Asah kemampuan Anda dalam memahami materi cahaya dengan kumpulan latihan soal fisika cahaya terlengkap ini! Cahaya adalah salah satu fenomena fisika paling fundamental yang mempengaruhi kehidupan kita sehari-hari, mulai dari cara kita melihat hingga teknologi canggih seperti laser dan serat optik. Melalui soal-soal ini, Anda akan diajak untuk mendalami berbagai konsep penting seperti sifat-sifat cahaya, hukum pemantulan dan pembiasan, pembentukan bayangan pada cermin dan lensa, serta prinsip kerja alat-alat optik. Kami menyajikan berbagai tipe soal, mulai dari pilihan ganda yang menguji pemahaman konsep dasar, isian singkat untuk mengingat istilah kunci, uraian yang melatih kemampuan analisis dan penjelasan, hingga soal menjodohkan untuk mengaitkan konsep. Persiapkan diri Anda untuk ujian atau sekadar memperdalam pengetahuan fisika cahaya Anda dengan berlatih soal-soal berkualitas ini!
Contoh Soal soal fisika materi cahaya
A. Pilihan Ganda
1. Sifat cahaya yang memungkinkan kita melihat bayangan pada cermin adalah…
- Dapat dipantulkan
- Dapat dibiaskan
- Merambat lurus
- Memiliki energi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Cahaya dapat dipantulkan (refleksi) ketika mengenai suatu permukaan, seperti cermin, sehingga kita dapat melihat bayangan.
2. Jika sudut datang cahaya ke suatu permukaan adalah 30°, maka sudut pantulnya adalah…
- 15°
- 30°
- 45°
- 60°
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Menurut hukum pemantulan (Hukum Snellius tentang pemantulan), sudut datang sama dengan sudut pantul.
3. Benda diletakkan 15 cm di depan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 20 cm. Jarak bayangan yang terbentuk adalah…
- 5 cm
- 10 cm
- 30 cm
- 60 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Jari-jari kelengkungan (R) = 20 cm, maka fokus (f) = R/2 = 10 cm. s = 15 cm. Menggunakan rumus lensa/cermin: 1/f = 1/s + 1/s’. 1/10 = 1/15 + 1/s’. 1/s’ = 1/10 – 1/15 = (3-2)/30 = 1/30. Jadi, s’ = 30 cm.
4. Sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin datar adalah…
- Maya, tegak, sama besar
- Nyata, terbalik, diperbesar
- Maya, tegak, diperkecil
- Nyata, terbalik, sama besar
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Cermin datar selalu menghasilkan bayangan yang maya (tidak dapat ditangkap layar), tegak, dan sama besar dengan benda.
5. Fenomena pembelokan arah rambat cahaya saat melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya disebut…
- Pemantulan
- Pembiasan
- Dispersi
- Difraksi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pembiasan (refraksi) adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya akibat perbedaan laju cahaya di medium yang berbeda kerapatan optiknya.
6. Sebuah lensa cembung memiliki kekuatan +2 Dioptri. Jarak fokus lensa tersebut adalah…
- 25 cm
- 50 cm
- 100 cm
- 200 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Kekuatan lensa (P) = 1/f (dalam meter). P = 2 D. Jadi, f = 1/2 m = 0,5 m = 50 cm.
7. Alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh agar tampak lebih dekat adalah…
- Mikroskop
- Lup
- Teleskop
- Kamera
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Teleskop atau teropong digunakan untuk mengamati benda-benda angkasa atau objek yang sangat jauh.
8. Ketika cahaya putih melewati prisma, cahaya tersebut akan terurai menjadi spektrum warna. Fenomena ini disebut…
- Dispersi
- Interferensi
- Difraksi
- Polarisasi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya putih (polikromatik) menjadi komponen-komponen warnanya (monokromatik) saat melewati prisma atau medium transparan lainnya.
9. Urutan warna spektrum cahaya tampak dari panjang gelombang terpendek ke terpanjang adalah…
- Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Nila, Ungu
- Kuning, Hijau, Biru, Ungu, Merah, Jingga, Nila
- Biru, Hijau, Kuning, Jingga, Merah, Ungu, Nila
- Ungu, Nila, Biru, Hijau, Kuning, Jingga, Merah
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Urutan spektrum warna dari panjang gelombang terpendek (frekuensi tertinggi) ke terpanjang (frekuensi terendah) adalah ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, merah (UNGU NILA BIRU HIJAU KUNING JINGGA MERAH).
10. Indeks bias suatu medium adalah 1,5. Jika cepat rambat cahaya di udara (vakum) adalah 3 × 10⁸ m/s, maka cepat rambat cahaya di medium tersebut adalah…
- 1,5 × 10⁸ m/s
- 2 × 10⁸ m/s
- 3 × 10⁸ m/s
- 4,5 × 10⁸ m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Indeks bias (n) = c/v, di mana c adalah cepat rambat cahaya di vakum dan v adalah cepat rambat cahaya di medium. v = c/n = (3 × 10⁸ m/s) / 1,5 = 2 × 10⁸ m/s.
11. Pada penderita miopi (rabun jauh), bayangan benda jatuh di…
- Depan retina
- Belakang retina
- Tepat di retina
- Di kornea
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Penderita miopi memiliki lensa mata terlalu cembung atau bola mata terlalu panjang, sehingga bayangan benda jatuh di depan retina. Untuk mengatasinya digunakan lensa cekung.
12. Cahaya adalah salah satu bentuk gelombang elektromagnetik. Perbedaannya dengan gelombang bunyi adalah…
- Cahaya memiliki panjang gelombang lebih pendek
- Cahaya memiliki frekuensi lebih tinggi
- Cahaya dapat merambat di ruang hampa
- Cahaya adalah gelombang transversal, bunyi gelombang longitudinal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Gelombang elektromagnetik seperti cahaya dapat merambat tanpa medium (di ruang hampa), sedangkan gelombang bunyi memerlukan medium untuk merambat.
13. Sebuah benda diletakkan 4 cm di depan lup. Jika lup memiliki fokus 5 cm, perbesaran bayangan saat mata berakomodasi maksimum adalah…
- 4 kali
- 6 kali
- 5 kali
- 25 kali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Perbesaran lup untuk mata berakomodasi maksimum (M) = (Sn/f) + 1. Sn (titik dekat mata normal) = 25 cm. f = 5 cm. M = (25/5) + 1 = 5 + 1 = 6 kali.
14. Ketika cahaya datang dari medium yang lebih rapat (misalnya air) ke medium yang kurang rapat (misalnya udara) dengan sudut datang melebihi sudut kritis, maka akan terjadi…
- Pembiasan normal
- Dispersi
- Difraksi
- Pemantulan internal total
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Ini adalah definisi dari pemantulan internal total, di mana cahaya tidak dibiaskan ke medium kedua melainkan dipantulkan seluruhnya kembali ke medium pertama.
15. Bagian mata yang berfungsi mengatur intensitas cahaya yang masuk ke mata adalah…
- Retina
- Lensa mata
- Pupil
- Kornea
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Pupil adalah lubang di tengah iris yang diameternya dapat membesar atau mengecil untuk mengatur jumlah cahaya yang masuk ke mata.
16. Sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin cembung adalah…
- Maya, tegak, diperkecil
- Nyata, terbalik, diperkecil
- Maya, terbalik, diperbesar
- Nyata, tegak, sama besar
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Cermin cembung selalu menghasilkan bayangan yang maya, tegak, dan diperkecil.
17. Jika sebuah benda diletakkan di titik fokus sebuah lensa cembung, maka bayangan yang terbentuk akan berada di…
- Titik fokus lainnya
- Pusat kelengkungan
- Antara F dan 2F
- Tak hingga
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Ketika benda diletakkan di titik fokus (F) lensa cembung, sinar-sinar yang keluar dari lensa akan sejajar, sehingga bayangan terbentuk di tak hingga.
18. Manakah di antara berikut yang bukan merupakan sifat cahaya?
- Merambat lurus
- Dapat dipantulkan
- Dapat dibiaskan
- Merupakan gelombang longitudinal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Cahaya adalah gelombang transversal, bukan longitudinal. Gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi.
19. Sebuah objek diletakkan 20 cm di depan lensa cekung dengan fokus 10 cm. Perbesaran bayangan yang dihasilkan adalah…
- 1/3 kali
- 1/2 kali
- 2 kali
- 3 kali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Untuk lensa cekung, fokus (f) = -10 cm. s = 20 cm. 1/f = 1/s + 1/s’. 1/(-10) = 1/20 + 1/s’. 1/s’ = -1/10 – 1/20 = (-2-1)/20 = -3/20. s’ = -20/3 cm. Perbesaran M = |s’/s| = |(-20/3)/20| = 1/3 kali.
20. Fenomena yang menjelaskan mengapa langit tampak biru pada siang hari adalah…
- Pembiasan
- Penghamburan
- Dispersi
- Interferensi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Penghamburan Rayleigh (Rayleigh scattering) menjelaskan bahwa cahaya biru dihamburkan lebih efektif oleh partikel-partikel di atmosfer dibandingkan warna lain, sehingga langit tampak biru.
B. Isian Singkat
1. Bayangan yang dapat ditangkap oleh layar disebut bayangan…
Jawaban: Nyata
2. Alat optik yang menggunakan dua lensa cembung untuk melihat objek mikroskopis adalah…
Jawaban: Mikroskop
3. Nilai perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dengan cepat rambat cahaya di suatu medium disebut…
Jawaban: Indeks bias
4. Ketika cahaya merambat dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat, berkas cahaya akan dibiaskan mendekati garis…
Jawaban: Normal
5. Cacat mata di mana bayangan jatuh di belakang retina, sehingga sulit melihat benda dekat, disebut…
Jawaban: Hipermetropi (Rabun Dekat)
C. Menjodohkan
1. Jodohkanlah istilah fisika cahaya berikut dengan deskripsi atau fungsinya yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Cermin Cekung | Mengumpulkan cahaya (konvergen) |
| Lensa Cembung | Digunakan pada lup dan kacamata rabun dekat |
| Indeks Bias | Ukuran pembelokan cahaya saat melewati medium |
| Dispersi | Penguraian cahaya putih menjadi spektrum warna |
2. Jodohkanlah cacat mata berikut dengan jenis lensa kacamata yang digunakan untuk mengatasinya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Miopi (Rabun Jauh) | Lensa cekung |
| Hipermetropi (Rabun Dekat) | Lensa cembung |
| Presbiopi (Mata Tua) | Lensa bifokal atau multifokal |
| Astigmatisma | Lensa silindris |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara cermin cekung dan cermin cembung, serta bagaimana sifat bayangan yang dihasilkan oleh keduanya dapat berbeda tergantung posisi benda!
Cermin cekung adalah cermin yang permukaan pemantulnya melengkung ke dalam, bersifat konvergen (mengumpulkan cahaya). Sifat bayangan yang dihasilkan bervariasi: jika benda di luar R, bayangan nyata, terbalik, diperkecil; jika benda di R, bayangan nyata, terbalik, sama besar; jika benda antara F dan R, bayangan nyata, terbalik, diperbesar; jika benda di F, bayangan di tak hingga; jika benda antara F dan cermin, bayangan maya, tegak, diperbesar.Cermin cembung adalah cermin yang permukaan pemantulnya melengkung ke luar, bersifat divergen (menyebarkan cahaya). Cermin cembung selalu menghasilkan bayangan yang maya, tegak, dan diperkecil, tidak peduli di mana posisi benda diletakkan di depannya. Perbedaan utama terletak pada kemampuan cermin cekung membentuk bayangan nyata dan maya, sementara cermin cembung hanya membentuk bayangan maya.
2. Gambarkan pembentukan bayangan pada lensa cembung ketika benda diletakkan antara titik fokus (F) dan dua kali titik fokus (2F). Tentukan sifat-sifat bayangan yang terbentuk!
Untuk menggambar, gunakan tiga sinar istimewa:1. Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus (F’).2. Sinar melalui titik fokus (F) dibiaskan sejajar sumbu utama.3. Sinar melalui pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan.Ketika benda diletakkan antara F dan 2F pada lensa cembung, bayangan akan terbentuk di luar 2F’ di sisi lain lensa.Sifat bayangan: Nyata, Terbalik, Diperbesar.
3. Apa yang dimaksud dengan sudut kritis dalam konteks pembiasan cahaya? Jelaskan bagaimana fenomena pemantulan internal total dapat terjadi!
Sudut kritis adalah sudut datang pada medium yang lebih rapat, di mana sudut biasnya adalah 90° di medium yang kurang rapat. Artinya, cahaya akan dibiaskan sejajar dengan permukaan batas antara kedua medium.Fenomena pemantulan internal total terjadi ketika cahaya merambat dari medium yang lebih rapat (indeks bias lebih besar) ke medium yang kurang rapat (indeks bias lebih kecil), dan sudut datangnya lebih besar dari sudut kritis. Dalam kondisi ini, cahaya tidak lagi dibiaskan ke medium kedua, melainkan dipantulkan seluruhnya kembali ke medium pertama. Ini adalah prinsip dasar kerja serat optik dan prisma pantul.
4. Sebuah objek setinggi 4 cm diletakkan 30 cm di depan cermin cekung. Jika jari-jari kelengkungan cermin adalah 20 cm, hitunglah: a) Jarak bayangan, b) Tinggi bayangan, dan c) Sifat-sifat bayangan yang terbentuk!
Diketahui: h = 4 cm, s = 30 cm, R = 20 cm.a) Jarak fokus (f) = R/2 = 20 cm / 2 = 10 cm.Menggunakan rumus cermin: 1/f = 1/s + 1/s’1/10 = 1/30 + 1/s’1/s’ = 1/10 – 1/30 = (3-1)/30 = 2/30 = 1/15s’ = 15 cm.b) Perbesaran (M) = |s’/s| = |15/30| = 1/2 kali.Tinggi bayangan (h’) = M × h = 1/2 × 4 cm = 2 cm.c) Sifat bayangan: Karena s’ positif, bayangan bersifat Nyata. Karena M positif (atau s’ dan s memiliki tanda yang sama), bayangan Terbalik. Karena M < 1 (1/2 < 1), bayangan Diperkecil.Jadi, sifat bayangan adalah Nyata, Terbalik, Diperkecil.
5. Jelaskan secara singkat prinsip kerja mikroskop dan sebutkan dua bagian pentingnya beserta fungsinya!
Prinsip kerja mikroskop adalah menggunakan dua lensa cembung untuk menghasilkan perbesaran bayangan yang sangat besar dari objek yang sangat kecil. Lensa objektif (dekat objek) membentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan ini kemudian menjadi objek bagi lensa okuler (dekat mata), yang berfungsi sebagai lup untuk membentuk bayangan akhir yang maya, tegak, dan sangat diperbesar (relatif terhadap bayangan lensa objektif).Dua bagian penting mikroskop dan fungsinya:1. Lensa Objektif: Lensa yang paling dekat dengan objek yang diamati. Berfungsi untuk membentuk bayangan pertama yang nyata, terbalik, dan diperbesar dari objek. Memiliki jarak fokus yang sangat pendek.2. Lensa Okuler: Lensa yang dekat dengan mata pengamat. Berfungsi untuk memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif, bertindak seperti lup, sehingga menghasilkan bayangan akhir yang maya, tegak, dan sangat diperbesar.