Menguasai Fisika XI Semester 2: Soal Pilihan Ganda dan Pembahasan Mendalam

Menguasai Fisika XI Semester 2: Soal Pilihan Ganda dan Pembahasan Mendalam

Fisika kelas XI semester 2 membuka cakrawala pemahaman kita terhadap fenomena alam yang lebih kompleks. Materi yang disajikan seringkali melibatkan konsep-konsep abstrak dan perhitungan yang membutuhkan ketelitian. Untuk membantu Anda mempersiapkan diri menghadapi ujian dan memperdalam pemahaman, artikel ini menyajikan beberapa contoh soal pilihan ganda (PG) fisika kelas XI semester 2 beserta pembahasan rinci. Kita akan menjelajahi berbagai topik esensial, mulai dari listrik dinamis hingga gelombang dan optik.

Outline Artikel:

    Menguasai Fisika XI Semester 2: Soal Pilihan Ganda dan Pembahasan Mendalam

  1. Pendahuluan

    • Pentingnya pemahaman fisika kelas XI semester 2.
    • Manfaat latihan soal PG.
    • Gambaran umum materi yang akan dibahas.

  2. Listrik Dinamis: Arus dan Rangkaian Listrik

    • Konsep Dasar Arus Listrik dan Hambatan.
    • Hukum Ohm.
    • Rangkaian Seri dan Paralel.
    • Hukum Kirchhoff.
    • Contoh Soal PG 1: Menghitung Arus pada Rangkaian Sederhana.
    • Pembahasan Soal 1.
    • Contoh Soal PG 2: Menentukan Hambatan Ekivalen pada Rangkaian Kompleks.
    • Pembahasan Soal 2.
    • Contoh Soal PG 3: Penerapan Hukum Kirchhoff.
    • Pembahasan Soal 3.

  3. Kemagnetan

    • Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus.
    • Gaya Lorentz.
    • Induksi Elektromagnetik.
    • Hukum Faraday.
    • Contoh Soal PG 4: Menghitung Gaya Lorentz.
    • Pembahasan Soal 4.
    • Contoh Soal PG 5: Menerapkan Hukum Faraday.
    • Pembahasan Soal 5.

  4. Gelombang

    • Jenis-jenis Gelombang (Mekanik dan Elektromagnetik).
    • Sifat-sifat Gelombang (Pemantulan, Pembiasan, Difraksi, Interferensi).
    • Gelombang Berjalan dan Berdiri.
    • Contoh Soal PG 6: Menentukan Cepat Rambat Gelombang.
    • Pembahasan Soal 6.
    • Contoh Soal PG 7: Interferensi Gelombang.
    • Pembahasan Soal 7.

  5. Optik Geometri

    • Pemantulan Cahaya (Cermin Datar, Cekung, Cembung).
    • Pembiasan Cahaya (Hukum Snellius).
    • Lensa (Cembung dan Cekung).
    • Alat Optik Sederhana (Mata, Kaca Mata, Lup, Mikroskop, Teropong).
    • Contoh Soal PG 8: Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung.
    • Pembahasan Soal 8.
    • Contoh Soal PG 9: Penggunaan Alat Optik.
    • Pembahasan Soal 9.

  6. Kesimpulan

    • Rangkuman pentingnya latihan soal.
    • Tips belajar tambahan.

1. Pendahuluan

Memasuki semester genap di kelas XI, siswa fisika dihadapkan pada materi yang semakin menantang dan aplikatif. Topik-topik seperti listrik dinamis, kemagnetan, gelombang, dan optik geometris merupakan fondasi penting untuk pemahaman fisika di jenjang selanjutnya, bahkan untuk berbagai bidang ilmu dan teknologi. Menguasai konsep-konsep ini tidak hanya penting untuk meraih nilai yang baik, tetapi juga untuk membangun cara berpikir logis dan analitis.

Salah satu metode belajar yang paling efektif untuk fisika adalah dengan berlatih soal secara rutin. Soal pilihan ganda (PG) menjadi sarana yang baik untuk menguji pemahaman konsep secara cepat dan efisien. Melalui latihan soal PG, Anda dapat mengidentifikasi area yang masih lemah, membiasakan diri dengan berbagai tipe pertanyaan, dan melatih kecepatan dalam menyelesaikan soal.

Artikel ini akan menyajikan beberapa contoh soal PG fisika kelas XI semester 2 yang mencakup topik-topik kunci, disertai dengan pembahasan yang mendalam. Tujuannya adalah untuk memberikan gambaran yang jelas tentang bagaimana menerapkan konsep-konsep fisika dalam menyelesaikan masalah, serta memberikan strategi penyelesaian yang efektif.

2. Listrik Dinamis: Arus dan Rangkaian Listrik

Listrik dinamis mempelajari tentang muatan listrik yang bergerak, yang menghasilkan arus listrik. Pemahaman tentang konsep arus, tegangan, hambatan, dan bagaimana komponen-komponen ini berinteraksi dalam rangkaian adalah fundamental.

  • Konsep Dasar: Arus listrik (I) adalah laju aliran muatan listrik, diukur dalam Ampere (A). Tegangan listrik (V) adalah beda potensial antara dua titik, diukur dalam Volt (V). Hambatan listrik (R) adalah kemampuan suatu benda untuk menghambat aliran arus, diukur dalam Ohm ($Omega$).

  • Hukum Ohm: Menyatakan bahwa kuat arus listrik dalam suatu rangkaian berbanding lurus dengan beda potensial (tegangan) pada ujung-ujung rangkaian dan berbanding terbalik dengan hambatannya. Secara matematis ditulis: $V = I times R$.

  • Rangkaian Seri dan Paralel:

    • Seri: Komponen dihubungkan berurutan. Hambatan total ($Rtotal$) adalah jumlah masing-masing hambatan ($Rtotal = R_1 + R_2 + …$). Arus yang mengalir sama di setiap komponen.
    • Paralel: Komponen dihubungkan bercabang. Kebalikan dari hambatan total sama dengan jumlah kebalikan hambatan masing-masing komponen ($1/R_total = 1/R_1 + 1/R_2 + …$). Tegangan pada setiap cabang sama.

  • Hukum Kirchhoff:

    • Hukum I Kirchhoff (Hukum Arus): Jumlah arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan tersebut ($Sigma Imasuk = Sigma Ikeluar$).
    • Hukum II Kirchhoff (Hukum Tegangan): Jumlah aljabar beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup adalah nol ($Sigma V = 0$).

Contoh Soal PG 1:
Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut. Jika $R_1 = 2 , Omega$, $R_2 = 3 , Omega$, dan $R_3 = 5 , Omega$, serta tegangan sumber $V = 12 , V$, maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah…
A. 1,0 A
B. 1,2 A
C. 1,5 A
D. 2,0 A

(Asumsikan gambar rangkaian menunjukkan $R_1, R_2, R_3$ tersusun seri)

Pembahasan Soal 1:
Soal ini meminta kita menghitung kuat arus total pada rangkaian yang komponennya tersusun seri. Pertama, kita perlu menghitung hambatan total rangkaian. Karena tersusun seri, hambatan totalnya adalah jumlah dari masing-masing hambatan:
$R_total = R_1 + R_2 + R3$
$Rtotal = 2 , Omega + 3 , Omega + 5 , Omega = 10 , Omega$

Selanjutnya, kita gunakan Hukum Ohm untuk menghitung kuat arus total ($I$) yang mengalir dalam rangkaian:
$I = fracVR_total$
$I = frac12 , V10 , Omega = 1,2 , A$

Jadi, kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah 1,2 A.
Jawaban: B

Contoh Soal PG 2:
Dalam sebuah rangkaian listrik, terdapat tiga buah resistor dengan nilai hambatan masing-masing $R_1 = 4 , Omega$, $R_2 = 6 , Omega$, dan $R_3 = 12 , Omega$ yang disusun paralel. Hambatan total dari ketiga resistor tersebut adalah…
A. $1 , Omega$
B. $2 , Omega$
C. $3 , Omega$
D. $4 , Omega$

Pembahasan Soal 2:
Pada soal ini, ketiga resistor disusun secara paralel. Untuk menghitung hambatan total pada rangkaian paralel, kita menggunakan rumus:
$frac1R_total = frac1R_1 + frac1R_2 + frac1R3$
$frac1Rtotal = frac14 , Omega + frac16 , Omega + frac112 , Omega$

Untuk menjumlahkan pecahan, kita samakan penyebutnya. Kelipatan persekutuan terkecil dari 4, 6, dan 12 adalah 12.
$frac1Rtotal = frac312 , Omega + frac212 , Omega + frac112 , Omega$
$frac1Rtotal = frac3 + 2 + 112 , Omega = frac612 , Omega$

See also  Mengatur Unit Ukuran di Word 2007

Sekarang, kita balik nilainya untuk mendapatkan $Rtotal$:
$Rtotal = frac12 , Omega6 = 2 , Omega$

Jadi, hambatan total dari ketiga resistor yang disusun paralel adalah $2 , Omega$.
Jawaban: B

Contoh Soal PG 3:
Perhatikan rangkaian listrik di bawah ini. Jika $R_1 = 2 , Omega$, $R_2 = 3 , Omega$, $R_3 = 4 , Omega$, $R_4 = 5 , Omega$, $V_1 = 6 , V$, dan $V_2 = 12 , V$, maka besar dan arah arus yang mengalir melalui $R_2$ adalah…

(Asumsikan gambar rangkaian menunjukkan dua loop tertutup dengan sumber tegangan dan resistor yang terhubung sedemikian rupa sehingga Hukum Kirchhoff diperlukan untuk menyelesaikannya)

Pembahasan Soal 3:
Soal ini memerlukan penerapan Hukum Kirchhoff untuk menyelesaikannya karena rangkaiannya tidak sesederhana seri atau paralel.

  • Langkah 1: Gambar Rangkaian dan Tentukan Arah Arus (Asumsi)
    Gambarlah rangkaiannya. Tentukan arah arus yang diasumsikan mengalir di setiap cabang. Misalnya, kita asumsikan arus $I_1$ mengalir keluar dari kutub positif $V_1$ menuju percabangan, $I_2$ mengalir melalui $R_2$ dan $R_4$, serta $I_3$ mengalir melalui $R_3$ keluar dari percabangan.

  • Langkah 2: Terapkan Hukum I Kirchhoff pada Titik Percabangan
    Misalkan ada titik percabangan. Arus yang masuk adalah $I_1$, dan arus yang keluar adalah $I_2 + I_3$.
    $I_1 = I_2 + I_3$ (Persamaan 1)

  • Langkah 3: Terapkan Hukum II Kirchhoff pada Loop Tertutup
    Kita perlu menentukan dua loop tertutup.

    • Loop Kiri: Mulai dari kutub negatif $V_1$, ke kutub positif $V_1$ (menambah tegangan $V_1$), melewati $R_1$ (menambah $I_1 R_1$ jika searah loop, mengurangi jika berlawanan), melewati $R_2$ (menambah $I_2 R_2$ jika searah loop, mengurangi jika berlawanan), dan kembali ke titik awal.
      Misalkan kita menelusuri loop searah jarum jam dari titik di bawah $V_1$.
      $-V_1 + I_1 R_1 + I_2 R_2 = 0$
      $-6 , V + I_1 (2 , Omega) + I_2 (3 , Omega) = 0$
      $2 I_1 + 3 I_2 = 6$ (Persamaan 2)

    • Loop Kanan: Mulai dari titik di bawah $V_2$, ke kutub positif $V_2$ (menambah tegangan $V_2$), melewati $R_4$ (menambah $I_2 R_4$ jika searah loop, mengurangi jika berlawanan), melewati $R_3$ (menambah $I_3 R_3$ jika searah loop, mengurangi jika berlawanan), dan kembali ke titik awal.
      Misalkan kita menelusuri loop searah jarum jam dari titik di bawah $V_2$.
      $-V_2 + I_2 R_4 + I_3 R_3 = 0$
      $-12 , V + I_2 (5 , Omega) + I_3 (4 , Omega) = 0$
      $5 I_2 + 4 I_3 = 12$ (Persamaan 3)

  • Langkah 4: Selesaikan Sistem Persamaan Linear
    Kita punya tiga persamaan dengan tiga variabel ($I_1, I_2, I_3$). Kita ingin mencari $I_2$.
    Dari Persamaan 1, substitusikan $I_1 = I_2 + I_3$ ke Persamaan 2:
    $2 (I_2 + I_3) + 3 I_2 = 6$
    $2 I_2 + 2 I_3 + 3 I_2 = 6$
    $5 I_2 + 2 I_3 = 6$ (Persamaan 4)

    Sekarang kita punya dua persamaan dengan $I_2$ dan $I_3$:
    Persamaan 3: $5 I_2 + 4 I_3 = 12$
    Persamaan 4: $5 I_2 + 2 I_3 = 6$

    Kita bisa mengurangi Persamaan 4 dari Persamaan 3 untuk mengeliminasi $I_2$:
    $(5 I_2 + 4 I_3) – (5 I_2 + 2 I_3) = 12 – 6$
    $2 I_3 = 6$
    $I_3 = 3 , A$

    Substitusikan nilai $I_3$ ke Persamaan 4 untuk mencari $I_2$:
    $5 I_2 + 2 (3 , A) = 6$
    $5 I_2 + 6 , A = 6$
    $5 I_2 = 0 , A$
    $I_2 = 0 , A$

    Catatan Penting: Jika hasil perhitungan menunjukkan arus nol, ini berarti tidak ada arus yang mengalir melalui cabang tersebut, atau arah arus yang diasumsikan berlawanan dengan arah sebenarnya dan saling meniadakan. Dalam kasus ini, dengan asumsi arah arus seperti di atas, hasil $I_2 = 0 , A$ menunjukkan bahwa tidak ada arus yang mengalir melalui $R_2$ dan $R_4$ dalam konfigurasi ini.

    Jika kita ingin mencari arah sebenarnya, kita bisa memeriksa kembali asumsi arah arus. Namun, hasil 0 A sudah memberikan informasi yang cukup.

    Jawaban: Besar arus yang mengalir melalui $R_2$ adalah 0 A. Arahnya tidak relevan karena tidak ada aliran.

    (Penting untuk dicatat bahwa soal Hukum Kirchhoff seringkali dirancang agar memiliki solusi arus yang tidak nol. Jika hasil 0 A muncul, periksa kembali soal dan perhitungan. Dalam konteks soal PG, seringkali ada opsi yang mencerminkan hal ini atau mengarah pada jawaban yang berbeda jika ada kesalahan asumsi awal.)

3. Kemagnetan

Kemagnetan mempelajari tentang fenomena magnet dan hubungannya dengan arus listrik. Konsep medan magnet, gaya yang dialami kawat berarus dalam medan magnet, dan induksi elektromagnetik adalah inti dari topik ini.

  • Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus: Kawat lurus berarus menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Besar medan magnet ini berbanding lurus dengan kuat arus dan berbanding terbalik dengan jarak dari kawat. Arah medan magnet dapat ditentukan menggunakan kaidah tangan kanan.

  • Gaya Lorentz: Gaya yang dialami oleh sebuah kawat penghantar berarus listrik ketika berada dalam pengaruh medan magnet. Besarnya gaya Lorentz ($F$) diberikan oleh rumus: $F = B times I times L times sin theta$, di mana $B$ adalah kuat medan magnet, $I$ adalah kuat arus, $L$ adalah panjang kawat, dan $theta$ adalah sudut antara arah arus dan arah medan magnet. Arah gaya Lorentz ditentukan oleh kaidah tangan kanan (untuk gaya pada muatan bergerak atau kawat berarus).

  • Induksi Elektromagnetik: Fenomena timbulnya gaya gerak listrik (GGL) induksi dalam suatu kumparan ketika terjadi perubahan fluks magnetik yang melaluinya.

  • Hukum Faraday: Menyatakan bahwa besar GGL induksi yang timbul pada suatu rangkaian tertutup berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang menembus rangkaian tersebut. $ mathcalE = -N fracDelta Phi_BDelta t $, di mana $mathcalE$ adalah GGL induksi, $N$ adalah jumlah lilitan, dan $fracDelta Phi_BDelta t$ adalah laju perubahan fluks magnetik.

Contoh Soal PG 4:
Sebuah kawat lurus sepanjang 0,5 meter dialiri arus listrik sebesar 2 A. Kawat tersebut berada dalam medan magnet homogen yang besarnya 0,4 T. Jika arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, maka besar gaya Lorentz yang dialami kawat adalah…
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,8 N

Pembahasan Soal 4:
Soal ini meminta kita menghitung besar gaya Lorentz pada kawat berarus dalam medan magnet. Diketahui:
Panjang kawat, $L = 0,5 , m$
Kuat arus, $I = 2 , A$
Kuat medan magnet, $B = 0,4 , T$
Sudut antara arus dan medan magnet, $theta = 90^circ$ (karena tegak lurus), sehingga $sin 90^circ = 1$.

See also  Belajar Menyenangkan: Latihan Soal Tema 2 Kelas 2 SD

Rumus gaya Lorentz adalah:
$F = B times I times L times sin theta$
$F = 0,4 , T times 2 , A times 0,5 , m times 1$
$F = 0,4 times 1 , N$
$F = 0,4 , N$

Jadi, besar gaya Lorentz yang dialami kawat adalah 0,4 N.
Jawaban: B

Contoh Soal PG 5:
Sebuah kumparan dengan 100 lilitan diletakkan dalam medan magnet. Fluks magnetik yang menembus kumparan berubah dari $2 times 10^-3$ Weber menjadi $6 times 10^-3$ Weber dalam selang waktu 0,1 detik. Besar GGL induksi yang timbul pada kumparan adalah…
A. 1,0 V
B. 2,0 V
C. 4,0 V
D. 8,0 V

Pembahasan Soal 5:
Soal ini berkaitan dengan induksi elektromagnetik dan Hukum Faraday. Diketahui:
Jumlah lilitan, $N = 100$
Fluks magnetik awal, $PhiB1 = 2 times 10^-3 , Wb$
Fluks magnetik akhir, $PhiB2 = 6 times 10^-3 , Wb$
Selang waktu, $Delta t = 0,1 , s$

Perubahan fluks magnetik ($Delta Phi_B$) adalah:
$Delta PhiB = PhiB2 – Phi_B1$
$Delta Phi_B = (6 times 10^-3 , Wb) – (2 times 10^-3 , Wb)$
$Delta Phi_B = 4 times 10^-3 , Wb$

Menggunakan Hukum Faraday untuk menghitung GGL induksi ($mathcalE$):
$mathcalE = -N fracDelta Phi_BDelta t$

Tanda negatif menunjukkan arah GGL induksi sesuai Hukum Lenz (menentang perubahan fluks), namun soal ini hanya menanyakan besar GGL induksi, jadi kita abaikan tanda negatifnya.
Besar $mathcalE = N fracDelta Phi_BDelta t$
Besar $mathcalE = 100 times frac4 times 10^-3 , Wb0,1 , s$
Besar $mathcalE = 100 times (4 times 10^-2 , V)$
Besar $mathcalE = 100 times 0,04 , V$
Besar $mathcalE = 4 , V$

Jadi, besar GGL induksi yang timbul pada kumparan adalah 4,0 V.
Jawaban: C

4. Gelombang

Gelombang adalah gangguan yang merambat dan membawa energi. Kita akan mempelajari berbagai jenis gelombang, sifat-sifatnya, serta karakteristik seperti cepat rambat, panjang gelombang, dan frekuensi.

  • Jenis Gelombang:

    • Mekanik: Membutuhkan medium untuk merambat (contoh: gelombang bunyi, gelombang air, gelombang tali).
    • Elektromagnetik: Tidak membutuhkan medium untuk merambat (contoh: cahaya, gelombang radio, sinar-X).

  • Sifat-sifat Gelombang: Pemantulan, pembiasan, difraksi (pelenturan), dan interferensi.

  • Gelombang Berjalan dan Berdiri:

    • Gelombang Berjalan: Gelombang yang merambat ke satu arah. Persamaan umum gelombang berjalan seringkali berbentuk $y = A sin(omega t pm kx)$.
    • Gelombang Berdiri: Terbentuk dari superposisi dua gelombang identik yang merambat berlawanan arah.

  • Hubungan Penting: Cepat rambat gelombang ($v$) berbanding lurus dengan panjang gelombang ($lambda$) dan frekuensi ($f$), serta berbanding terbalik dengan periode ($T$).
    $v = lambda times f$
    $f = frac1T$
    Sehingga, $v = fraclambdaT$.

Contoh Soal PG 6:
Sebuah gelombang memiliki panjang gelombang 2 meter dan bergetar sebanyak 30 kali dalam waktu 6 detik. Cepat rambat gelombang tersebut adalah…
A. 5 m/s
B. 10 m/s
C. 15 m/s
D. 20 m/s

Pembahasan Soal 6:
Untuk menghitung cepat rambat gelombang, kita perlu mengetahui panjang gelombang dan frekuensinya.
Diketahui:
Panjang gelombang, $lambda = 2 , m$
Jumlah getaran = 30 kali
Waktu, $t = 6 , s$

Pertama, kita hitung frekuensi gelombang ($f$). Frekuensi adalah jumlah getaran per satuan waktu:
$f = fractextJumlah getarantextWaktu$
$f = frac306 , s = 5 , Hz$

Selanjutnya, kita gunakan rumus cepat rambat gelombang:
$v = lambda times f$
$v = 2 , m times 5 , Hz$
$v = 10 , m/s$

Jadi, cepat rambat gelombang tersebut adalah 10 m/s.
Jawaban: B

Contoh Soal PG 7:
Dua sumber gelombang identik A dan B berjarak 2 meter. Keduanya bergetar harmonik dengan frekuensi 20 Hz dan menghasilkan gelombang dengan cepat rambat 40 m/s. Jika kedua sumber bergetar sefase, maka terjadi interferensi konstruktif maksimum pada titik P yang berjarak 3 meter dari A dan 5 meter dari B. Pernyataan tersebut benar atau salah?

Pembahasan Soal 7:
Soal ini menguji pemahaman tentang interferensi gelombang. Interferensi konstruktif maksimum terjadi jika perbedaan jarak tempuh kedua gelombang ke titik P adalah bilangan bulat dari panjang gelombang.

Diketahui:
Jarak sumber A dan B = 2 m (informasi ini tidak langsung digunakan untuk menentukan interferensi di titik P, tetapi memberikan konteks)
Frekuensi, $f = 20 , Hz$
Cepat rambat gelombang, $v = 40 , m/s$
Jarak titik P dari sumber A, $S_A = 3 , m$
Jarak titik P dari sumber B, $S_B = 5 , m$

Langkah pertama adalah menghitung panjang gelombang ($lambda$):
$v = lambda times f$
$lambda = fracvf$
$lambda = frac40 , m/s20 , Hz = 2 , m$

Selanjutnya, hitung perbedaan jarak tempuh kedua gelombang ke titik P:
$Delta S = |S_B – S_A|$
$Delta S = |5 , m – 3 , m| = 2 , m$

Untuk interferensi konstruktif maksimum, perbedaan jarak tempuh harus memenuhi kondisi:
$Delta S = n lambda$, di mana $n$ adalah bilangan bulat positif (1, 2, 3, …).

Dalam kasus ini, $Delta S = 2 , m$ dan $lambda = 2 , m$.
Jadi, $Delta S = 1 times lambda$.
Ini berarti $n = 1$.

Karena perbedaan jarak tempuh adalah kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang ($n=1$), maka di titik P terjadi interferensi konstruktif maksimum.

Kesimpulan: Pernyataan bahwa terjadi interferensi konstruktif maksimum pada titik P adalah BENAR.

5. Optik Geometri

Optik geometri mempelajari tentang sifat cahaya sebagai gelombang transversal yang merambat lurus dan menganalisis pembentukan bayangan oleh cermin dan lensa.

  • Pemantulan Cahaya:

    • Cermin Datar: Bayangan tegak, maya, sama besar, dan berjarak sama dengan benda.
    • Cermin Cekung (Konkaf): Dapat membentuk bayangan nyata atau maya, tergantung posisi benda.
    • Cermin Cembung (Konveks): Selalu membentuk bayangan maya, tegak, dan diperkecil.

  • Pembiasan Cahaya: Perubahan arah rambat cahaya ketika melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Dihubungkan dengan Hukum Snellius: $n_1 sin theta_1 = n_2 sin theta_2$, di mana $n$ adalah indeks bias medium dan $theta$ adalah sudut datang/bias.

  • Lensa:

    • Lensa Cembung (Konveks): Mengumpulkan sinar (konvergen), dapat membentuk bayangan nyata atau maya.
    • Lensa Cekung (Konkaf): Menyebarkan sinar (divergen), selalu membentuk bayangan maya, tegak, dan diperkecil.

  • Rumus Lensa dan Cermin: $frac1f = frac1s_o + frac1s_i$, di mana $f$ adalah jarak fokus, $s_o$ adalah jarak benda, dan $s_i$ adalah jarak bayangan. Perbesaran ($M$) adalah $M = frach_ih_o = -fracs_is_o$, di mana $h_i$ adalah tinggi bayangan dan $h_o$ adalah tinggi benda. Tanda negatif pada $s_i$ menunjukkan bayangan maya, sedangkan tanda negatif pada $M$ menunjukkan bayangan terbalik.

  • Alat Optik Sederhana: Mempelajari cara kerja alat-alat seperti mata, kaca mata, lup (kaca pembesar), mikroskop, dan teropong.

See also  Bank Soal Agama Islam Kelas 4 SD Semester 2

Contoh Soal PG 8:
Sebuah benda setinggi 4 cm diletakkan di depan lensa cembung yang memiliki jarak fokus 10 cm. Jika jarak benda dari lensa adalah 15 cm, maka tinggi bayangan yang terbentuk adalah…
A. 4 cm
B. 8 cm
C. 12 cm
D. 16 cm

Pembahasan Soal 8:
Soal ini melibatkan perhitungan pembentukan bayangan oleh lensa cembung. Diketahui:
Tinggi benda, $h_o = 4 , cm$
Jarak fokus lensa cembung, $f = 10 , cm$
Jarak benda, $s_o = 15 , cm$

Pertama, kita cari jarak bayangan ($s_i$) menggunakan rumus lensa:
$frac1f = frac1s_o + frac1s_i$
$frac110 , cm = frac115 , cm + frac1s_i$

Pindahkan $frac115 , cm$ ke sisi kiri:
$frac1s_i = frac110 , cm – frac115 , cm$

Samakan penyebutnya (FPB dari 10 dan 15 adalah 30):
$frac1s_i = frac330 , cm – frac230 , cm$
$frac1s_i = frac130 , cm$
$s_i = 30 , cm$

Karena $s_i$ positif, bayangan yang terbentuk adalah nyata. Jarak bayangan adalah 30 cm dari lensa.

Selanjutnya, kita hitung perbesaran ($M$) dan tinggi bayangan ($h_i$):
$M = -fracs_is_o$
$M = -frac30 , cm15 , cm = -2$

Tanda negatif pada perbesaran menunjukkan bayangan terbalik.

Sekarang hitung tinggi bayangan:
$M = frach_ih_o$
$h_i = M times h_o$
$h_i = (-2) times 4 , cm$
$h_i = -8 , cm$

Tanda negatif pada tinggi bayangan juga menunjukkan bayangan terbalik. Jika yang ditanyakan adalah besarnya tinggi bayangan, maka nilainya adalah 8 cm.
Jawaban: B (Besar tinggi bayangan adalah 8 cm)

Contoh Soal PG 9:
Seorang siswa dengan cacat mata miopi (rabun jauh) memiliki titik jauh tak terhingga dan titik dekat 25 cm. Untuk membaca buku pada jarak normal (25 cm) tanpa akomodasi, siswa tersebut membutuhkan kacamata dengan lensa…
A. Cembung, kekuatan +2 dioptri
B. Cekung, kekuatan -2 dioptri
C. Cembung, kekuatan +0,5 dioptri
D. Cekung, kekuatan -0,5 dioptri

Pembahasan Soal 9:
Siswa miopi tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas. Titik jauhnya (jarak terjauh yang dapat dilihat jelas) lebih dekat dari tak terhingga. Untuk membaca buku pada jarak normal (25 cm), artinya ia memerlukan bantuan agar bayangan benda yang berjarak 25 cm jatuh tepat di retina matanya, atau agar mata tidak perlu berakomodasi untuk melihat benda sejauh 25 cm.

Dalam kasus ini, titik dekat normal adalah 25 cm. Siswa miopi kesulitan melihat jelas pada jarak ini jika matanya harus berakomodasi. Kacamata yang dibutuhkan harus membuat bayangan benda pada jarak 25 cm menjadi jatuh pada titik jauh siswa tersebut agar ia bisa melihatnya dengan jelas tanpa akomodasi. Namun, karena soal menyatakan ia membutuhkan kacamata untuk membaca pada jarak normal (25 cm) tanpa akomodasi, ini mengindikasikan bahwa mata siswa tidak mampu memfokuskan cahaya dari benda sejauh 25 cm ke retina tanpa bantuan, yang justru lebih mengarah pada mata yang "lemah" atau perlu perbesaran untuk membaca, tetapi cacat utamanya adalah miopi.

Asumsi yang lebih tepat untuk soal ini adalah bahwa mata siswa tidak dapat memfokuskan benda yang berjarak lebih dekat dari titik jauhnya ke retina tanpa akomodasi. Jika titik dekatnya 25 cm, ini berarti mata normal masih bisa melihat jelas pada jarak 25 cm. Cacat miopi biasanya adalah ketidakmampuan melihat jauh.

Mari kita koreksi interpretasi soal agar lebih sesuai dengan konsep cacat mata. Miopi berarti titik jauhnya terbatas (tidak tak terhingga). Titik dekat normal adalah 25 cm. Jika siswa miopi membaca pada jarak 25 cm, dia masih bisa melihat jelas. Kebutuhan lensa biasanya untuk mengoreksi ketidakmampuan melihat jauh.

Reinterpretasi Soal yang Lebih Umum untuk Miopi:
Seorang penderita miopi memiliki titik jauh 40 cm. Artinya, objek terjauh yang dapat dilihatnya dengan jelas adalah 40 cm. Ia ingin melihat benda yang jauh (dianggap di tak terhingga) dengan jelas. Lensa kacamata yang dibutuhkan harus memindahkan bayangan benda di tak terhingga ke titik jauh penderita, yaitu 40 cm.

Namun, soal ini secara spesifik menanyakan tentang "membaca buku pada jarak normal (25 cm) tanpa akomodasi". Ini sebenarnya membingungkan karena miopi umumnya mengacu pada kesulitan melihat jauh. Jika titik dekat siswa adalah 25 cm, itu berarti ia bisa membaca pada jarak normal tanpa akomodasi.

Mari kita asumsikan ada kekeliruan penulisan pada soal dan maksudnya adalah untuk mengoreksi cacat mata agar bisa melihat jelas pada jarak 25 cm, padahal titik dekatnya lebih jauh dari itu.

Pendekatan yang Umum untuk Soal Cacat Mata:
Titik dekat mata normal (PR) = 25 cm.
Titik dekat mata cacat (PP) = jarak terdekat yang dapat dilihat jelas oleh mata cacat.
Titik jauh mata cacat (P_j) = jarak terjauh yang dapat dilihat jelas oleh mata cacat.

Untuk miopi, titik jauhnya terbatas. Misalkan titik jauhnya adalah $P_j$. Kacamata diperlukan agar benda di tak terhingga difokuskan pada $P_j$.
$s_o = infty$, $s_i = -P_j$ (negatif karena bayangan harus maya di depan mata).
$frac1f = frac1infty + frac1-P_j implies f = -P_j$. Kekuatan lensa $P = frac1f = -frac1P_j$ (dalam meter).

Untuk hipermetropi (rabun dekat), titik dekatnya lebih jauh dari 25 cm. Kacamata diperlukan agar benda di jarak 25 cm difokuskan pada titik dekat mata cacat.
$s_o = 25 , cm$, $s_i = -PP$ (negatif karena bayangan harus maya di depan mata).
$frac1f = frac125 + frac1-PP$. Kekuatan lensa $P = frac1f = frac10.25 – frac1PP$ (dalam meter).

Kembali ke soal yang ada: "Siswa dengan cacat mata miopi memiliki titik jauh tak terhingga dan titik dekat 25 cm." Ini berarti mata siswa tersebut NORMAL. Titik jauh tak terhingga dan titik dekat 25 cm adalah karakteristik mata normal.
Jika