Pengantar
Selamat datang di kumpulan soal fisika cahaya terlengkap! Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda menguasai berbagai konsep penting dalam optika. Dari sifat dasar cahaya, pemantulan, pembiasan, hingga fenomena gelombang seperti difraksi dan interferensi, kami menyajikan beragam soal fisika cahaya yang menantang dan mendidik. Dengan 20 soal pilihan ganda, 5 soal isian singkat, 5 soal uraian, dan 2 soal menjodohkan, Anda akan mendapatkan latihan komprehensif untuk mempersiapkan diri menghadapi ujian atau sekadar memperdalam pemahaman.
Pilihan Ganda
Pilihlah jawaban yang paling tepat!
- Manakah pernyataan yang benar mengenai cahaya?
- Cahaya adalah gelombang longitudinal.
- Cahaya memerlukan medium untuk merambat.
- Cahaya dapat merambat di ruang hampa.
- Kecepatan cahaya di semua medium selalu sama.
- Cahaya hanya memiliki sifat partikel.
- Jika seberkas cahaya datang dari medium udara ke air, apa yang akan terjadi?
- Kecepatan cahaya bertambah dan dibiaskan menjauhi garis normal.
- Kecepatan cahaya berkurang dan dibiaskan mendekati garis normal.
- Kecepatan cahaya bertambah dan dibiaskan mendekati garis normal.
- Kecepatan cahaya berkurang dan dibiaskan menjauhi garis normal.
- Cahaya tidak akan dibiaskan.
- Benda diletakkan di depan cermin cekung pada jarak 15 cm. Jika jari-jari kelengkungan cermin adalah 20 cm, sifat bayangan yang terbentuk adalah…
- Nyata, terbalik, diperbesar.
- Maya, tegak, diperbesar.
- Nyata, terbalik, diperkecil.
- Maya, tegak, diperkecil.
- Nyata, tegak, sama besar.
- Sebuah lensa cembung memiliki kekuatan +4 dioptri. Jarak fokus lensa tersebut adalah…
- -25 cm
- -4 cm
- 25 cm
- 4 cm
- 100 cm
- Sudut datang seberkas cahaya pada cermin datar adalah 30°. Berapakah sudut pantulnya?
- 15°
- 30°
- 45°
- 60°
- 90°
- Peristiwa peruraian cahaya putih menjadi warna-warna spektrumnya saat melewati prisma disebut…
- Difraksi
- Interferensi
- Polarisasi
- Dispersi
- Refleksi
- Warna cahaya dengan panjang gelombang terpanjang dalam spektrum tampak adalah…
- Ungu
- Biru
- Hijau
- Kuning
- Merah
- Fenomena yang menunjukkan bahwa cahaya dapat berperilaku sebagai gelombang adalah…
- Efek fotolistrik
- Emisi cahaya oleh atom
- Difraksi dan interferensi
- Tekanan radiasi
- Penyerapan cahaya
- Seorang penderita miopi (rabun jauh) dapat dibantu dengan menggunakan lensa…
- Cembung
- Cekung
- Plano-cembung
- Plano-cekung
- Bifokal
- Indeks bias air adalah 4/3. Jika kecepatan cahaya di udara adalah 3 x 10⁸ m/s, maka kecepatan cahaya di air adalah…
- 2,25 x 10⁸ m/s
- 3 x 10⁸ m/s
- 4 x 10⁸ m/s
- 1,5 x 10⁸ m/s
- 2,0 x 10⁸ m/s
- Saat cahaya melewati celah sempit, cahaya akan menyebar. Fenomena ini disebut…
- Pembiasan
- Pemantulan
- Interferensi
- Difraksi
- Polarisasi
- Jenis cermin yang selalu membentuk bayangan maya, tegak, dan diperkecil adalah…
- Cermin datar
- Cermin cekung
- Cermin cembung
- Cermin parabola
- Cermin elips
- Cahaya yang bergetar hanya dalam satu bidang disebut cahaya…
- Monokromatik
- Polikromatik
- Terpolarisasi
- Tak terpolarisasi
- Koheren
- Berapakah sudut kritis jika cahaya merambat dari medium dengan indeks bias 1,5 ke medium dengan indeks bias 1?
- 30°
- 41,8°
- 45°
- 60°
- 90°
- Gambar bayangan pada cermin cekung jika benda diletakkan di antara F dan M (titik fokus dan pusat kelengkungan) adalah…
- Nyata, terbalik, diperkecil
- Nyata, terbalik, diperbesar
- Maya, tegak, diperkecil
- Maya, tegak, diperbesar
- Nyata, tegak, sama besar
- Bagian mata yang berfungsi mengatur intensitas cahaya yang masuk ke mata adalah…
- Retina
- Kornea
- Lensa mata
- Iris
- Pupil
- Jarak baca normal (punctum proximum) untuk mata normal adalah…
- 10 cm
- 20 cm
- 25 cm
- 30 cm
- 50 cm
- Apa yang terjadi pada gelombang cahaya ketika melewati dua celah sempit yang sangat dekat?
- Terjadi pemantulan total.
- Terjadi pembiasan yang signifikan.
- Terjadi interferensi dan membentuk pola terang gelap.
- Terjadi polarisasi.
- Cahaya diserap sepenuhnya.
- Sebuah benda diletakkan 6 cm di depan lensa cekung dengan jarak fokus 3 cm. Jarak bayangan yang terbentuk adalah…
- -2 cm
- -6 cm
- +2 cm
- +6 cm
- +18 cm
- Manakah urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari panjang gelombang terpendek ke terpanjang?
- Gelombang radio, inframerah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar-X, sinar gamma.
- Sinar gamma, sinar-X, ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio.
- Sinar-X, sinar gamma, ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio.
- Ultraviolet, sinar-X, sinar gamma, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio.
- Cahaya tampak, ultraviolet, inframerah, sinar-X, sinar gamma, gelombang radio.
Isian Singkat
Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang benar!
- Perbandingan kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam suatu medium disebut _____.
- Cahaya adalah salah satu bentuk gelombang _____.
- Ketika cahaya mengenai permukaan licin dan memantul dengan sudut pantul sama dengan sudut datang, ini disebut pemantulan _____.
- Alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh adalah _____.
- Cacat mata yang menyebabkan seseorang tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas disebut _____.
Uraian
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jelas dan lengkap!
- Jelaskan hukum Snellius tentang pembiasan cahaya dan berikan contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari!
- Bagaimana cara kerja mikroskop untuk memperbesar objek yang sangat kecil? Gambarkan skema pembentukan bayangan pada mikroskop!
- Jelaskan fenomena difraksi dan interferensi cahaya, serta sebutkan perbedaan utamanya!
- Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan lensa cembung dengan jarak fokus 5 cm. Tentukan sifat bayangan yang terbentuk dan gambarkan diagram pembentukan bayangannya!
- Apa itu polarisasi cahaya? Sebutkan dua cara untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi!
Menjodohkan
Jodohkan pernyataan di kolom kiri dengan konsep yang tepat di kolom kanan!
-
Kolom Kiri
- Pembelokan cahaya saat melewati dua medium berbeda.
- Pembelokan cahaya saat mengenai permukaan.
- Penyebaran cahaya saat melewati celah sempit.
Kolom Kanan
- Pemantulan
- Pembiasan
- Difraksi
Pasangkan A dengan …, B dengan …, C dengan …
-
Kolom Kiri
- Mengumpulkan berkas cahaya.
- Menyebarkan berkas cahaya.
- Selalu membentuk bayangan maya, tegak, diperkecil.
Kolom Kanan
- Lensa Cekung
- Lensa Cembung
- Cermin Cembung
Pasangkan A dengan …, B dengan …, C dengan …
Kunci Jawaban
Pilihan Ganda
- C
Penjelasan: Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang tidak memerlukan medium untuk merambat, sehingga dapat merambat di ruang hampa.
- B
Penjelasan: Saat cahaya dari udara (indeks bias lebih kecil) masuk ke air (indeks bias lebih besar), kecepatannya berkurang dan dibiaskan mendekati garis normal.
- A
Penjelasan: Jari-jari kelengkungan R = 20 cm, maka fokus f = R/2 = 10 cm. Benda di 15 cm (antara F dan M). Bayangan akan nyata, terbalik, diperbesar, dan terletak di luar M.
- C
Penjelasan: Kekuatan lensa P = 1/f (dalam meter). P = +4 D, maka f = 1/4 m = 0,25 m = 25 cm.
- B
Penjelasan: Hukum pemantulan menyatakan bahwa sudut datang selalu sama dengan sudut pantul.
- D
Penjelasan: Dispersi adalah peristiwa peruraian cahaya polikromatik (putih) menjadi komponen warna-warnanya.
- E
Penjelasan: Dalam spektrum tampak, warna merah memiliki panjang gelombang terpanjang, sedangkan ungu terpendek.
- C
Penjelasan: Difraksi (pembelokan) dan interferensi (perpaduan) adalah fenomena gelombang yang khas pada cahaya.
- B
Penjelasan: Penderita miopi memiliki titik fokus di depan retina sehingga memerlukan lensa cekung untuk menyebarkan cahaya sebelum masuk ke mata.
- A
Penjelasan: n = c/v, maka v = c/n = (3 x 10⁸ m/s) / (4/3) = 9/4 x 10⁸ m/s = 2,25 x 10⁸ m/s.
- D
Penjelasan: Difraksi adalah peristiwa pembelokan atau penyebaran gelombang cahaya saat melewati celah atau penghalang.
- C
Penjelasan: Cermin cembung selalu membentuk bayangan maya, tegak, dan diperkecil.
- C
Penjelasan: Cahaya terpolarisasi adalah cahaya yang getaran medan listriknya hanya dalam satu bidang.
- B
Penjelasan: Sudut kritis sin θc = n₂/n₁ = 1/1,5 = 2/3. Maka θc = arcsin(2/3) ≈ 41,8°.
- B
Penjelasan: Jika benda di antara F dan M pada cermin cekung, bayangan akan terbentuk di luar M, nyata, terbalik, dan diperbesar.
- D
Penjelasan: Iris berfungsi mengatur ukuran pupil, yang pada gilirannya mengontrol jumlah cahaya yang masuk ke mata.
- C
Penjelasan: Jarak baca normal atau punctum proximum untuk mata normal adalah 25 cm.
- C
Penjelasan: Ketika cahaya melewati dua celah sempit, terjadi interferensi yang menghasilkan pola terang dan gelap.
- A
Penjelasan: Untuk lensa cekung, 1/f = 1/s + 1/s’. Dengan f = -3 cm dan s = 6 cm. 1/(-3) = 1/6 + 1/s’. 1/s’ = -1/3 – 1/6 = -2/6 – 1/6 = -3/6 = -1/2. Maka s’ = -2 cm (maya).
- B
Penjelasan: Urutan dari panjang gelombang terpendek ke terpanjang adalah Sinar gamma, sinar-X, ultraviolet, cahaya tampak, inframerah, gelombang radio.
Isian Singkat
- Jawaban: indeks bias
- Jawaban: elektromagnetik
- Jawaban: teratur (atau spekular)
- Jawaban: teleskop
- Jawaban: miopi (rabun jauh)
Uraian
- Jawaban: Hukum Snellius menyatakan bahwa: 1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar. 2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah konstan, yang merupakan perbandingan indeks bias kedua medium (n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂). Contoh: Sedotan terlihat bengkok di dalam gelas berisi air, dasar kolam terlihat lebih dangkal dari sebenarnya.
- Jawaban: Mikroskop menggunakan dua lensa cembung: lensa objektif (fokus pendek) dan lensa okuler (fokus lebih panjang). Lensa objektif membentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar dari objek. Bayangan ini kemudian menjadi objek bagi lensa okuler, yang berfungsi sebagai lup, membentuk bayangan akhir yang maya, tegak, dan sangat diperbesar dari bayangan objektif.
Skema: (Tidak dapat digambarkan dalam teks, namun secara konseptual: Objek di dekat Fobj, bayangan S’obj di antara F’ok dan 2F’ok. S’obj menjadi objek bagi lensa okuler, bayangan akhir S”ok maya, terbalik terhadap objek awal, sangat diperbesar).
- Jawaban: Difraksi adalah peristiwa pembelokan atau penyebaran gelombang cahaya saat melewati celah sempit atau mengenai penghalang. Interferensi adalah perpaduan dua atau lebih gelombang cahaya yang menghasilkan pola terang dan gelap (konstruktif dan destruktif).
Perbedaan utama: Difraksi melibatkan satu sumber cahaya dan celah/penghalang, sedangkan interferensi melibatkan dua atau lebih sumber cahaya koheren.
- Jawaban: Diketahui: s = 10 cm, f = 5 cm (lensa cembung, f positif).
Menggunakan rumus lensa: 1/f = 1/s + 1/s’
1/5 = 1/10 + 1/s’
1/s’ = 1/5 – 1/10 = 2/10 – 1/10 = 1/10
s’ = 10 cm
Perbesaran M = |s’/s| = |10/10| = 1 kali
Sifat bayangan: Nyata (s’ positif), terbalik (karena nyata), sama besar (M=1).
Diagram: (Tidak dapat digambarkan dalam teks, namun secara konseptual: Benda di 2F, bayangan juga di 2F di sisi lain lensa, nyata, terbalik, sama besar).
- Jawaban: Polarisasi cahaya adalah peristiwa pembatasan arah getar gelombang cahaya. Cahaya tak terpolarisasi bergetar ke segala arah tegak lurus arah rambat, sedangkan cahaya terpolarisasi hanya bergetar pada satu bidang.
Dua cara untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi:
- Penyerapan Selektif: Menggunakan polaroid yang hanya meneruskan komponen cahaya dengan arah getar tertentu.
- Pemantulan: Ketika cahaya dipantulkan dari permukaan non-logam pada sudut tertentu (sudut Brewster), cahaya pantul sebagian atau seluruhnya terpolarisasi.
Menjodohkan
- Pasangan: A-2, B-1, C-3
- Pasangan: A-2, B-1, C-3