Materi Fisika SMA Kelas 11 Optik Geometri : Cermin Cekung (Concave Mirror) Lengkap Dengan Contoh Soal dan Pembahasannya

Zsmart.id. Pada kali ini, kita akan mempelajari secara singkat mengenai salah satu cabang dari ilmu fisika yakni optik. Secara umum, optik merupakan cabang ilmu yang secara khusus mempelajari tentang hakikat cahaya. Lebih lanjut, optik terbagi atas dua bagian yakni optik geometri dan optik fisis. Pada artikel ini, kita akan membahas mengenai optik geometri yang mempelajari hakikat cahaya dengan tinjauan analisis bidang atau geometri. Fenomena optik geometri akan kita pelajari dalam bentuk cermin dan prisma. 

A. Materi Cermin Cekung (Concave Mirror) 

Cermin cekung merupakan salah satu jenis alat optik yang mempunyai sifat mengumpulkan cahaya pada satu titik yang dinamakan sebagai titik fokus (f). Cermin cekung biasa juga disebut sebagai cermin konkaf (concave) atau cermin positif karena sifatnya yang mengumpulkan cahaya pada titik fokus cermin cekung. Pada cermin cekung dikenal dengan sinar-sinar istimewa yakni :

1. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama kemudian dipantulkan melalui titik fokus.
2. Sinar datang menuju titik fokus kemudian dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.
3. Sinar datang menuju titik kelengkungan cermin dan dipantulkan kembali pada arah yang sama.

Ilustrasi dari sinar istimewa ini, dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 1. Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung (zsmart.id)

Dalam cermin cekung, kita membagi tiga buah daerah yakni :

1. Daerah I, berada di antara pusat cermin dan titik fokus f
2. Daerah II, berada di antara titik fokus f dan titik kelengkungan cermin C
3. Daerah III, berada di antara titik kelengkungan cermin C hingga titik terjauh
4. Derah IV, berada di belakang cermin cekung

Dalam prakteknya, sifat bayangan yang akan ditimbulkan oleh cermin cekung akan bersifat real atau nyata dikarenakan bayangan akan berada di depan cermin cekung.

B. Rumus Cermin Cekung (Concave Mirror)

Terdapat beberapa persamaan mengenai cermin cekung di antaranya adalah bagaimana menentukan letak posisi dari bayangan yang terbentuk serta menentukan perbesaran bayangan apakah diperbesar atau diperkecil. Secara lebih lanjut, persamaan-persamaan tersebut adalah sebagai berikut :

1. Rumus Perbesaran Bayangan Pada Cermin Cekung

di mana h' merupakan tinggi bayangan, h merupakan tinggi benda, s' merupakan jarak bayangan dari pusat cermin cekung dan s merupakan jarak benda dari pusat cermin cekung.

2. Rumus Jarak Fokus Cermin Cekung.

Hubungan antara titik fokus, jarak benda dan jarak bayangan dari pusat cermin cekung dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan penentuan jarak fokus cermin yakni :

atau dapat dituliskan ke dalam bentuk :

Dari kedua persamaan tersebut maka diperoleh hubungan :

di mana f merupakan jarak titik fokus cermin cekung dan R merupakan jari-jari cermin cekung.

C. Contoh Soal Cermin Cekung (Concave Mirror)

Sebuah benda dengan tinggi 3cm diletakkan sejauh 12cm dari pusat cermin cekung yang memiliki jari-jari sebesar 6cm. Tentukan a) jarak fokus cermin cekung, b) letak posisi bayangan dan c) tinggi bayangan. 

Jawaban :

Untuk menentukan jarak titik fokus cermin cekung, maka kita dapat menggunakan persamaan :

dikarenakan informasi mengenai jari-jari cermin cekung diberikan pada soal yalni 6cm. Maka, jarak fokus cemin cekung adalah :

Untuk menentukan letak posisi bayangan s' maka kita dapat menggunakan persamaan titik fokus cermin cekung yakni :

dengan memasukkan nilai dari jarak benda dari cermin cekung s yakni 12cm dan jarak fokus cermin cekung f yakni 3cm, maka diperoleh :

dengan menyelesaikan persamaan ini, maka diperoleh nilai s' adalah 4cm.

Untuk menentukan tinggi bayangan h' kita dapat menggunakan persamaan perbesaran bayangan berikut :

karena tinggi bayangan h, jarak benda dari pusat cermin cekung s dan jarak bayangan dari pusat cermin cekung s' diketahui, maka tinggi bayangan dapat ditemukan dengan cara :

terlihat bahwa nilai h' bernilai negatif yang menyatakan bahwa bayangan benda berada di bawah sumbu utama atau terbalik. Kesimpulannya, sifat bayangan yang terjadi adalah nyata, terbalik dan diperkecil.

Gambar 2. Ilustrasi Soal Cermin Cekung

Demikianlah informasi mengenai materi fisika SMA optik geometri pada pokok bahasan cermin cekung (concave mirror) beserta contoh soal dan pembahasannya. Semoga bermanfaat!

Share :