Materi OSN IPA 7. Cahaya dan Optika

Bagian 1: Cahaya

A. Pengertian Cahaya

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia (cahaya tampak). Panjang gelombang cahaya tampak: 380–750 nm (violet 380 nm hingga merah 750 nm).

B. Sifat-sifat Cahaya

Merambat lurus (dalam medium homogen) → bukti: terbentuknya bayangan.
Dapat dipantulkan (refleksi).
Dapat dibiaskan (refraksi).
Merupakan gelombang transversal → dapat mengalami polarisasi.
Mengalami interferensi dan difraksi (bukti sifat gelombang).
Memiliki energi (teori foton – efek fotolistrik).

C. Kecepatan Cahaya

Di ruang hampa ( $c$ ): $2, 99792458 \times 10^{8} m/s \approx 3 \times 10^{8} m/s$ .
Di medium lain lebih lambat: $v = c / n$ , dengan $n$ = indeks bias medium.
Indeks bias ( $n$ ) = perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan di medium: $n = c / v$ . Indeks bias air = 4/3 ≈ 1,33; kaca = 1,5–1,9.

Penerapan biologi: Kecepatan cahaya di dalam media biologis (misal, jaringan mata, lensa mata) lebih lambat, menyebabkan pembiasan.

Bagian 2: Optik Geometrik

Optik geometrik mempelajari perambatan cahaya sebagai sinar garis lurus, dengan hukum pemantulan dan pembiasan.

A. Hukum Pemantulan (Refleksi)

Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang.
Sudut datang ( $i$ ) = sudut pantul ( $r$ ).

Jenis pemantulan:

Pemantulan teratur (pada cermin, permukaan rata) → menghasilkan bayangan jelas.
Pemantulan difus (pada permukaan kasar, kertas, batu) → cahaya dipantulkan ke segala arah, mata dapat melihat benda dari berbagai sudut.

Cermin Datar

Bayangan: tegak, sama besar, maya (di belakang cermin), jarak bayangan = jarak benda.
Lebar minimum cermin untuk melihat seluruh badan = setengah tinggi badan.

Cermin Lengkung (Cekung dan Cembung)

Rumus cermin (sama untuk cekung dan cembung):

\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s^{'}}

dengan perjanjian tanda (kesepakatan):

$f$ positif untuk cermin cekung, negatif untuk cembung.
$s$ positif (benda di depan cermin).
$s^{'}$ positif jika bayangan nyata (di depan cermin), negatif jika maya (di belakang cermin).

Perbesaran: $M = ∣ s^{'} / s ∣ = h^{'} / h$ . Tanda negatif menunjukkan bayangan terbalik.

Cermin	Sifat Bayangan (bervariasi)	Contoh
Cekung	Bisa nyata/terbalik/diperbesar (benda di ruang II) atau maya/tegak/diperbesar (benda di ruang I)	Reflektor lampu sorot, antariksa teleskop
Cembung	Seluruh bayangan maya, tegak, diperkecil	Kaca spion mobil (sudut pandang luas)

B. Hukum Pembiasan (Refraksi) – Hukum Snellius

Bila cahaya melewati batas dua medium indeks bias berbeda (misal udara ke air):

n_{1} \sin θ_{1} = n_{2} \sin θ_{2}

$θ_{1}$ = sudut datang di medium 1, $θ_{2}$ = sudut bias di medium 2.
Jika $n_{2} > n_{1}$ (ke medium rapat), sinar dibiaskan mendekati garis normal ( $θ_{2} < θ_{1}$ ).
Jika $n_{2} < n_{1}$ , sinar menjauhi garis normal.

Sudut kritis ( $i_{c}$ ) terjadi saat sinar dari rapat ke renggang dan $θ_{2} = 90^{\circ}$ :

\sin i_{c} = \frac{n_{2}}{n_{1}}

Jika sudut datang $> i_{c}$ , terjadi pemantulan internal sempurna. Contoh: serat optik (endoskop, komunikasi), hikmah air (gelembung), berlian berkilau.

Lensa (Tipis)

Rumus pembuat lensa:

\frac{1}{f} = (n - 1) (\frac{1}{R_{1}} - \frac{1}{R_{2}})

$R_{1}, R_{2}$ jari-jari kelengkungan, bertanda positif untuk cembung, negatif untuk cekung.

Rumus lensa tipis:

\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s^{'}}

Perjanjian tanda (umum):

$f$ positif untuk lensa cembung (konvergen), negatif untuk cekung (divergen).
$s$ positif (benda nyata).
$s^{'}$ positif untuk bayangan nyata (di belakang lensa), negatif untuk maya (di depan lensa).

Lensa	Sifat Bayangan	Contoh
Cembung (konvergen)	Mengumpulkan sinar, bisa nyata/terbalik atau maya/tegak	Kacamata hipermetropi, lup, mikroskop
Cekung (divergen)	Menyebarkan sinar, bayangan selalu maya, tegak, diperkecil	Kacamata miopi

Aplikasi biologi: Pembiasan cahaya di kornea dan lensa mata (dibahas di bagian mata). Indeks bias humor aquos dan vitreus juga penting.

Bagian 3: Optik Fisik

Optik fisik mempelajari perilaku cahaya sebagai gelombang, terutama interferensi, difraksi, dan polarisasi.

A. Interferensi Cahaya

Perpaduan dua gelombang cahaya koheren (sama frekuensi dan beda fase tetap). Jika sefase (bedau lintasan = $0, λ, 2 λ, . . .$ ) → interferensi konstruktif (terang). Jika berlawanan fase (setengah gelombang) → destruktif (gelap).

Contoh: Celah ganda Young (Thomas Young membuktikan sifat gelombang cahaya). Pola terang-gelap diamati. Digunakan dalam interferometri untuk pengukuran presisi.

Aplikasi biologi: Interferometri digunakan dalam mikroskop interferensi fase untuk mengamati sel hidup tanpa pewarnaan (membedakan ketebalan dan indeks bias sel).

B. Difraksi Cahaya

Lenturan cahaya saat melewati celah sempit (ukuran orde panjang gelombang). Pola difraksi berupa pita terang dan gelap.

Contoh: Difraksi oleh kisi (grating) – digunakan dalam spektroskop.

Aplikasi biologi: Difraksi sinar-X untuk menentukan struktur molekul (misal, struktur DNA oleh Franklin, Watson, Crick). Mikroskop elektron menggunakan prinsip difraksi (bukan dengan cahaya tampak).

C. Polarisasi Cahaya

Cahaya alam (matahari, lampu) tidak terpolarisasi: vektor medan listrik berosilasi di semua arah tegak lurus rambat. Polarisasi membatasi osilasi pada satu arah bidang.

Metode polarisasi:

Penyerapan selektif (filter polaroid) – pada kacamata hitam, layar LCD.
Pemantulan – cahaya pantul dari permukaan horisontal (air, jalan) terpolarisasi horizontal. Kacamata polaroid mengurangi silau.
Pembiasan ganda (birefringence) pada kristal (kalsit) → menghasilkan dua sinar terpolarisasi saling tegak lurus.

Aplikasi biologi:

Mikroskop polarisasi: untuk mengamati struktur kristal (misal, kristal kalsium oksalat pada sel tumbuhan, serabut kolagen, otot).
Lebah dan serangga melihat polarisasi cahaya matahari di langit untuk navigasi (menentukan arah matahari walau tertutup awan).
Mata cumi-cumi mengandung fotoreseptor peka polarisasi.

Bagian 4: Alat-Alat Optik

A. Mata (dibahas di bagian tersendiri)

B. Kamera (analogi dengan mata)

Lensa cembung → membentuk bayangan nyata, terbalik, diperkecil di film/sensor CCD.
Diafragma (bukaan) mengatur intensitas cahaya (seperti pupil mata).
Shutter mengatur waktu eksposur.

C. Lup (Kaca pembesar)

Lensa cembung. Mata melihat bayangan maya, tegak, diperbesar (benda di antara fokus dan lensa).
Perbesaran: $M = \frac{25 cm}{f}$ (untuk mata rileks, bayangan di jauh tak hingga).

D. Mikroskop

Dua lensa cembung: objektif (fokus pendek, menghasilkan bayangan nyata, terbalik, diperbesar) dan okuler (sebagai lup untuk bayangan dari objektif). Perbesaran total = $M_{o b} \times M_{o k}$ .

Mikroskop dalam biologi: mengamati sel, bakteri, jaringan. Perkembangan: mikroskop fluoresensi, konfokal, elektron.

E. Teropong (Teleskop)

Teropong bintang (astronomi) : lensa objektif (fokus panjang), okuler (fokus pendek). Bayangan akhir terbalik.
Teropong bumi (prisma) : menggunakan prisma untuk membalikkan bayangan agar tegak.
Teropong medan (binokuler) : dua lensa dengan prisma, digunakan untuk pengamatan satwa liar.

F. Serat Optik (Endoskop)

Prinsip pemantulan internal sempurna. Digunakan untuk melihat organ dalam (lambung, usus, sendi) tanpa operasi besar. Berkabel serat optik fleksibel mengirim cahaya dan gambar.

G. Laser

(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – sumber cahaya koheren (satu frekuensi, sefase). Aplikasi: bedah laser (koreksi mata LASIK, operasi retina), mikroskop confocal, flow cytometry, terapi fotodinamik.

Bagian 5: Mata dan Mekanisme Kerja Mata

A. Anatomi Mata Manusia

Bagian	Fungsi
Sklera	lapisan putih keras pelindung.
Kornea	transparan, membiaskan cahaya (indeks bias ~1,38).
Humor akuos	cairan di bilik anterior, memberi tekanan intraokular.
Iris	diafragma berwarna, mengatur ukuran pupil.
Pupil	lubang tempat cahaya masuk.
Lensa kristalina	lensa bikonveks fleksibel (indeks bias ~1,44).
Ligamen zonula (Zinn)	menggantung lensa, diatur oleh otot siliar.
Humor vitreus	gel transparan, menjaga bentuk bola mata.
Retina	lapisan peka cahaya (sel batang dan kerucut).
Makula lutea	bercak kuning tempat ketajaman tertinggi (fovea sentralis).
Nervus optikus	mengirim impuls ke otak.

B. Mekanisme Pembentukan Bayangan

Cahaya masuk melalui kornea (pembiasan utama, 2/3 total kekuatan bias).
Melalui pupil yang ukurannya diatur oleh iris.
Dibiaskan lagi oleh lensa (akomodasi).
Bayangan jatuh di retina: nyata, terbalik, diperkecil.
Otak membalikkan bayangan secara persepsi.

C. Akomodasi Mata

Kemampuan lensa untuk mengubah kecembungan (daya bias) agar fokus jelas pada jarak berbeda.

Akomodasi maksimal: lensa paling cembung → melihat benda sangat dekat (titik dekat, punctum proximum). Normal: 10–25 cm (makin bertambah usia menjauh).
Relaksasi (tanpa akomodasi): lensa paling pipih → melihat benda jauh (titik jauh, punctum remotum, normal = ~6 m hingga tak terhingga).

Rumus daya akomodasi: $P = \frac{1}{f}$ (dioptri, D), $f$ dalam meter.

D. Gangguan Refraksi Mata dan Kacamata

Gangguan	Penyebab	Fokus bayangan	Koreksi
Miopi (rabun jauh)	Bola mata terlalu panjang/ daya bias terlalu kuat	Bayangan benda jauh jatuh di depan retina	Lensa divergen (cekung)
Hipermetropi (rabun dekat)	Bola mata pendek/ daya bias kurang	Bayangan benda dekat jatuh di belakang retina	Lensa konvergen (cembung)
Astigmatisme	Kelengkungan kornea (atau lensa) tidak sferis (elipsoid)	Dua titik fokus berbeda	Lensa silinder
Presbiopi (mata tua)	Lensa mengeras, akomodasi melemah (usia >40 tahun)	Titik dekat menjauh	Kacamata bifokal / progresif

E. Sel Fotoreseptor Retina

Sifat	Sel Batang (Rod)	Sel Kerucut (Cone)
Jumlah (manusia)	~120 juta	~6 juta
Letak	Tepi retina, tidak ada di fovea	Terbanyak di fovea
Pigmen	Rhodopsin (peka cahaya redup)	Opsin + fotopigmen (merah, hijau, biru)
Sensitivitas	Sangat tinggi (malam)	Rendah (butuh cahaya terang)
Resolusi (ketajaman)	Rendah	Tinggi
Warna	Tidak	Ya (trichromatik: RGB)

F. Jalur Sinyal Visual

Fotoreseptor hiperpolarisasi oleh cahaya (unik karena tanpa cahaya, sel batang/kerucut dalam keadaan depolarisasi melepas neurotransmitter).
Sinyal → sel bipolar → sel ganglion → akson membentuk saraf optikus → kiasma optikus → traktus optikus → talamus (korpus genikulatum lateral) → korteks visual oksipital.

G. Buta Warna

Disebabkan kekurangan satu atau lebih fotopigmen kerucut.

Dikromasi: hanya dua kerucut (merah-hijau paling umum, bawaan kromosom X – lebih sering pria).
Monokromasi: sangat jarang, hanya lihat abu-abu.

H. Adaptasi Gelap dan Terang

Adaptasi gelap: saat dari terang ke gelap, batang dan kerucut butuh waktu (sampai 30 menit) untuk meregenerasi rhodopsin.
Adaptasi terang: cepat (beberapa detik).

Soal HOTS

Soal Nomor 1

Haris tidak dapat melihat pemandangan dengan jelas seperti kebanyakan temannya. Saat membaca, Haris selalu menempatkan obyek bacaan pada jarak yang sangat dekat (kurang dari 25 cm) dari matanya. Setelah diobservasi, ternyata mata Haris memiliki titik jauh 4 m. Lensa kaca mata yang sebaiknya digunakan Haris agar dapat melihat normal adalah ....

A. lensa cembung dengan panjang fokus 4 m
B. lensa cembung dengan kekuatan 0,25 dioptri
C. lensa cekung dengan kekuatan -4 dioptri
D. lensa cekung dengan panjang fokus 400 cm

(Sumber: soal nomor 46, halaman 12)

Soal Nomor 2

Sebuah lensa cembung memiliki panjang fokus 10 cm. Sebuah benda kecil ditempatkan pada jarak 5 cm di depan lensa itu. Bayangan benda yang dibentuk oleh lensa tersebut ….

A. bersifat nyata dan berada pada jarak 10 cm di belakang lensa
B. bersifat maya dan berada pada jarak 10 cm di depan lensa
C. bersifat maya dan berada pada jarak 3,33 cm di depan lensa
D. bersifat nyata dan berada pada jarak 3,33 cm di belakang lensa

(Sumber: soal nomor 44, halaman 11)

Soal Nomor 3

Seberkas laser merah dengan panjang gelombang l dan frekuensi f merambat dari udara memasuki medium transparan dengan indeks bias 5/3. Saat di medium transparan tersebut, panjang gelombang, frekuensi dan cepat rambat dinyatakan berturut-turut sebagai lₘ, fₘ, dan vₘ. Pernyataan yang tepat mengenai perambatan berkas laser itu pada medium transparan tersebut adalah ....

A. fₘ < f dan vₘ < l f
B. lₘ > l dan vₘ < l f
C. lₘ > l dan fₘ > f
D. vₘ < l f dan lₘ < l

(Sumber: soal nomor 45, halaman 12)

Soal Nomor 4

Dua buah jarum berdiri tegak di depan sebuah lensa. Setiap jarum berjarak 1 m terhadap lensa dan jarak antar jarum 1,2 cm. Jika kuat lensa itu –5 dioptri, jarak antar kedua bayangan jarum adalah … cm.

A. 0,20
B. 0,25
C. 0,30
D. 0,35

(Sumber: soal nomor 8, halaman 33, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 5

Seberkas cahaya putih merambat di udara, kemudian menembus sebuah kaca planparalel dengan sudut datang tidak nol, selanjutnya keluar ke udara.

(1) Cahaya keluar dari kaca planparalel dalam keadaan terurai dalam banyak warna.
(2) Arah rambat cahaya yang masuk ke kaca planparalel dan keluar dari kaca planparalel saling sejajar.
(3) Panjang gelombang cahaya di udara dan di dalam kaca planparalel tidak berbeda.
(4) Di dalam kaca planparalel cahaya terurai dalam banyak warna.

Pernyataan yang benar adalah ….

A. (1), (2), dan (3)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)

(Sumber: soal nomor 18, halaman 36, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 6

Dua cermin divergen A dan B disusun saling berhadapan, sehingga sumbu keduanya segaris. Panjang fokus kedua cermin tidak sama. Sebuah benda ditaruh tepat di tengah-tengah di antara kedua cermin. Besar bayangan oleh cermin A 0,5 kali besar benda. Jika besar bayangan oleh cermin B 1,6 kali besar bayangan oleh cermin A, panjang fokus cermin B sama dengan … kali panjang fokus cermin A.

(Sumber: soal nomor 29, halaman 38, PAKETA FISIKA – isian singkat)

Soal Nomor 7

Dari kejauhan sebuah benda bergerak konstan 10 cm/s mendekati sebuah cermin konvergen dengan panjang fokal cermin 20 cm. Pada t = 0 jarak benda ke cermin 60 cm. Jika dinyatakan bahwa:

bayangan benda bergerak mendekati cermin,
pada t = 0 bayangan benda terbentuk 30 cm di depan cermin,
pada t < 4 detik bayangan benda tampak pada cermin,
pada t > 4 detik bayangan benda tampak pada cermin,

pernyataan yang benar adalah ….

A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 1, 2, 3, dan 4

*(Sumber: soal nomor 29, halaman 47-48, TIPE-2)*

Soal Nomor 8

Seorang dokter menyatakan bahwa lensa mata pasiennya tidak rata di semua bagian, sehingga sinar sejajar tidak dibiaskan dengan kekuatan yang sama. Kelainan ini dapat diperbaiki dengan memakai kacamata berlensa silindris. Pasien tersebut mengalami kelainan mata yang disebut ....

A. miopi
B. hipermetropi
C. astigmatisma
D. presbiopi

*(Sumber: soal nomor 3, halaman 39-40, TIPE-1)*

Soal Nomor 9

Bayangan akhir yang dihasilkan sebuah teropong bintang bersifat sama tegak dengan benda.

SEBAB

Bayangan akhir yang dihasilkan sebuah teropong bintang bersifat maya.

A. Keduanya Benar dan berhubungan
B. Keduanya Benar tetapi tidak berhubungan
C. Salah satu benar
D. Keduanya salah

*(Sumber: soal nomor 39, halaman 50, SEBAB-AKIBAT)*

Soal Nomor 10

Gelombang cahaya putih merupakan gabungan banyak gelombang cahaya dengan berbagai panjang gelombang.

SEBAB

Cepat rambat gelombang cahaya di udara tidak bergantung pada panjang gelombang.

A. Keduanya Benar dan berhubungan
B. Keduanya Benar tetapi tidak berhubungan
C. Salah satu benar
D. Keduanya salah

*(Sumber: soal nomor 24, halaman 37, SEBAB-AKIBAT)*

Soal Nomor 11

Urutan warna pelangi dari atas ke bawah adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Berarti, di dalam air ....

A. cahaya merah merambat sama cepat dengan cahaya biru
B. cahaya kuning merambat lebih cepat dari cahaya hijau
C. cahaya nila merambat lebih lambat dari cahaya ungu
D. panjang gelombang cahaya ungu lebih besar dari panjang gelombangnya di udara

(Sumber: soal nomor 28, halaman 61, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 12

Seseorang dapat membaca buku dengan baik pada jarak 50 cm. Jika jarak baca normal 30 cm, orang itu membutuhkan kacamata baca berkekuatan ... dioptri.

A. -1,33
B. -0,75
C. +0,75
D. +1,33

(Sumber: soal nomor 29, halaman 61, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 13

Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan sebuah lensa konvergen dengan jarak fokus 5 cm. Sebuah cermin konvergen dengan jarak fokus 5 cm ditaruh 5 cm di belakang lensa itu. Bayangan akhir benda terbentuk pada posisi ....

A. 5 cm di depan lensa
B. 2,5 cm di belakang cermin
C. 5 cm di depan cermin
D. 2,5 cm di belakang lensa

*(Sumber: soal nomor 30, halaman 61-62, Kumpulan Soal OSN)*

Soal Nomor 14

Bayangan benda yang dibentuk oleh sebuah cermin konvergen ….

A. selalu nyata
B. maya, jika benda di titik fokus cermin
C. sebesar benda, jika benda di titik fokus cermin
D. nyata, jika benda sangat jauh dari cermin

(Sumber: soal nomor 10, halaman 66, Soal Cadangan)

Soal MOTS

1. Sebuah benda diletakkan pada titik pusat kelengkungan sebuah cermin cekung. Bayangan yang terbentuk memiliki sifat-sifat ....
A. Tegak, diperbesar, maya
B. Tegak, diperbesar, maya
C. Terbalik, diperkecil, maya
D. Terbalik, sama besar, nyata

2. Dengan bantuan alat-alat optik, mata dapat melihat dengan lebih jelas, karena ....
A. bayangan objek yang teramati melalui alat optik lebih besar dari objek yang sesungguhnya
B. bayangan objek yang teramati melalui alat optik lebih terang dari objek yang sesungguhnya
C. bayangan objek yang teramati melalui alat optik lebih dekat dari objek yang sesungguhnya
D. sudut pandang mata dengan menggunakan alat optik lebih besar dari sudut pandang mata tanpa menggunakan alat-alat optik

3. Dua lensa masing-masing mempunyai jarak fokus 10 cm, dan -10 cm, disusun dengan sumbu optiknya terletak pada satu garis lurus. Jarak antara lensa pertama dengan lensa kedua adalah 4 cm. Jika sinar matahari memasuki lensa pertama, maka posisi bayangan akhir matahari yang dibentuk susunan lensa tersebut, berada pada jarak ... di belakang lensa kedua.
(Soal tidak memiliki pilihan)

4. Bayangan suatu benda oleh sebuah cermin lengkung berjari-jari 40 cm adalah sama tegak dengan benda dan memiliki perbesaran sebesar 0,4. Jenis cermin dan jarak antara benda dengan cermin tersebut adalah ....
A. cekung, 30 cm
B. cekung, 140 cm
C. cembung, 30 cm
D. cembung, 140 cm

5. Jika mata normal dianggap memiliki titik jauh tak hingga dan titik dekat 25 cm, maka seseorang yang tidak memerlukan kaca mata untuk melihat jauh dan memerlukan kaca mata +2 dioptri untuk membaca memiliki ....
A. titik jauh 25 cm dan titik dekat 50 cm
B. titik jauh 50 cm, titik dekat tak hingga
C. titik jauh 50 cm, titik dekat 25 cm
D. titik jauh tak hingga, titik dekat 50 cm

6. Sebuah wadah memiliki tutup dari bahan tembus pandang dengan tebal √3 cm. Wadah itu diisi penuh air (indeks bias 4/3). Seberkas cahaya laser diarahkan dari udara (indeks bias 1) ke tutup wadah dengan sudut datang tertentu. Cahaya laser itu menembus tutup wadah dan keluar ke air dengan sudut bias 60°. Jika panjang lintasan cahaya laser itu di dalam tutup wadah 2 cm, indeks bias tutup wadah sama dengan ...
(Soal tidak memiliki pilihan)

7. Pelangi terbentuk karena cahaya matahari dibiaskan oleh butir-butir air hujan. Manakah dari warna cahaya berikut yang memiliki panjang gelombang paling besar?
A. Kuning
B. Hijau
C. Biru
D. Ungu

8. Sinar matahari dapat merambat sampai ke bumi meski di ruang angkasa antara matahari dan bumi relatif hampa. Hal ini terjadi karena...
A. sinar matahari mempunyai intensitas yang tinggi
B. sinar matahari dapat merambat tanpa medium
C. sinar matahari mengalami pemantulan sebelum sampai ke bumi
D. sinar matahari mengalami pembiasan sebelum sampai ke bumi

9. Seorang anak mengamati pita-pita warna yang terlihat di permukaan gelembung sabun. Pita-pita warna ini terbentuk karena peristiwa ... cahaya di permukaan gelembung sabun.
A. refleksi difus
B. refleksi spekular
C. interferensi
D. difraksi

10. Pada peristiwa pemantulan baur/difus, seberkas sinar datang dipantulkan dengan sudut yang ....
A. lebih besar dari sudut datang
B. lebih kecil dari sudut datang
C. beragam
D. sama dengan sudut datang

11. Sebuah lensa cembung memiliki panjang fokus 15 cm. Di depan lensa tersebut diletakkan benda pada jarak 10 cm. Bayangan benda terbentuk ....
A. 30 cm di depan lensa dan bersifat maya
B. 30 cm di belakang lensa dan bersifat nyata
C. 6 cm di depan lensa dan bersifat maya
D. 6 cm di belakang lensa dan bersifat nyata

12. Tetesan minyak di permukaan air nampak berwarna-warni, karena peristiwa ....
a. interferensi cahaya
b. polarisasi cahaya
c. dispersi cahaya
d. difraksi cahaya

13. Sebuah lensa konvergen yang panjang fokusnya f dapat menghasilkan bayangan terbalik dan sama besar, jika benda itu berada pada jarak S dengan ....
a. S = ~
b. F < S < 2f
c. S = 2f
d. S > 2f

14. Fungsi kacamata bagi mata miopi (rabun jauh) adalah ....
a. mengkonvergenkan sinar sejajar agar lensa mata dapat memfokuskannya di retina mata
b. mengkonvergenkan sinar sejajar agar oleh lensa mata dapat memfokuskannya di depan retina mata
c. mengdivergenkan sinar sejajar agar oleh lensa mata dapat memfokuskannya di retina mata
d. mengdivergenkan sinar sejajar agar oleh lensa mata dapat memfokuskannya di belakang retina mata

15. Sebuah benda diletakkan 15 cm di depan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 1 cm sehingga terbentuk bayangan yang bersifat ....
a. maya, tegak diperbesar
b. maya, tegak, diperkecil
c. nyata, terbalik, diperkecil
d. nyata, tegak, diperbesar

16. Lensa dengan kekuatan 10 dioptri memiliki panjang fokus ....
a. 1 cm
b. 10 cm
c. 100 cm
d. 1000 cm

17. Berikut ini pernyataan mengenai sifat bayangan pada cermin.

selalu menghasilkan bayangan nyata
mengumpulkan cahaya
bisa menghasilkan bayangan yang sama tegak dengan benda
bisa menghasilkan bayangan maya
Pernyataan yang salah mengenai sifat bayangan pada cermin cekung adalah ....
a. 1
b. 2
c. 3
d. 4

18. Dua buah lensa yang masing-masing berkekuatan 10 diopteri disusun berurutan, lensa kedua ditaruh 20 cm di belakang lensa pertama. Susunan lensa ini akan ....
a. memfokuskan sinar matahari yang datang padanya
(Soal tidak memiliki pilihan lengkap)

19. Dua sinar datang dari udara ke sisi prisma yang terbuat dari bahan berindeks bias 1,4 seperti pada gambar. Setelah keluar dari prisma kedua sinar itu ....
a. sejajar pada arah yang sama dengan arah sinar datang
b. sejajar pada arah berbeda dari sinar datang
c. bertemu di suatu titik tertentu
d. tidak akan bertemu

20. Perbesaran sebuah mikroskop 200 kali. Panjang fokus lensa obyektif dan okuler berturut-turut adalah 6 mm dan 5 mm. Jarak antara kedua lensa tersebut adalah ....
a. 20 cm
b. 24 cm
c. 10 cm
d. 12 cm

21. Objek yang diamati dengan menggunakan mikroskop adalah ....
a. benda-benda renik yang tembus cahaya
b. benda-benda renik yang tidak tembus cahaya
c. benda-benda renik yang menyerap cahaya
d. benda-benda renik yang memantulkan cahaya

22. Bayangan yang dihasilkan oleh sebuah cermin cekung memiliki sifat . . .
A. tegak diperbesar
B. tegak kadang besar
C. terbalik diperkecil
D. tegak kadang diperkecil

23. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik dengan rentang frekuensi tertentu. Warna-warna cahaya berikut yang tersusun teratur dari frekuensi yang rendah adalah . . .
A. merah - jingga - kuning - hijau - biru - violet
B. merah - kuning - jingga - hijau - biru - violet
C. merah - jingga - kuning - hijau - violet - biru
D. merah - kuning - jingga - hijau - violet - biru

24. Sebuah benda diletakkan diantara dua buah cermin datar yang disusun membentuk sudut α dan menghasilkan sejumlah bayangan. Jika sudut cermin dibuat 2 kali lebih besar ternyata bayangannya berkurang 12 buah. Maka nilai α adalah . . .
A. 10°
B. 15°
C. 20°
D. 25°

25. Laser disinarkan pada air yang diberi serbuk kapur dengan sudut datang 45°. Berkas laser terlihat mengalami pembelokan pada sudut 30° terhadap normal. Nilai indeks bias air yang berisi serbuk kapur tersebut adalah . . .
A. 2√2
B. ½√2
C. √2
D. √½

26. Berkilau nya permukaan CD (Compact Disc) saat disinari merupakan peristiwa . . .
A. pemantulan
B. pembiasan
C. interferensi
D. difraksi

27. Pada sistem mikroskop terdapat dua lensa utama yaitu
A. lensa okuler dan teleskop
B. lensa obyektif dan okuler
C. top dan lensa okuler
D. loop dan teleskop

28. Dua buah lensa konvergen tipo tersusun sejajar dengan jarak 20 cm. Fokus lensa pertama dan kedua masing-masing adalah 10 cm dan 30 cm. Sebuah benda diletakkan pada jarak 50 cm sebelum lensa pertama. Jarak bayangan akhir terhadap lensa pertama dan perbesaran bayangan terhadap benda adalah.
A. 6 cm dan 0,6 x
B. 14 cm dan 0,6 x
C. 6 cm dan 2,4 x
D. 14 cm dan 2,4 x

29. Seorang memerlukan kaca mata berlensa positif untuk dapat membaca dengan jelas. Hal ini berarti jika tanpa kaca mata
A. letak bayangan berubah-ubah
B. letak bayangan di depan retina
C. letak bayangan di belakang retina
D. letak bayangan di retina

30. Dona sedang menyelam di kolam renang pada kedalaman 0,5 m dari permukaan air, sementara Tutu yang berada di atas papan loncat kolam renang 3,5 m di atas permukaan air. Jika diketahui n = 1 dan n = 4,5, maka jarak antara Dona dan Tutu menurut Dona adalah.
A. 3,5 m
B. 4 m
C. 4,5 m
D. 5,3 m

31. Sebuah lensa konvergen membentuk bayangan dengan perbesaran - 2/3. Jika panjang fokus lensa +10 cm, maka sifat bayangan yang terbentuk adalah ... .
A. nyata, terbalik, diperkecil dan berada pada jarak 50 cm di belakang lensa
B. nyata, terbalik, diperkecil dan berada pada jarak - 50 cm di depan lensa
C. maya, terbalik, diperkecil dan berada pada jarak + 25 cm di belakang lensa
D. maya, terbalik, diperkecil dan berada pada jarak - 25 cm di depan lensa

32. Titik dekat seorang penderita hipermetrop adalah 2 m. Agar dapat melihat seperti orang bermata normal maka orang tersebut perlu menggunakan kacamata berkeuatan ... .
A. - 1,5 Dioptri
B. - 2,5 Dioptri
C. + 3,5 Dioptri
D. + 4,5 Dioptri

33. Cahaya dapat merambat di ruang hampa maupun di dalam medium, karena cahaya termasuk gelombang ....
A. transversal
B. longitudinal
C. mekanik
D. elektromagnetik

34. Cermin cembung dipilih sebagai kaca spion pada kendaraan bermotor, karena sifat bayangan yang dihasilkannya selalu ... .
A. nyata, tegak, diperkecil
B. nyata, tegak, diperbesar
C. maya, tegak, diperkecil
D. maya, tegak, diperbesar

35. Sebuah cermin datar diletakkan 35 cm di belakang lensa konvergen. Panjang fokus lensa konvergen 20 cm. Jika sebuah benda diletakkan 40 cm di depan lensa, maka bayangan akhir ... .
A. berada 80 cm di depan lensa
B. lebih kecil dibandingkan dengan benda
C. sama besar dibandingkan dengan benda
D. bersifat maya

36. Dua buah cermin datar disusun membentuk sudut 120° seperti ditunjukkan gambar. Seberkas cahaya datang membentuk sudut datang 65° terhadap cermin pertama. Besar sudut antara sinar datang dengan sinar pantul pada cermin kedua adalah ... .
A. 130°
B. 110°
C. 55°
D. 35°

37. Benda berada 12 cm di depan cermin cembung yang berjari-jari 6 cm. Sifat bayangan yang dihasilkan adalah ....
A. nyata, terbalik pada jarak 12 cm
B. nyata, tegak pada jarak 4 cm
C. maya, tegak pada jarak 2,4 cm
D. maya, terbalik pada jarak 6 cm

38. Mata dapat melihat sebuah benda apabila terbentuk bayangan tepat di retina dengan sifat bayangan ....
A. maya, tegak, diperbesar
B. maya, terbalik, diperkecil
C. nyata, terbalik, diperkecil
D. nyata, tegak, diperkecil

39. Jika panjang gelombang cahaya dari sebuah sumber tertentu dalam medium dengan indeks bias 1,5 adalah 4800 Å, berapakah panjang gelombang cahaya tersebut jika merambat dalam medium dengan indeks bias 1,2 ?
A. 6000 Å
B. 6400 Å
C. 7200 Å
D. 8000 Å

40. Interferensi cahaya yang saling melemahkan dapat dihasilkan oleh sumber koheren dengan perbedaan jarak antara sumber cahaya dan titik interferensi sebesar . . .
A. kelipatan genap dari setengah panjang gelombangnya
B. kelipatan ganjil dari setengah gelombangnya
C. kelipatan genap dari seperempat panjang gelombangnya
D. kelipatan ganjil dari seperempat panjang gelombangnya

41. Urutan warna berdasarkan frekuensi dari yang rendah ke yang tinggi adalah ...
A. ungu, biru, hijau, kuning
B. merah, kuning, biru, hijau
C. merah, jingga, hijau, ungu
D. merah, kuning, jingga, ungu

42. Jika sebuah benda gelap dan tak tembus cahaya disinari oleh sumber cahaya yang lebih besar dari benda itu, maka terjadi...
A. bayang-bayang inti sama besar dengan bayang-bayang tambahan
B. bayang-bayang inti lebih besar dari bayang-bayang tambahan
C. bayang-bayang tambahan lebih besar dari pada bayang-bayang inti
D. bayang-bayang inti saja

43. Bila sebuah benda nyata diletakkan tegak di depan sebuah cermin cekung pada jarak lebih besar dari jari-jari kelengkungan cermin cekung itu, maka bayangan yang terbentuk bersifat ...
A. nyata, terbalik, diperbesar
B. maya, tegak, diperbesar
C. nyata, terbalik, diperkecil
D. maya, tegak, diperkecil

44. Sebuah cermin cekung memiliki jari-jari kelengkungan 10 cm. Agar cermin itu membentuk sebuah bayangan maya dan tegak yang tingginya 5 kali tinggi benda, maka benda harus diletakkan pada jarak ...
A. 5 cm di belakang cermin cekung
B. 5 cm di depan cermin cekung
C. 4 cm di belakang cermin cekung
D. 4 cm di depan cermin cekung

45. Agar besar bayangan yang terbentuk oleh sebuah lensa konvergen sama dengan besar bendanya, maka benda tersebut harus diletakkan di depan lensa pada jarak ...
A. sembarang
B. sama dengan panjang fokus lensa
C. lebih besar dari panjang fokus lensa tapi kurang dari dua kali panjang fokus lensa
D. sama dengan dua kali panjang fokus lensa

46. Pada suatu percobaan optika diperlukan sebuah berkas sinar sejajar, sedangkan sumber cahaya yang digunakan adalah sebuah lampu yang menghasilkan berkas sinar yang menyebar ke segala arah. Untuk maksud tersebut, maka digunakan ...
A. sebuah lensa divergen yang dipasang pada jarak sembarang dari lampu
B. sebuah lensa divergen yang dipasang sedemikian rupa sehingga lampu berada di titik fokus lensa
C. sebuah lensa konvergen yang dipasang sedemikian rupa sehingga lampu berada di titik fokus lensa
D. sebuah lensa konvergen yang diletakkan pada jarak dua kali panjang fokus lensa dari lampu

BuSet April 24, 2026 Tags : IPA , OSN , SMP