembahasan :

Cermin datar menghasilkan sifat bayangan yang sama untuk sebarang posisi benda. Berikut sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar:1]. Orientasi bayangan : tegak seperti benda2]. Ukuran bayangan : sama seperti benda3]. Jenis bayangan : bayangan maya4]. Bayangan menghadap berlawanan arah dengan benda5]. Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.Sesuai dengan poin kelima di atas, jika benda diletakkan di depan sebuah cermin datar pada jarak 10 cm, maka bayangannya akan terbentuk pada jarak 10 c karena jarak bayangan sama dengan jarak benda.

Jawaban : C

Contoh 8 : Jarak Benda dan BayanganSebuah benda diletakkan di depan cermin datar pada jarak 2 meter. Jika benda tersebut kemudian dipindahkan mendekati cermin sejauh 0,5 meter, maka jarak antara benda dan bayangan sekarang adalah ....A. 3 meterB. 2 meterC 1,5 meterD. 1 meterE. 0,5 meter

Pembahasan :

Jarak mula-mula adalah 2 meter, karena benda dipindahkan mendekati cermin sejuah 0,5 meter, maka jarak benda ke cermin sekarang menjadi:⇒ s = 2 - 0,5 = 1,5 mJika jarak antara benda dan bayangan kita misalkan x, maka jarak antara benda dan bayangan sekarang adalah:⇒ x = s + s'⇒ x = s + s⇒ x = 2 x 1,5⇒ x = 3 m

Jawaban : A

Akan tetapi, seorang ilmuwan muslim bernama Al-Haitham berpendapat bahwa benda dapat dilihat karena ada cahaya dari benda tersebut yang sampai kepada mata dan membentuk bayangan pada retina. Jika benda yang kita lihat merupakan sumber cahaya, seperti api, lampu pijar atau matahari, maka cahaya tersebut berasal dari benda yang bersangkutan.

Namun, jika benda yang kita lihat bukan sumber cahaya seperti meja, kursi, tembok dan lain-lain, maka cahaya yang sampai ke mata kita merupakan cahaya pantul. Jadi menurut Al-Haytham, kita dapat melihat suatu benda dikarenakan mata kita menangkap cahaya dari benda tersebut, baik cahaya dari dirinya sendiri maupun cahaya pantulan.

Tentunya kalian telah mengetahui bahwa salah satu sifat cahaya adalah bergerak lurus. Fenomena cahaya bergerak lurus ini dapat kalian amati pada sinar laser, lampu mobil dan lampu senter yang dinyalakan. Cahaya yang bergerak menurut garis lurus ini disebut dengan berkas cahaya, selanjutnya disebut sinar.

Apabila seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, maka ada beberapa kemungkinan yang akan terjadi. Pertama, berkas cahaya akan dipantulkan ke segala arah. Kedua, cahaya akan diteruskan atau dibiaskan. Ketiga, cahaya akan dipantulkan dan dibiaskan. Nah, pada kesempatan kali ini, kita akan belajar mengenai Hukum Pemantulan Cahaya yang dicetuskan oleh Snellius yang meliputi bunyi, rumus, gambar serta contoh soal dan pembahasannya. Jadi, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini.

Uraian sebelumnya, menyebutkan bahwa apabila seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, salah satu kemungkinan yang akan terjadi adalah cahaya akan dipantulkan. Dalam membahas pemantulan cahaya, kita perlu mendefinisikan beberapa konsep, antara lain garis normal, sinar datang, sinar pantul, sudut datang dan sudut pantul.

■ Garis normal [N] adalah garis yang tegak lurus dengan permukaan benda. Garis normal merupakan garis khayal yang berfungsi mempermudah penggambaran sinar datang dan sinar pantul.

■ Sinar datang [i] adalah sinar yang menuju permukaan benda.

■ Sinar pantul [r] adalah sinar yang dipantulkan [berasal dari benda].

■ Sudut datang [θi] adalah sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya datang [sinar datang] dengan garis normal.

■ Sudut pantuk [θr] adalah sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya pantul [sinar pantul] dengan garis normal.

Peristiwa pemantulan cahaya pertama kali diselidiki oleh seorang Profesor Matematika Universitas Leiden Belanda yang bernama Willebrord Snellius[1581 – 1626]. Snellius menggunakan sumber cahaya [sinar laser] serta alat cakra optik yang terdiri dari busur lingkaran yang berskala sudut dan cermin datar yang dapat diputar pada poros busur lingkaran tersebut. Skema eksperimen Snellius diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Snellius memutar-mutar cermin yang berada pada poros busur lingkaran sehingga besarnya sudut datang berubah-ubah. Ketika sudut datang berubah ternyata besarnya perubahan tersebut sebanding dengan perubahan besar sudut pantulnya. Misalnya seperti ini, ketika sudut datang sebesar 30° menghasilkan sudut pantul sebesar 30° begitupun pada saat sudut datang mencapai 45° ternyata menghasilkan sudut pantul sebesar 45°.

Namun ketika sinar datang diarahkan tegak lurus cermin, ternyata sinar datang tersebut dipantulkan kembali searah sumber sinar. Dari percobaan ini, menghasilkan suatu hukum yang dikenal dengan Hukum Pemantulan Snellius.

Hukum Pemantulan Snellius

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukannya, Snellius merumuskan Hukum Pemantulan Cahya yang berbunyi sebagai berikut.

1] Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.

2] Sudut datang sama dengan sudut pantul. Secara matematis, persamaan sudut datang dan sudut pantul dituliskan dalam bentuk rumus berikut.

3] Sinar datang tegak lurus cermin akan dipantulkan kembali.

Contoh Soal dan Pembahasan

Dua buah cermin disusun seperti pada gambar di bawah ini. Apabila sinar datang pada cermin A memiliki sudut datang 40°, tentukanlah arah sinar pantul [sudut pantul] oleh cermin B.

Di titik A, i adalah sudut datang = 40°.

Berdasarkan Hukum Pemantulan, i = r maka r = 40°.

∠P = ∠BAO = ∠NAO − ∠r = 90° − 40° = 50°

Besar sudut r’ dapat dicari dari

Besarnya sudut i1 dapat dicari dari

∠i1 merupakan sudut datang terhadap cermin B.

Berdasarkan Hukum Pemantulan, di titik B berlaku:

Jadi, arah sinar pantul oleh cermin B membentuk sudut 50° terhadap garis normal.