LKPD · Fisika · Kelas XI · Semester Genap

ALAT OPTIK

Eksplorasi interaktif sifat cahaya, lensa, cermin, dan alat optik dalam kehidupan nyata

Sifat Cahaya Cermin & Lensa Mata & Kacamata Mikroskop Teropong
↓ scroll untuk mulai ↓
01 — Fondasi

Sifat-Sifat Cahaya

Sebelum memahami alat optik, kita harus menguasai perilaku fundamental cahaya sebagai gelombang elektromagnetik.

Pemantulan cahaya terjadi ketika berkas cahaya mengenai permukaan dan memantul kembali. Ada dua jenis: pemantulan teratur (permukaan licin/cermin) dan pemantulan baur/difus (permukaan kasar).

Hukum Pemantulan (Snell)
θᵢ = θᵣ
Sudut datang = Sudut pantul
Pemantulan Teratur
Cermin Datar
Permukaan halus → bayangan jelas
Pemantulan Baur
Kertas, Dinding
Permukaan kasar → bayangan kabur
SIM_01 — Pemantulan Cahaya Interaktif
Sudut Datang: 45°
Jenis Permukaan
💡 Bayangan di cermin datar: maya, tegak, sama besar, jarak bayangan = jarak benda dari cermin. Inilah mengapa bayangan kamu di cermin kamar mandi terlihat terbalik kiri-kanan, bukan terbalik atas-bawah!

Pembiasan (refraksi) adalah pembelokan arah rambat cahaya saat melewati dua medium berbeda kerapatan optis. Fenomena ini menjelaskan mengapa sendok terlihat bengkok di dalam gelas air.

Hukum Snell-Descartes menyatakan hubungan antara sudut datang, sudut bias, dan indeks bias kedua medium.

Hukum Snell n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂
Indeks Bias Udara
n ≈ 1.00
Indeks Bias Air
n ≈ 1.33
Indeks Bias Kaca
n ≈ 1.50
Indeks Bias Berlian
n ≈ 2.42
SIM_02 — Pembiasan Cahaya (Hukum Snell)
Sudut Datang: 40°
Medium 2 (n₂): 1.50
θ₁ = 40.0°  |  θ₂ = --°  |  n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂ → ✓

Dispersi cahaya adalah penguraian cahaya putih menjadi komponen warna-warnanya saat melewati medium seperti prisma. Terjadi karena setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang sedikit berbeda.

Pelangi adalah contoh dispersi alami: tetesan air hujan berperan sebagai prisma kecil yang menguraikan cahaya matahari.

SIM_03 — Dispersi Cahaya pada Prisma
Sudut Prisma: 45°
Merah
620–750 nm
Deviasi terkecil
Kuning
570–590 nm
Tengah spektrum
Ungu
380–450 nm
Deviasi terbesar

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang tidak memerlukan medium untuk merambat. Kecepatan cahaya di ruang hampa adalah c = 3 × 10⁸ m/s.

Cahaya menunjukkan sifat-sifat gelombang: interferensi, difraksi, polarisasi, dan dapat mengalami efek Doppler.

Kecepatan di vakum
3×10⁸ m/s
Cahaya tampak
380–750 nm
Hubungan
c = λ·f
panjang gelombang × frekuensi
Indeks Bias
n = c/v
c di vakum / v di medium
SIM_04 — Gelombang Elektromagnetik
Panjang Gelombang: 500 nm
Amplitudo: 50%
02 — Alat Optik

Mengenal Alat Optik

Pilih alat optik di bawah untuk mempelajari cara kerja, rumus, dan simulasinya secara interaktif.

👁Mata
🔍Lup
👓Kacamata
🔬Mikroskop
🔭Teropong

Mata adalah alat optik alami yang paling canggih. Lensa mata berbentuk bikonveks dan bersifat elastis — bisa berubah kecembungannya untuk memfokuskan benda pada berbagai jarak. Proses ini disebut akomodasi.

Bayangan dibentuk di retina (layar mata), bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Otak kemudian membalik persepsi bayangan sehingga kita melihat dunia tegak.

Titik Dekat (Punctum Proximum)
±25 cm
Mata normal dewasa
Titik Jauh (Punctum Remotum)
∞
Mata normal = tak hingga
Akomodasi
Max ↔ Min
Lensa menebal ↔ menipis
Diameter Pupil
2–8 mm
Mengatur intensitas cahaya
SIM_05 — Model Mata & Akomodasi
Jarak Benda: 50 cm
🔬 Bagian-bagian mata: Kornea → Pupil → Iris → Lensa → Vitreous humor → Retina → Saraf optik. Kornea menyumbang ~70% kekuatan fokus, lensa hanya ~30% — tetapi lensa yang melakukan akomodasi!

Lup (kaca pembesar) adalah lensa cembung tunggal yang digunakan untuk memperbesar bayangan benda kecil. Benda diletakkan di antara titik fokus (F) dan lensa, sehingga menghasilkan bayangan maya, tegak, diperbesar.

Perbesaran Lup M = Sn/f + 1   (mata berakomodasi)   |   M = Sn/f   (mata tak berakomodasi)
Sn (titik dekat normal)
25 cm
Bayangan
Maya, Tegak, Diperbesar
Posisi Benda
s < f
Di depan titik fokus
SIM_06 — Pembentukan Bayangan Lup
Jarak Fokus (f): 8 cm
Jarak Benda (s): 6 cm
s' = - cm  |  Perbesaran = -×

Kacamata adalah alat bantu penglihatan yang menggunakan lensa untuk mengkoreksi cacat mata. Ada dua cacat mata utama: miopi (rabun jauh) dikoreksi dengan lensa cekung, dan hipermetropi (rabun dekat) dikoreksi dengan lensa cembung.

Miopi (Rabun Jauh)
Lensa (–) Cekung
PR < ∞, bayangan jatuh di depan retina
Hipermetropi (Rabun Dekat)
Lensa (+) Cembung
PP > 25 cm, bayangan jatuh di belakang retina
Presbiopi
Lensa Bifokus
Rabun jauh + dekat (usia tua)
Astigmatisme
Lensa Silinder
Kornea tidak simetris sempurna
Kekuatan Lensa Kacamata P = 1/f   (dalam Dioptri, f dalam meter)  |  Miopi: f = –PR  |  Hipermetropi: 1/f = 1/Sn – 1/PP
SIM_07 — Koreksi Cacat Mata
Jenis Cacat
Titik Jauh/Dekat: 50 cm
Kekuatan lensa = - Dioptri

Mikroskop menggunakan dua lensa cembung: lensa objektif (dekat benda, f pendek) dan lensa okuler (dekat mata, f lebih panjang). Benda diletakkan sedikit di luar fokus objektif, menghasilkan bayangan nyata yang kemudian diperbesar lagi oleh okuler seperti lup.

Perbesaran Total Mikroskop M = Mob × Mok   |   Mob = s'ob/sob   |   Mok = Sn/fok (atau Sn/fok + 1)
SIM_08 — Pembentukan Bayangan Mikroskop
f objektif: 2 cm
f okuler: 5 cm
Jarak benda: 2.5 cm
M total = -×  |  Panjang mikroskop (d) = - cm
🔬 Fakta menarik: Mikroskop cahaya terbaik bisa memperbesar hingga ~1500×. Untuk lebih besar dari itu, kita butuh Mikroskop Elektron yang menggunakan berkas elektron, bukan cahaya — dan bisa mencapai perbesaran 1.000.000×!

Teropong bintang menggunakan dua lensa cembung. Berbeda dengan mikroskop, benda yang diamati sangat jauh (sinar masuk sejajar/paralel). Lensa objektif memiliki fokus panjang, lensa okuler fokus pendek. Teropong bumi menambahkan lensa pembalik di antara keduanya agar bayangan tegak.

Perbesaran Teropong (benda di tak hingga) M = fob / fok   |   Panjang teropong bintang: d = fob + fok   |   Teropong bumi: d = fob + fok + 4fp
SIM_09 — Teropong Bintang vs Teropong Bumi
f objektif: 60 cm
f okuler: 10 cm
Jenis
M = 6×  |  Panjang = 70 cm
03 — Proyek Karya

Ide Karya Nyata

Pilih salah satu proyek di bawah — semua bisa dibuat dengan bahan yang mudah didapat dan menerapkan prinsip optik secara langsung.

🔭
Teleskop Sederhana
Buat teleskop dari dua lensa cembung bekas kacamata + pipa paralon. Prinsip: teropong Galileo. Bisa lihat kawah bulan!
Mudah
🔬
Mikroskop DIY
Gunakan lensa ponsel bekas + LED sebagai sumber cahaya. Bisa melihat sel tumbuhan dengan perbesaran ~100×.
Sedang
🌈
Spektroskop Kertas CD
Gunakan cakram CD bekas sebagai kisi difraksi untuk menguraikan cahaya. Bisa analisis spektrum lampu LED vs lampu pijar!
Mudah
💡
Periskop Cermin
Buat periskop dengan dua cermin datar 45° dalam tabung kardus. Prinsip persis yang digunakan kapal selam!
Mudah
📷
Kamera Obscura
Kamera dari kotak kardus dengan lubang jarum (pinhole). Pembuktian langsung pembentukan bayangan nyata terbalik!
Mudah
🎆
Hologram Piramida
Buat piramida dari plastik transparan + video khusus di ponsel untuk efek hologram pseudo-3D yang menakjubkan.
Sedang
🌊
Demonstrasi Serat Optik
Air mengalir dari botol + senter = serat optik air! Demonstrasi total internal reflection yang sangat visual.
Mudah
🔴
Proyektor Ponsel
Lensa cembung + kotak kardus + ponsel = proyektor mini! Prinsip lensa konvergen membentuk bayangan nyata di layar.
Sedang
⚗️
Uji Indeks Bias Cairan
Ukur indeks bias berbagai cairan (air, minyak, sirup) menggunakan laser pointer dan busur derajat. Data nyata, Hukum Snell terbukti!
Menantang
04 — Evaluasi

Kuis Interaktif

Jawab 8 soal berikut untuk menguji pemahamanmu. Klik jawaban untuk langsung mendapat feedback!

0
dari 80 poin
05 — Tugas

Laporan Karya

Setelah membuat karyamu, dokumentasikan dan kirim laporan di sini.

📸

Klik untuk upload foto karyamu

JPG / PNG — maks 5MB

Preview