Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Cahaya dan Alat Optik

Posted by on 25 May 2016 - 8:42 PM

Pembahasan soal SBMPTN Bidang study fisika tentang cahaya dan alat optik ini meliputi beberapa subtopik dalam bab cahaya dan alat optik yaitu pemantulan pada cermin datar, bayangan pada cermin cekung, bayangan pada cermin cembung, persamaan pada cermin, pembiasan cahaya, pemantulan sempurna, kedalaman semu, pembiasan cahaya pada prisma, lensa, dan alat optik. Dari beberapa soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN Fisika, model soal tentang cahaya dan alat optik antara lain menentukan jarak agar perbesaran anguler lup maksimum, menganalisis proses dispersi cahaya, menentukan kekuatan lensa kacamata agar mata dapat melihat dengan jelas, menentukan sudut pantul pada cermin datar, menentukan jarak fokus dan kekuatan lensa lup, menentukan jarak fokus lensa bikonkaf, menentukan panjang gelombang berkas cahaya, menentukan lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama, menentukan besar fokus lensa bikonvek, dan menganalisis pembiasan cahaya pada prisma.

Soal 1
Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan lup berkekuatan 10 dioptri. Jika ia memiliki titik dekat mata 30 cm dan ingin memperoleh pembesaran anguler maksimum, maka kartu suara harus ditempatkan di depan lup pada jarak ....
A. 5,5 cm
B. 6,5 cm
C. 7,5 cm
D. 8,5 cm
E. 9,5 cm

Pembahasan :
Dik : D = 10 dioptri, PP = 30 cm.

Jarak fokus lensa
⇒ D = 100
f
⇒ 10 = 100
f
⇒ f = 10 cm

Jarak kartu ke lup
PP  = PP  + 1
s f
30  = 30  + 1
s 10
⇒ 30 = 4s
⇒ s = 30/4
⇒ s = 7,5 cm

Jadi, kartu suara harus ditempatkan di depan lup pada jarak7,5 cm.
Jawaban : C

Soal 2
Dispersi cahaya dapat terjadi jika seberkas cahaya sejajar polikromatik dibiaskan ....
(1) Pada bidang datar yang membatasi dua medium berbeda
(2) Pada prisma
(3) Pada permukaan sferis yang memisahkan dua medium berbeda
(4) Lensa sferis

Pembahasan :
Bila cahaya dilewatkan ke zat yang memiliki indeks bias berbeda maka dapat selalu disferis karena cahaya memiliki indeks bias yang berbeda. Jadi, semua opsi benar.
Jawaban : E

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Induksi Elektromagnetik.

Soal 3
Seseorang yang titik dekatnya ada pada jarak 50 cm di depan lensa matanya, hendak membaca buku yang diletakkan pada jarak 25 cm. Agar orang tersebut dapat membaca dengan jelas, maka ia harus menggunakan kacamata berkekuatan ...
A. -2 dioptri
B. -½ dioptri
C. 2 dioptri
D. 3 dioptri
E. 6 dioptri

Pembahasan :
Dik : TD = 50 cm, s = 25 cm.

Kekuatan lensa :
⇒ P = 100  − 100
s TD
⇒ P = 100  − 100
25 50
⇒ P = 4 − 2
⇒ P = 2 dioptri
Jawaban : C

Soal 4
Lensa bikonvek terbuat dari bahan kaca dengan indeks bias 1,5. Permukaan lensa memiliki jejari kelengkungan 10 cm dan 20 cm. Jika lensa terletak di udara, maka besar fokus lensa tersebut adalah ...
A. 10 cm
B. 11,3 cm
C. 12,3 cm
D. 13,3 cm
E. 14 cm

Pembahasan :
Dik : nk = 1,5; nu = 1, R1 = 10 cm, R2 = 20 cm

Fokus lensa:
1  = ( nk  − 1).( 1  + 1 )
f nu R1 R2
1  = ( 1,5  − 1).( 1  + 1 )
f 1 10 20
⇒ 1/f = 3/40
⇒ f = 40/3
⇒ f = 13,3 cm.
Jawaban : D

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Gelombang Elektromagnetik.

Soal 5
Seorang siswa berpenglihatan normal (jarak baca minimumnya 25 cm) mengamati benda kecil melalui lup dengan berakomodasi maksimum. Jika benda itu 10 cm di depan lup, maka ...
(1) Jarak fokus lensa lup 16⅔ cm
(2) Kekuatan lensa lup 6 dioptri
(3) Perbesaran bayangan 2,5 kali
(4) Perbesaran bayangan menjadi 2 kali perbesaran tanpa akomodasi

Pembahasan :
Dik : Sn = 25 cm, s' = -25 cm, s = 10 cm

Jarak fokus lensa:
1  = 1  + 1
f s s'
⇒ f = s.s'
s + s'
⇒ f = 10(-25)
10 +(- 25)
⇒ f = -250/-15
⇒ f = 50/3
⇒ f = 16⅔ cm
Penyataan (1) benar.

Kekuatan lensa:
⇒ D = 100
f
⇒ D = 100
50/3
⇒ D = 6 dioptri
Pernyataan (2) benar.

Perbesaran bayangan :
⇒ M = |s'|
|s|
⇒ M = |-25|
|10|
⇒ M = 2,5 kali
Pernyataan (3) benar.

Perbesaran untuk mata tak berakomodasi:
⇒ M' = Sn
f
⇒ M' = 25
50/3
⇒ M' = 1,5 kali
Berarti M ≠ 2M'
Pernyataan (4) salah.

Jadi, opsi yang benar adalah 1, 2, dan 3.
Jawaban : A

Soal 6
Sebuah lensa bikonkaf simetris berjari-jari 8 cm dan berindeks bias 1,5. Jarak fokus lensa tersebut ketika berada di dalam medium yang berindeks bias 1,6 adalah ...
A. -8 cm
B. 8 cm
C. 20 cm
D. 64 cm
E. -64 cm

Pembahasan :
Dik : R = 8 cm, n1 = 1,5, n2 = 1,6
Lensa bikonkaf merupakan lensa yang cekung kiri kanan sehingga R bernilai negatif.

Berdasarkan rumus fokus lensa:
1  = ( n1  − 1).( 1  + 1 )
f n2 R1 R2
1  = ( 1,5  − 1).( 1  + 1 )
f 1,6 -8 -8
1  = ( -0,1  ).( -2 )
f 1,6 8
⇒ 1/f = 1/64
⇒ f = 64 cm
Jawaban : D

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Medan Listrik dan Gaya Coulomb.

Soal 7
Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertikal berdekatan dengan jarak d = 0,01 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap pada jarak 20 cm dari celah. Diketahui bahwa jarak antara garis gelap pertama di sebelah kiri ke garis gelap pertama di sebelah kanan adalah 7,2 mm. Panjang gelombang berkas cahaya itu adalah ...
A. 180 nm
B. 270 nm
C. 360 nm
D. 720 nm
E. 1800 nm

Pembahasan :
Dik : d = 0,01 mm = 10-5 m, L = 20 cm = 0,2 m, dg-g = 7,2 mm = 7,2 x 10-3 m

Jarak garis gelap pertama ke terang pusat :
⇒ y = ½dg-g
⇒ y = ½ (7,2 x 10-3)
⇒ y = 3,6 x 10-3 m

Dari rumus interferensi minimum (gelap):
⇒ d y  = (n - ½) λ
L
⇒ 10-5 m 3,6 x 10-3  = (1 - ½) λ
0,2
⇒ ½ λ = 1,8 x 10-7
⇒ λ = 3,6 x 10-7 m
⇒ λ = 360 nm
Jawaban : C

Soal 8
Suatu celah sempit tunggal dengan lebar a disinari oleh cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5890 angstrom. Lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum order pertama pada sudut 30o adalah ...
A. 5890 Å
B. 11780 Å
C. 17670 Å
D. 23670 Å
E. 29450 Å

Pembahasan :
Dik : λ = 5890 Å, θ = 30o

Difraksi maksimum order ke-k pada celah tunggal dirumuskan sebagai berikut:
a sin θ = ½ (2k + 1) λ

Dengan :
a = lebar celah
k = 1, 2, 3, ...
λ = panjang gelombang

Difraksi orde pertama :
⇒ a sin 30o = (2.1 + 1)(5890)
2
⇒ ½a = 17670
2
⇒ a = 17670 Å.
Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Energi dan Daya Listrik.

Soal 9
Hasil pembiasan dari cahaya monokromatik yang melalui prisma ditunjukkan pada gambar di bawah ini.



Berdasarkan data pada gambar, dapat dinyatakan bahwa ...
(1) Sudut pembias prisma = 60o
(2) Indeks bias bahan prisma adalah √2
(3) Deviasi minimum yang terjadi pada sudut sebesar 30o
(4) Sudut kritis bahan prisma terhadap udara adalah 50o

Pembahasan :
Perhatikan gambar berikut!


Sudut pembias prisma
⇒ β = r1 + i2
⇒ β = 30o + 30o
⇒ β = 60o
Pernyataan (1) benar.

Indeks bias bahan prisma
⇒ n = sin i
sin r
⇒ n = sin 45o 
sin 30o
⇒ n = ½√2
½
⇒ n = √2
Pernyataan (2) benar.

Karena pernyataan (1) dan (2) benar, maka pasti pernyataan (3) juga benar. Jadi untuk menghemat waktu langsung periksa penyataan (4).

Sudut kritis
⇒ sin ik = nu
np
⇒ sin ik = 1
√2
⇒ sin ik = ½√2
⇒ sin ik = 45o

Jadi, opsi yang benar adalah 1, 2, dan 3.
Jawaban : A



Edutafsi.com adalah blog bahan belajar sekolah yang ditujukan untuk membantu murid belajar. Dukung edutafsi untuk terus berkembang dengan like laman facebook edutafsi dan follow IG Tafsi Junior. Terimakasih telah berkunjung ke blog ini. Semoga bermanfaat.

Advertisements

0 comments :

Post a Comment