Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten/kota – Gelombang cahaya (optika fisis)

Karakteristik cahaya

1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.29

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik, oleh karena itu cahaya….

A. Tidak mengalami pemantulan
B. Tidak mengalami pembiasan
C. Tidak memerlukan medium perambatan
D. Tidak membawa energi dalam penjalarannya

Pembahasan
Cahaya merupakan gelombang karenanya mengalami pemantulan, pembiasan dan membawa energi dalam penjalarannya sebagaimana gelombang-gelombang yang lain. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik sehingga tidak memerlukan medium perambatan.
Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.33

Perhatikan pernyataan berikut ini :
1. Cahaya bergerak menurut garis lurus
2. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik
3. Cahaya dapat diserap
4. Cahaya membawa muatan listrik
Pernyataan yang benar mengenai sifat-sifat cahaya adalah….

A. pernyataan 1 saja
B. pernyataan 1 dan 2
C. pernyataan 1, 2 dan 3
D. semua pernyataan benar

Pembahasan
1. Cahaya bergerak menurut garis lurus.
Pernyataan ini benar karena walaupun cahaya bergerak seperti gelombang transversal tetapi lintasan gerak cahaya berupa garis lurus. Pada pokok bahasan optika geometri (pemantulan dan pembiasan cahaya), cahaya digambarkan berupa sinar yang lintasan geraknya berupa garis lurus).
2. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik :
Pernyataan ini benar karena cahaya merupakan gelombang elektromagnetik, di mana perambatan cahaya tidak memerlukan medium.
3. Cahaya dapat diserap :
Pernyataan ini benar. Cahaya merupakan salah satu jenis gelombang elektromagnetik. Semua gelombang, baik gelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik, selalu membawa energi ketika bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain. Karenanya sebagian energi cahaya dapat diserap oleh medium yang dilewatinya. Sebagai contoh, ketika cahaya bergerak menuju cermin datar, sebagian besar cahaya dipantulkan tetapi sebagian kecil cahaya diserap oleh cermin datar.
4. Cahaya membawa muatan listrik :
Pernyataan ini salah. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik di mana gelombang elektromagnetik terjadi karena adanya osiliasi medan listrik dan medan magnet. Gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh muatan listrik yang mengalami percepatan.
Jawaban yang benar adalah C.

Pemantulan sempurna

3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.38
Gambar di samping adalah batu perhiasan berlian yang sangat mahal harganya karena cahaya yang dipantulkan berlian begitu berkilauan. Peristiwa tersebut disebabkan karena….
Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Gelombang cahaya (optika fisis) 1A. pembiasan sempurna di mana sinar masuk dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat
B. pembiasan sempurna di mana sudut datang lebih kecil dari sudut batas
C. pemantulan sempurna di mana sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat
D. pemantulan sempurna di mana sudut datang lebih besar daripada sudut batas
Pembahasan
Cahaya berlian tampak berkilauan karena adanya dispersi cahaya dan pemantulan sempurna. Pemantulan sempurna terjadi ketika cahaya bergerak dari medium yang memiliki indeks bias lebih besar ke medium yang memiliki indeks bias lebih kecil. Misalnya cahaya bergerak dari berlian (indeks bias lebih besar) ke udara (indeks bias lebih kecil). Untuk memperjelas pemahamanmu, amati gambar di bawah.

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Gelombang cahaya (optika fisis) 2

Ketika cahaya bergerak dari medium berindeks bias besar ke medium berindeks bias kecil, cahaya dibelokkan menjauhi garis normal. Jika sudut datang (i) semakin besar maka sudut bias (r) semakin besar. Pada sudut datang tertentu, sudut bias bernilai 90o. Sudut datang ketika sudut bias bernilai 90o disebut sudut kritis (θk) atau sudut batas. Apabila sudut datang lebih besar dari sudut kritis atau sudut batas maka tidak ada cahaya yang dibiaskan; semua cahaya dipantulkan.
Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.39
Fenomena berikut ini, yang merupakan gejala pemantulan sempurna adalah….
A. pelangi
B. fatamorgana
C. telaga warna
D. astigmatisma
Pembahasan
Fatamorgana disebut gejala pemantulan sempurna karena pada proses tersebut cahaya yang datang dari udara tidak ada yang dibiaskan oleh permukaan jalan tetapi seolah-olah semua cahaya dipantulkan oleh permukaan jalan. Fatamorgana terjadi karena cahaya bergerak dalam lapisan-lapisan udara yang mempunyai indeks bias berbeda karena kerapatan lapisan-lapisan udara tersebut berbeda. Dalam kenyataannya, cahaya tidak dipantulkan oleh permukaan jalan tetapi dibiaskan (dibelokkan) oleh lapisan udara yang mempunyai indeks bias yang berbeda-beda.
Jawaban yang benar adalah B.

5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.30
Pemandangan seperti lapisan minyak di permukaan jalan aspal ketika hari panas pada dasarnya adalah peristiwa pemantulan total karena….
A. indeks bias lapisan-lapisan udara bagian atas lebih besar daripada bagian bawah
B. indeks bias lapisan-lapisan udara bagian atas lebih kecil daripada bagian bawah
C. titik-titik air memantulkan berbagai warna pada sudut pantul yang berbeda
D. titik-titik air membiaskan berbagai warna pada sudut bias yang berbeda
Pembahasan
Pemandangan seperti lapisan minyak di permukaan jalan aspal pada siang hari yang panas merupakan contoh fatamorgana. Fatamorgana terjadi akibat adanya perbedaan indeks bias lapisan udara yang dekat dengan jalan dan lapisan udara di atasnya.
Pada siang hari yang panas, permukaan jalan memanaskan udara yang berada tepat di atasnya sehingga lapisan udara yang berada tepat di atas permukaan jalan lebih panas dibandingkan lapisan udara di sebelah atas yang lebih jauh dari permukaan jalan. Lapisan udara yang lebih panas mengalami pemuaian volume lebih besar sehingga udara tersebut kurang rapat (massa jenisnya lebih kecil). Sebaliknya lapisan udara kurang panas di atasnya mengalami pemuaian volume lebih kecil sehingga udara tersebut lebih rapat (massa jenisnya lebih besar). Jadi lapisan udara bagian bawah kurang rapat sedangkan lapisan udara di bagian atas lebih rapat.
Karena lapisan udara di bagian bawah (lebih dekat dengan permukaan jalan) kurang rapat maka cahaya bergerak lebih cepat ketika melewatinya, sedangkan lapisan udara di bagian atas lebih rapat sehingga cahaya bergerak lebih lambat ketika melewatinya.
Rumus indeks bias adalah : n = c / v , di mana n adalah indeks bias, c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa = konstan = 3 x 108 m/s, v = kecepatan cahaya dalam medium. Berdasarkan rumus ini, c tetap sehingga apabila v semakin besar maka n semakin kecil dan sebaliknya jika v berkurang maka n semakin besar.
Cahaya bergerak lebih cepat pada lapisan udara bagian bawah (v besar) sehingga lapisan udara bagian bawah mempunyai indeks bias lebih kecil (n kecil) sebaliknya cahaya bergerak lebih lambat pada lapisan udara bagian atas (v kecil) sehingga lapisan udara bagian atas mempunyai indeks bias lebih besar (n besar).
Jawaban yang benar adalah A.

Indeks bias

6. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.29
Berkas sinar tampak mempunyai panjang gelombang 510 nm di udara. Jika berkas sinar tersebut masuk ke dalam medium yang indeks biasnya 1,5 maka panjang gelombangnya berubah menjadi….
A. 680 nm
B. 510 nm
C. 340 nm
D. 170 nm
Pembahasan
Diketahui :
Panjang gelombang (λ) = 510 nm = 510 x 10-9 meter
Indeks bias (n) = 1,5
Ditanya : Panjang gelombang (λ) berubah menjadi….
Jawab :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Gelombang cahaya (optika fisis) 3

Panjang gelombang (λ) berubah menjadi 340 nanometer.
Jawaban yang benar adalah C.

7. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.32
Terlihat seekor ikan di dasar laut sebuah kolam yang jernih, kedalaman kolam 2 meter, indeks bias kolam 4/3. Jika ikan dilihat secara hampir tegak lurus dari permukaan kolam, berapa jarak ikan yang tampak dari permukaan kolam ?
A. 1 meter dari permukaan kolam
B. 1,5 meter dari permukaan kolam
C. 2 meter dari permukaan kolam
D. 2,67 meter dari permukaan kolam
Pembahasan
Diketahui :
Indeks bias kolam = 4/3
Kedalaman kolam = 2 meter
Ditanya : Jarak ikan yang tampak dari permukaan kolam ?
Jawab :
Jarak semu = 1 : n (jarak sesungguhnya)
Jarak semu = 1 : 4/3 (2 meter)
Jarak semu = 1 x 3/4 (2 meter)
Jarak semu = 3/4 (2 meter)
Jarak semu = 6/4
Jarak semu = 1,5 meter
Jarak ikan yang tampak dari permukaan kolam = 1,5 meter
Jawaban yang benar adalah B.

8. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.30
Cahaya dapat ditransmisikan dalam suatu saluran yang indeks bias relatifnya terhadap lingkungan….
A. > 1
B. = 1
C. < 1
D. = 0
Pembahasan
Indeks bias hampa udara = 1,0000
Indeks bias medium lebih besar dari indeks bias hampa udara.
Jawaban yang benar adalah A.

Dispersi cahaya

9. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.34
Sudut dispersi adalah sudut antara dua warna cahaya monokromatik yang terjadi pada peristiwa….
A. polarisasi cahaya
B. absorbsi cahaya
C. dispersi cahaya
D. difraksi cahaya
Pembahasan
Cahaya monokromatik adalah cahaya yang mempunyai satu warna atau satu panjang gelombang. Cahaya putih seperti cahaya matahari merupakan gabungan dari semua warna cahaya di mana masing-masing warna mempunyai panjang gelombang atau frekuensi yang berbeda-beda. Penguraian cahaya putih menjadi spektrum cahaya tampak (merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu) disebut dispersi cahaya.
Dispersi cahaya bisa dilakukan oleh prisma, tetesan air atau benda lain. Pelangi merupakan contoh dispersi cahaya dalam kehidupan sehari-hari, di mana cahaya matahari didispersikan oleh tetesan air hujan.
Jawaban yang benar adalah C.

10. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.60
Pelangi tampak berupa pita warna-warni berbentuk sebagian lingkaran. Urutan 4 warna pelangi yang benar di bawah ini dari radius yang lebih kecil ke radius yang lebih besar adalah….
A. merah, jingga, kuning, hijau
B. biru, ungu, hijau, kuning
C. hijau, biru, nila, ungu
D. nila, biru, hijau, kuning
Pembahasan
Urutan warna pelangi adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu.
Cahaya berwarna merah mempunyai panjang gelombang terbesar, sedangkan cahaya berwarna ungu mempunyai panjang gelombang terkecil. Pembelokan masing-masing warna cahaya bergantung pada panjang gelombang cahaya tersebut.
Ketika cahaya putih matahari didispersikan oleh tetesan air hujan, cahaya yang mempunyai panjang gelombang lebih besar dibelokkan lebih sedikit sedangkan cahaya yang mempunyai panjang gelombang lebih kecil dibelokkan lebih jauh. Cahaya berwarna merah dibelokkan paling sedikit karena panjang gelombangnya paling besar sedangkan cahaya berwarna ungu dibelokkan paling jauh karena panjang gelombangnya paling kecil, sebagaimana ditunjukkan pada diagram di bawah. Dengan demikian mata pengamat melihat cahaya berwarna merah berada paling atas dan cahaya berwarna ungu berada paling bawah.
Semua warna cahaya pelangi berbentuk sebagian lingkaran, di mana lingkaran cahaya berwarna merah berada paling atas sehingga mempunyai radius (jari-jari) paling besar sedangkan lingkaran cahaya berwarna ungu berada paling bawah sehingga mempunyai radius (jari-jari) paling kecil.
Urutan warna cahaya yang mempunyai radius paling besar ke radius paling kecil adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu.
Jawaban yang benar adalah D.

11. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.35
Warna-warna cahaya dari lapisan minyak di permukaan air terjadi karena peristiwa….
A. interferensi
B. polarisasi
C. dispersi
D. difraksi
Pembahasan
Jawaban yang benar adalah C.

Ukuran Kertas : F4, Jumlah halaman : 74

Materi Pembahasan Soal :

  • Besaran, satuan, dimensi, pengukuran dan angka penting
  • Resultan vektor, besaran vektor dan skalar
  • Hukum Gerak Newton
  • Gerak Lurus
  • Usaha dan Energi Mekanik, Pesawat Sederhana
  • Fluida Statis
  • Gelombang Bunyi
  • Osilasi
  • Gelombang Mekanik
  • Alat Optik Cermin dan Lensa
  • Alat Optik Mata, Kacamata dan Teropong
  • Gelombang Cahaya
  • Pemuaian
  • Skala Suhu, Kalibrasi termometer
  • Kalor, Perubahan Wujud, Perpindahan Kalor, Asas Black
  • Muatan listrik, Gaya listrik
  • Rangkaian listrik, Hambatan listrik
  • Energi dan Daya listrik, Gerak Partikel Bermuatan
  • Hukum Ampere, GGL induksi, Transformator
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

error: