1. Sejarah Optik

Ilmuwan Muslim pertama yang mencurahkan pikirannya untuk mengkaji ilmu optik adalah Al-Kindi (801 M – 873 M). Hasil kerja kerasnya mampu menghasilkan pemahaman baru tentang refleksi cahaya serta prinsip-prinsip persepsi visual. Buah pikir Al-Kindi tentang optik terekam dalam kitab berjudul De Radiis Stellarum. Buku yang ditulisnya itu sangat berpengaruh bagi sarjana Barat seperti Robert Grosseteste dan Roger Bacon. Tak heran, bila teori-teori yang dicetuskan Al-Kindi tentang ilmu optik telah menjadi hukum-hukum perspektif di era Renaisans Eropa. Secara lugas, Al-Kindi menolak konsep tentang penglihatan yang dilontarkan Aristoteles. Dalam pandangan ilmuwan Yunani itu, penglihatan merupakan bentuk yang diterima mata dari obyek yang sedang dilihat. Namun, menurut Al-Kindi penglihatan justru ditimbulkan daya pencahayaan yang berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi yang padat. Para Tohoh muslim yang memberikan kontribusinya lainnya di dunia optk yaitu Al Khaitam, kamaluddin al farisi, dan lain-lain.

Banyak sekali tokoh-tokoh yang berjasa pada perkembangan ilmu optika, diantaranya adalah :

• Euklides (hidup sekitar abad ke-4 SM)

Euklides ialah matematikawan dari Alexandria dikenal sebagai bapak geometri. Dalam bukunya yang berjudul Elemen, ia mengemukakan teori bilangan dan geometri. Menurutnya satu hal yang paling penting untuk dicatat, bahwa dalam pembuktian teorema-teorema geometri tak diperlukan adanya contoh dari dunia nyata tetapi cukup dengan deduksi logis menggunakan aksioma-aksioma yang telah dirumuskan.

• Johannes Kepler (27 Desember 1571 – 15 November 1630).
  
  
  Sumber : http://blog.worldbook.com/2013/12/23/this-week-in-history-johannes-kepler-was-born-on-dec-27-1571/

Johannes Kepler seorang tokoh penting dalam revolusi ilmiah, adalah seorang astronom Jerman, matematikawan dan astrolog. Dia paling dikenal melalui hukum gerakan planetnya. Dia kadang dirujuk sebagai "astrofisikawan teoretikal pertama", meski Carl Sagan juga memanggilnya sebagai ahli astrologi ilmiah terakhir.
Orang Eropa abad ke-16 sangat mengagumi komet. Maka, pada suatu malam, sewaktu sebuah komet yang dipopulerkan oleh astronom Denmark Tycho Brahe terlihat di langit, Katharina Kepler membangunkan putranya, Johannes, yang berusia enam tahun untuk menyaksikan komet itu. Lebih dari 20 tahun kemudian, sewaktu Brahe meninggal, siapakah yang dilantik Kaisar Rudolf II untuk menggantikan jabatan Barahe sebagai matematikawan kekaisaran? Pada usia 29 tahun, Johannes Kepler menjadi matematikawan kekaisaran untuk Kaisar Romawi Suci, beserta ahli astrologi kerajaan Jendral Wallenstein, suatu jabatan yang ia pegang hingga akhir hayatnya. Kepler juga seorang profesor matematika di Universitas Graz. Karir Kepler juga bersamaan dengan karir Galileo Galilei. Pada awal karirnya, Kepler adalah asisten Tycho Brahe.
Kepler sangat dihargai bukan hanya dalam bidang matematika. Ia menjadi sangat terkenal di bidang optik dan astronomi. Meski perawakannya kecil, Kepler memiliki kecerdasan yang memukau dan juga kepribadian yang gigih. Ia didiskriminasi sewaktu tidak mau pindah agama ke Katolik Roma, sekalipun di bawah tekanan hebat (diambil seperlunya dari Wikipedia).

• Willebrord Snellius (1580–30 Oktober 1626)

Willebrord Snellius (terlahir dengan nama Willebrord Snel van Royen lahir di Leiden) adalah ilmuwan berkebangsaan Belanda dalam bidang astronomi dan matematika. Willebrord Snellius dikenal dengan hukum pembiasan cahaya. 

        Sumber: http://pvastro1472.blogspot.com/2014/10/willebrord-snell-biography_10.html

• Christian Huygens (1629–8 Juli 1695)

                Sumber : https://fluidsinmotion.wordpress.com/2012/12/07/mariotte-and-huygens/
Christiaan Huygens, merupakan ahli matematika Belanda dan ahli fisika; lahir di Den Haag sebagai anak dari Constantijn Huygens. Ahli sejarah umumnya mengaitkan Huygens dengan revolusi ilmiah. Christiaan umumnya menerima penghargaan minor atas perannya dalam perkembangan kalkulus modern. Ia juga mendapatkan peringatan atas argumennya bahwa cahaya terdiri dari gelombang. Tahun 1655, ia menemukan bulan Saturnus, Titan.

• Antoni Van Leeuwenhoek (1632 - 1723)

 

                             Sumber : http://www.ucmp.berkeley.edu/history/leeuwenhoek.html
Leuweenhoek adalah seorang ahli fisika dan biologi, pelopor riset mikroskopik yang dilahirkan di Delf, Belanda. Pada usia 21 tahun ia membuka toko kain dan mulai menggunakan kaca pembesar sederhana buatannya sendiri untuk memeriksa kualitas kainnya. Mikroskop Leuweenhoek tidak lebih besar daripada ibu jari. Mikroskop tersebut terbuat dari logam, lensa tunggalnya mempunyai tebal kira-kira 1 milimeter dan panjang fokusnya begitu pendek sehingga dalam menggunakannya harus dipegang dekat sekali dengan mata. Pertama kali Leuweenhoek membuat mikroskop hanya sebagai hobi. Pada tahun 1974, Leuweenhoek menemukan hewan-hewan bersel satu, yaitu protozoa. Ia katakan bahwa setetes air bisa menjadi rumah satu juta hewan-hewan kecil tersebut. Leuweenhoek hidup dalam ketenaran, ia dikunjungi raja-raja pada saat itu. Menjelang kematiannya pada usia 90 tahun, ia telah membuat lebih dari 400 mikroskop.  

• Rangaku

                                           Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Rangaku
Rangaku (arti harfiah: ilmu belanda; ran: Belanda) adalah sebutan untuk ilmu pengetahuan, budaya, dan teknologi dari Eropa yang dikenal Jepang pada zaman Edo. Ilmu-ilmu Barat didapat Jepang melalui kontak dengan orang Belanda di pos perdagangan Belanda di Dejima. Studi ilmu-ilmu dari Barat yang didapat dari orang Belanda memungkinkan Jepang mengejar ketinggalan di bidang teknologi dan kedokteran Barat akibat politik isolasi yang dijalankan Keshogunan Tokugawa dari 1641 hingga 1853. Melalui rangaku, orang Jepang belajar berbagai aspek revolusi ilmu pengetahuan yang berlangsung di Eropa pada waktu itu. Dengan mempelajari ilmu-ilmu dari Barat, Jepang memiliki dasar-dasar ilmu pengetahuan dan teknologi untuk melakukan modernisasi setelah dibukanya pelabuhan-pelabuhan di Jepang untuk perdagangan dengan kapal-kapal asing pada tahun 1854. Itulah beberapa orang yang telah berjasa terhadap kemajuan ilmu optika yang sedang kamu pelajari ini.
Walaupun beberapa tokoh  lainnya belum di jelaskan. Tidakah kamu tertarik menjadi seorang ilmuwan terkenal seperti tokoh-tokoh di atas?

2. Definisi Optik

Kata optik berasal dari bahasa Latin, yang artinya tampilan. Optika adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku atau sifat-sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Intinya optika membahas tentang gejala-gejala optik. Bidang optika terbagi menjadi dua, yaitu optik geometri dan optik fisis. Optik geometris atau optik sinar, menjabarkan perambatan cahaya sebagai vektor yang disebut sinar melalui gambar-gambar geometri dari berkas sinar tersebut. Sedangkan optik fisis menjelaskan gejala-gejala yang terjadi pada optik geometri dengan penjabaran matematis, sehingga komponen optik dan sistem kerja cahaya seperti ukuran, posisi, dan pembesaran obyek menjadi lebih jelas.
Optik geometri merupakan pelajaran tentang cahaya (light) yang berhubungan dengan aspek-aspek makroskopis dari cahaya. Untuk ini, digunakan pengertian tentang “berkas” cahaya ataupun “sinar” cahaya. “berkas” (beam) cahaya adalah berasal dari sumber yang berada jauh sekali (misalnya matahari) dan melalui sebuah lubang pada sebuah layar sehingga cahaya yang keluar akan berbentuk silindris, jika lubang itu bulat, dengan batas yang tertentu, yaitu garis-garis yang sejajar dengan sumbu silinder. Garis-garis inilah yang kita namakan “sinar”. “sinar” (ray) cahaya dapat juga diartikan sebagai “berkas” yang kecil sekali., berbentuk garis, jadi tidak mempunyai tebal ataupun lebar. Pengertian “sinar” hanya ada secara teoritis saja, sedangkan pada praktiknya yang ada hanya “berkas” cahaya.
Hukum dasar pada optika geometri ini adalah:
Cahaya berjalan sepanjang garis lurus dalam medim homogen
Cahaya dapat dipantulkan aau dibiaskan (Hukum Snellius) oleh bidang batas dua media.
Optik geometri pada umumnya mempelajari peristiwa-peristiwa cahaya tampak dan cahaya yang mempunyai panjang gelombang di sekitar cahaya tampak, dan hanya membicarakan peristiwa pantulan dan pembiasan pada permukaan-permukaan yang membatasi dua media. Di sini tidak dibicarakan tentang perubahan-perubahan fase yang terjadi pada gelombang-gelombang yang dipantulkan maupun yang dibiaskan. Juga tidak diperhatikan perubahan-perubahan lain yang terjadi.
Hal yang penting pada pembahasan ini adalah terjadinya bayangan dari sebuah benda. Misalnya benda berada di depan kamera, sinarnya akan melalui lubang yang berisi lensa; bayangan akan terjadi pada plat fotografi (film) yang terletak di belakangnya di dalam kamera itu juga. Setiap titik dari bayangan berasal dari setiap titik pada benda.

3. Klasifikasi Optik
Cahaya menurut Newton (1642 - 1727) terdiri dari partikel-partikel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi.
Sementara menurut Huygens (1629 - 1695), cahaya adalah gelombang seperti halnya bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensi dan panjang gelombangnya saja.
Cahaya merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang bisa dilihat dengan mata. Cahaya juga merupakan dasar ukuran meter: 1 meter adalah jarak yang dilalui cahaya melalui vakum pada 1/299,792,458 detik. Kecepatan cahaya adalah 299,792,458 meter per detik.
Frekuensi gelombang cahaya ditentukan oleh periode osilasi yang merupakan panjang gelombang tersebut, seyogyanya tidak berubah saat merambat melalui berbagai medium, hanya kecepatan gelombang yang bergantung pada jenis mediumnya. Persamaan yang digunakan:
dimana:
v adalah kecepatan gelombang
λ adalah panjang gelombang
f adalah frekuensi
Pada frekuensi yang konstan, perubahan kecepatan gelombang cahaya akan berpengaruh pada panjang gelombangnya. Rasio antara kecepatan gelombang cahaya pada ruang hampa dan kecepatan gelombang cahaya pada suatu medium disebut index of refraction dengan persamaan: di mana:
c adalah kecepatan gelombang cahaya pada ruang hampa berupa konstanta fisika bernilai 299,792,458 meter/detik.
v adalah kecepatan gelombang cahaya pada medium tertentu n adalah index of refraction atau indeks bias, bernilai n=1 dalam ruang hampa dan n>1 di dalam medium. Medium yang lebih padat seperti kaca dan air mempunyai indeks bias sekitar 1,3 hingga 1,5. Indeks bias berlian berkisar antara 2,4
Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak.
Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.
Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern. Cahaya mempunyai 4 besaran dalam optika klasik yaitu:   
•  Intensitas    
•  Frekuensi atau panjang gelombang    
•  Polarisasi    
•  Fasa Sifat
optik geometris yaitu:    
•  Refleksi    
•  Refraksi
Sifat optik fisis yaitu:    
•  Interferensi    
•  Difraksi    
•  Dispersi    
•  Polarisasi
4. Sifat Pemantulan Cahaya
Pernahkan kamu melihat indahnya Bulan purnama dan bertaburnya Bintang pada malam hari yang cerah? Tentunya hal itu akan mengingatkanmu pada Sang Pencipta. Begitu indah ciptaan-Nya sehingga patut kamu syukuri dan kamu pelajari agar keimananmu bertambah. Terangnya benda-benda langit tersebut karena adanya cahaya. Bintang bersinar karena dia memiliki cahaya sendiri, sedangkan Bulan tampak bercahaya karena pantulan dari cahaya Matahari. Akan tetapi, manusia di Bumi seolah-olah melihat Bulan tersebut memancarkan cahayanya sendiri. Dalam kehidupan sehari-hari, kamu tidak dapat melihat benda-benda di sekitarmu tanpa adanya cahaya. Pada malam hari ketika lampu listrik rumahmu padam, kamu tidak dapat melihat apapun di sekitarmu. Hal tersebut terjadi karena tidak ada cahaya yang dipantulkan oleh benda di sekitarmu. Jadi, kamu dapat melihat suatu benda apabila ada cahaya yang dipantulkan oleh benda tersebut ke matamu. Pemantulan Teratur dan Pemantulan Baur.
Pemantulan cahaya pada benda yang tidak tembus cahaya, ada yang teratur dan ada pula yang tidak teratur. Kamu dapat melihat cahaya yang dipantulkan benda-benda di sekitarmu tidak menyilaukan mata, tetapi terasa teduh dan nyaman. Namun, cahaya yang dipantulkan cermin ke mata akan sangat menyilaukan.
Sifat-sifat cahaya yaitu:   
1.  Dapat dilihat oleh mata   
2.  Memiliki arah rambat yang tegak lurus arah getar (transversal)   
3.  Merambat menurut garis lurus   
4.  Memiliki energi   
5.  Dipancarkan dalam bentuk radiasi
6.  Dapat mengalami pembiasan, interfensi, difraksi (lenturan), dan    polarisasi (terserap sebagian arah getarnya)

      Cahaya yang biasanya kita lihat merupakan kelompok sinar-sinar cahaya yang disebut berkas cahaya. Terdapat tiga macam berkas cahaya, yaitu:
 Berkas cahaya sejajar, yaitu berkas cahaya yang arahnya sejajar satu sama lain. 

 

                                             Sumber : akumasterfisikadunia.blogspot.com
 Berkas cahaya menyebar (menyebar), yaitu berkas caaya yang berasal dari satu titik kemudian menyebar ke beberapa arah. 

                                             Sumber : akumasterfisikadunia.blogspot.com
 Berkas cahaya mengumpul (konvergen), yaitu berkas cahaya yang menuju ke suatu titik tententu.

                                             Sumber : akumasterfisikadunia.blogspot.com
5. Jenis Pemantulan Cahaya
Jika sinar cahaya jatuh pada permukaan benda lalu dibalikkan kembali, kita sebut sinar itu dipantulkan. Ada dua jenis pemantulan cahaya, yaitu pemantulan baur dan pemantulan teratur.

• Pemantulan Baur

 Jika suatu berkas cahaya sejajar datang pada permukaan yang kasar (tidak rata), berkas cahaya tersebut akan dipantulkan ke berbagai arah yang tidak tertentu. Pemantulan ini disebut pemantulan baur (difusi).

• Pemantulan Teratur

Jika suatu berkas cahaya sejajar datang pada permukaan yang rata seperti permukaan cermin datar atau permukaan air yang tenang, maka pemantulannya teratur. Pemantulan ini disebut pemantulan  teratur.
6. Hukum Pemantulan Cahaya
 

   Beberapa istilah yang digunakan dalam pemantulan cahaya, adalah sebagai berikut:
Sinar datang ialah sinar yang datang lurus pada permukaan benda.
Sinar pantul ialah sinar yang diantulkan oleh permukaan benda.
Garis normal ialah garis yang dibuat tegak lurus pada permukaan benda.
Sudut datang ialah sudut antara sinar datang dan garis normal.
Sudut pantul ialah sudut antara sinar pantul dan garis normal.
 

Hukum Pada pemantulan cahaya, yaitu:

• Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang

•  Sudut datang besarnya sama dengan sudut pantul

                                                                      

                                                                         CERMIN
1. Sejarah Cermin
        Cermin pertama kali dibuat dari sekeping batu mengkilap seperti obsidian, sebuah kaca vulkanik yang terbentuk secara alami. Cermin yang pertama dibuat pada jaman sebelum masehi (SM) berupa cermin obsidian. Cermin obsidian yang paling tua ditemukan 6.000 SM di Anatolia / Turki. Cermin dari batu mengkilap ditemukan di Amerika tengah dan selatan dengan usia sekitar 2.000 tahun. Cermin dari tembaga mengkilap telah dibuat di Mesopotamia sekitar 4000 SM dan di Mesir purba pada 3.000 SM. Di China, cermin perunggu dibuat pada 2.000 SM.  
         Cermin kaca pertama yang dilapisi logam di abad masehi diciptakan di daerah Sidon (Lebanon) pada abad pertama M. Sedangkan cermin yang dibuat dengan sandaran, dibuat sekitar tahun 77 M. Cermin tersebut diberi sandaran berupa daun emas. Bangsa Romawi merupakan bangsa pertama yang mengembangkan teknik menciptakan cermin walaupun masih agak kasar. Cermin tersebut terbuat dari kaca hembus yang dilapisi dengan timah yang dilelehkan.
Cermin parabola pantul pertama kali dideskripsikan oleh fisikawan bangsa Arab bernama Ibn Sahl pada abad 10. Ibn al-Haytham berhasil merumuskan prinsip kerja pada mata yang menggunakan prinsip pembiasan pada lensa cembung. Cermin kaca  bening diproduksi di Al-Andalus pada abad 11. Pada awal Abad Renaisans, orang Eropa menyempurnakan metode melapisi kaca dengan amalgam timah-raksa. Pada abad ke-16, di Venesia sebuah kota yang terkenal dengan keahilan membuat kaca, menjadi pusat produksi cermin dengan mempergunakan teknik ini. Cermin kaca dari periode itu dulunya merupakan barang mewah yang amat mahal.
Justus Liebig menemukan cermin kaca pantul di tahun 1835. Prosesnya melibatkan pengendapan lapisan perak metalik ke kaca melalui reduksi kimia perak nitrat. Proses melapisi kaca dengan substansi bersifat reflektif (silvering) ini diadaptasi untuk memproduksi cermin secara massal. Saat ini, cermin sering diproduksi dengan pengendapan vakumnya aluminium (atau terkadang perak) langsung ke substrat kaca.
Jenis-Jenis Cermin
       Cermin adalah sebuah benda yang yang senantiasa kita jumpai hampir setiap hari. Sebelum kamu bepergian biasanya kamu akan bercermin terlebih dahulu. Kita akan memperlajari benda tersebut, dari mulai jenisnya dan sifatsifat dari masing masing cermin. Bentuk cermin yang kita  jumpai setiap hari, sangatlah beragam. 

Secara garis besar cermin terbagi menjadi dua kelompok besar, yaitu:
Cermin datar : mempunyai permukaan berbentk bidang datar
Cermin lengkung : mempunyai permukaan pantul berbentuk lengkung (bagian dari permukaan bola)
Cermin lengkung terbagi menjadi dua, yaitu :   

• Cermin cekung : memiliki permukaan pemantul yang bentuknya melengkung atau membentuk cekungan. bersifat mengumpulkan sinar pantul atau konvergen.

• Cermin cembung : memiliki sifat divergen (menyebar) cahaya.

Cermin Datar
Ketika kamu bercermin, maka akan ada bayanganmu di belakang cermin dengan posisi berhadap-hadapan denganmu seakan kembaran. Akan tetapi, posisi tangan kanan mu berubah menjadi tangan kiri, telinga kirimu menjadi telingan kanan, begitu juga anggota tubuhmu yang lainya. Mengapa demikian?

Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah sebagai berikut:
a.  Bayangannya maya.
b.  Bayangannya sama tegak dengan bendanya.
c.  Bayangannya sama besar dengan bendanya.
d.  Bayangannya sama tinggi dengan bendanya.
Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar
Garis normal pada cermin datar adalah garis yang melalui titik jatuh sinar dan tegak lurus bidang cermin.
Pemantulan Berkas Cahaya yang Datang Sejajar
Berkas cahaya yang datang sejajar yang jatuh pada cermin datar akan dipantulkan sejajar pula.

Pemantulan Berkas Cahaya yang Menyebar (Divergen)
 Berkas cahaya yang datang menyebar yang jatuh pada cermin datar akan dipantulkan menyebar pula.

    Proses Pembentukan Bayangan Pada Cermin Datar
        Ketika kamu bercermin, bayanganmu tidak pernah dapat dipegang     atau ditangkap dengan layar. Sifat bayangan seperti itu disebut bayangan     maya atau bayangan semu. Bayangan maya selalu terletak di belakang     cermin. Bayangan terbentuk karena sinar-sinar pantul yang teratur pada     cermin. Dengan demikian, dapatkah kamu menentukan sifat-sifat bayangan     pada cermin datar?
        

Keteraturan berkas sinar yang di pantulkan cermin datar dapat digunakan untuk menentukan gambar bayangan secara geometris dengan menggambarkan sinar datang dan sinar pantulnya. Cara menggambar bayangan dengan perjalanan cahaya adalah sebagai berikut:
    1. Buatlah dua berkas sinar datang dengan membuat garis lurus ke     permukaan cermin di     bagian atas benda dan di bagian bawah benda.
    2. Buatlah berkas sinar pantul (dengan menggunakan garis lurus     terputusputus) dengan menerapkan     hukum pemantulan cahaya, yaitu     sudut datang sama dengan sudut pantul.
    3. Perpanjang berkas sinar pantul hingga bertemu pada satu titik.
    4. Pertemuan titik itu adalah bayangan dari benda tersebut (A' B').
    5. Bayangan yang terbentuk adalah hasil perpotongan perpanjangan berkas     sinar pantul atau sinar maya.