פיזיק מאַטעריאַל וועגן געאָמעטרישער אָפּטיק

פיזיק מאַטעריאַל וועגן געאָמעטרישער אָפּטיק

Optik geometri adalah cabang fisika yang mempelajari perilaku cahaya dengan pendekatan “sinar” (ray). Dalam pendekatan ini, cahaya dianggap merambat sebagai garis lurus, memantul saat mengenai permukaan pemantul, dan dibiaskan ketika melewati dua medium berbeda. Meskipun cahaya pada hakikatnya adalah עלעקטראָמאַגנעטישע כוואַליעס, optik geometri sangat berguna untuk menjelaskan banyak fenomena sehari-hari dan menjadi dasar kerja berbagai alat optik seperti kaca pembesar, kamera, periskop, mikroskop, serta teleskop.

1. גרונטלעכע קאנצעפטן Optik Geometri

אין געאמעטרישע אפּטיק, זענען דא עטלעכע וויכטיקע באַגריפן:

1. Sinar cahaya : representasi arah rambat cahaya yang digambar sebagai garis lurus.
2. Berkas cahaya : kumpulan sinar cahaya. Berkas dapat sejajar , mengumpul (konvergen) , atau menyebar (divergen) .
3. Medium : zat perantara tempat cahaya merambat, misalnya udara, air, kaca, atau plastik.

די הויפּט הנחה פון געאמעטרישע אפטיק איז אז די כוואַליע-לענג פון ליכט איז פיל קלענער ווי די גרייס פון די אביעקטן מיט וועלכע עס אינטעראַקטירט, אַזוי אַז כוואַליע-אייגנשאַפטן ווי ינטערפירענס און דיפראַקציע קענען אין רובֿ פאַלן פאַרלאָזט ווערן.

2. ליכט רעפלעקציע (רעפלעקציע)

ליכט רעפלעקציע פאסירט ווען ליכט שלאגט אן אייבערפלאך און קערט זיך צוריק צו איר ארגינעלן מיטל. דער פשוטסטער ביישפיל איז ליכט רעפלעקטירט דורך א שפיגל.

געזעץ פון רעפלעקציע
עס זענען דא צוויי געזעצן פון רעפלעקציע:
1. Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang.
2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r) , yaitu:
\[
איך = ר
\]

די נאָרמאַלע ליניע איז אַ ליניע וואָס איז פּערפּענדיקולאַר צו דער ייבערפלאַך אין דעם פּונקט וואו דער שטראַל פאַלט.

טיפן פון רעפלעקציע
– Pemantulan teratur (specular) : terjadi pada permukaan halus seperti cermin. Sinar pantul teratur sehingga terbentuk bayangan jelas.
– Pemantulan baur (diffuse) : terjadi pada permukaan kasar seperti dinding. Sinar dipantulkan ke berbagai arah, menyebabkan tidak terbentuk bayangan yang jelas.

3. פלאַכע שפּיגלען און געבויגענע שפּיגלען

פלאַך שפּיגל
א פלאַך שפּיגל שאַפט אַ בילד וואָס:
– maya (tidak dapat ditangkap layar),
– tegak ,
– sama besar ,
– און די זעלבע דיסטאַנץ פֿון שפּיגל ווי דער אָביעקט.

אויב דער אביעקט איז א דיסטאַנץ \(s \) פונעם שפּיגל, דעמאָלט איז די בילד א דיסטאַנץ \(s' = s \) הינטערן שפּיגל.

קאָנקאַווע שפּיגלען און קאָנוועקס שפּיגלען
עס זענען דא צוויי טיפן געבויגענע שפיגלען:

1. Cermin cekung (konvergen) : permukaan pemantulnya melengkung ke dalam. Dapat mengumpulkan berkas sejajar ke satu titik fokus.
2. Cermin cembung (divergen) : permukaan pemantulnya melengkung ke luar. Menyebarkan berkas cahaya.

פאָקוס־פונקט און ראַדיוס פון קרומקייט
אין געבויגענע שפּיגלען גילט דאָס פֿאָלגנדע:
\[
f = \frac{R}{2}
\]
מיט \(f \) דעם פאָקוס און \(R \) דעם ראַדיוס פון קרומונג.

געבויגענע שפּיגל גלייכונג
די באַציִונג צווישן אָביעקט דיסטאַנץ (s), בילד דיסטאַנץ (s'), און פאָקוס (f) איז:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]

בילד פארגרעסערונג:
\[
M = \frac{h'}{h} = -\frac{s'}{s}
\]
דאָס נעגאַטיווע סימן ווײַזט אָן אַן איבערגעקערט בילד (פֿאַר אַן עכט בילד).

4. ליכט-ברעכונג

רעפרעקציע פאסירט ווען ליכט גייט אדורך די גרענעץ פון צוויי מעדיע מיט פארשידענע רעפראַקטיווע אינדעקסן, און ענדערט זיין ריכטונג פון באוועגונג. למשל, א שטרוי זעט אויס צו "ברעכן" ווען מען לייגט עס אין א גלאז וואסער.

רעפראַקטיוו אינדעקס
דער רעפראַקטיווער אינדעקס פון אַ מעדיום איז דעפינירט:
\[
n = \frac{c}{v}
\]
וואו \(c \) איז די שנעלקייט פון ליכט אין א וואקיום און \(v \) איז די שנעלקייט פון ליכט אין א מעדיום.

וואָס גרעסער \(n \), אַלץ שטייטער ליכט פֿאַרשפּרייט זיך אין מיטל.

סנעל'ס געזעץ
Pembiasan dijelaskan oleh hukum Snellius:
\[
n_1 \sin ≤1 = n_2 \sin ≤2
\]
וואו θικαι איז דער ווינקל פון אינצידענץ און θικαι איז דער ווינקל פון רעפראַקציע.

אויב ליכט גייט אריין פון א ווייניגער אפטיש דענסן מיטל (למשל, לופט) אין א מער אפטיש דענסן מיטל (למשל, גלאז), ווערט דער שטראל רעפראַקטירט צו דער נאָרמאַל. פארקערט, פון א דענסערן צו א ווייניגער דענסן מיטל, רעפראַקטירט דער שטראל אוועק פון דער נאָרמאַל.

5. גאַנץ אינערלעכע אָפּשפּיגלונג

גאַנץ אינערלעכע רעפלעקציע פּאַסירט ווען ליכט גייט פֿון אַ דיכטערן מיטל צו אַ ווייניקער דיכטן מיטל און דער ווינקל פֿון אינצידענץ איז גרעסער ווי דער קריטישער ווינקל. אין דעם צושטאַנד ווערט דאָס ליכט נישט אַרויסגעבראָכן, נאָר ווערט גאָר רעפלעקטירט.

דער קריטישער ווינקל (\( \theta_c \)) באַפרידיקט:
\[
\sin \theta_c = \frac{n_2}{n_1}
\]
מיט \(n_1 > n_2 \).

Aplikasi penting pemantulan total internal adalah pada serat optik (fiber optic) , yang digunakan untuk komunikasi data berkecepatan tinggi dan endoskopi medis.

6. דינע לענסעס: קאָנוועקס לענסעס און קאָנקאַווע לענסעס

א לינז איז א קלארער אביעקט וואס ברעכט ליכט. באזירט אויף איר פארעם:

1. Lensa cembung (konvergen) : menebal di tengah, mengumpulkan sinar sejajar ke fokus.
2. Lensa cekung (divergen) : menipis di tengah, menyebarkan sinar.

דין לינז גלייכונג
פֿאַר פּאַסיקע לענסעס:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}
\]
ענלעך צו דער שפּיגל גלייכונג, אָבער די אינטערפּרעטאַציע פון ​​די מאַרקירונגען און אָרט פון דעם בילד דעפּענדס אויף דעם טיפּ לינז.

פֿאַרגרעסערונג:
\[
M = \frac{h'}{h} = \frac{s'}{s}
\]
דאָס פֿאַרגרעסערונגס־צייכן קען ווײַזן אַן אויפֿרעכט (פּאָזיטיוו) אָדער איבערגעקערט (נעגאַטיוו) בילד, לויט דער איבערשטימונג פֿונעם גענוצטן צייכן.

לינז מאַכט (לינז מאַכט)
לינז שטאַרקייט ווערט אויסגעדריקט אין דיאָפּטערס (D):
\[
פּ = \frac{1}{f}
\]
מיט \(f \) אין מעטער. א לינז מיט א קירצערער פאקאל לענג האט גרעסערע מאכט.

7. שאָטן פאָרמאַציע אין פֿאַרשידענע אָפּטישע אינסטרומענטן

געאמעטרישע אפּטיקס איז די באַזע פֿאַר פֿאַרשטיין אָפּטישע אינסטרומענטן:

– Kaca pembesar (lup) : menggunakan lensa cembung untuk menghasilkan bayangan maya, tegak, dan diperbesar.
– Kamera : memanfaatkan lensa cembung untuk membentuk bayangan nyata terbalik pada sensor atau film.
– Mata manusia : sistem optik biologis yang membentuk bayangan pada retina. Lensa mata dapat berakomodasi (mengubah fokus) untuk melihat jauh dan dekat.
– Kacamata : lensa digunakan untuk mengoreksi cacat mata. Miopi (rabun jauh) dikoreksi lensa cekung, sedangkan hipermetropi (rabun dekat) dikoreksi lensa cembung.
– Mikroskop dan teleskop : memanfaatkan kombinasi lensa untuk memperbesar objek kecil atau jauh.

קלאָוזינג

Optik geometri memberikan kerangka yang sederhana namun kuat untuk mempelajari fenomena cahaya, terutama pemantulan dan pembiasan. Dengan memahami hukum pemantulan, hukum Snellius, sifat cermin dan lensa, serta konsep fokus dan perbesaran, kita dapat menjelaskan cara kerja berbagai alat optik yang sangat penting bagi kehidupan modern. Walaupun optik geometri tidak membahas sifat gelombang cahaya secara mendalam, cabang ini tetap menjadi dasar fundamental dalam pembelajaran fisika dan teknologi berbasis cahaya. Jika dikuasai dengan baik, optik geometri akan mempermudah pemahaman topik lanjut seperti optik fisis, interferensi, difraksi, dan polarisasi.