Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Cahaya Dan Alat Optik

Posted on

Pembahasan soal SBMPTN Bidang study fisika perihal cahaya dan alat optik ini mencakup sedikit subtopik dalam potongan cahaya dan alat optik ialah 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 sedikit soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN Fisika, model soal perihal cahaya dan alat optik antara lain memilih jarak semoga perbesaran anguler lup maksimum, menganalisis proses dispersi cahaya, memilih kekuatan lensa kacamata semoga mata sanggup melihat dengan terang, memilih sudut pantul pada cermin datar, memilih jarak fokus dan kekuatan lensa lup, memilih jarak fokus lensa bikonkaf, memilih panjang gelombang berkas cahaya, memilih lebar celah semoga terjadi rujukan difraksi maksimum orde pertama, memilih besar fokus lensa bikonvek, dan menganalisis pembiasan cahaya pada prisma.

Soal 1
Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu bunyi dengan memakai lup berkekuatan 10 dioptri. Jika ia terdapat titik akrab mata 30 cm dan ingin memperoleh pembesaran anguler maksimum, maka kartu bunyi 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 bunyi harus ditempatkan di depan lup pada jarak7,5 cm.

Jawaban : C

Soal 2
Dispersi cahaya sanggup terjadi apabila 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 terdapat indeks bias berbeda maka sanggup selalu disferis lantaran cahaya terdapat indeks bias yang berbeda. Jadi, semua opsi benar.

Jawaban : E

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Induksi Elektromagnetik.

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Gerak Vertikal Glbb

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 sanggup membaca dengan terang, maka ia harus memakai 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 materi beling dengan indeks bias 1,5. Permukaan lensa terdapat jejari kelengkungan 10 cm dan 20 cm. Jika lensa terletak di udara, maka besar fokus lensa tersebut merupakan …
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:

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Suhu Dan Kalor
⇒ 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 merupakan 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 saat berada di dalam medium yang berindeks bias 1,6 merupakan …
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 sesampai kemudian 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 merupakan 7,2 mm. Panjang gelombang berkas cahaya itu merupakan …
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 jelas sentra :
⇒ 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 semoga terjadi rujukan difraksi maksimum order pertama pada sudut 30o merupakan …
A. 5890 Å
B. 11780 Å
C. 17670 Å
D. 23670 Å
E. 29450 Å

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Getaran Dan Gelombang

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, sanggup dinyatakan bahwa …
(1) Sudut pembias prisma = 60o
(2) Indeks bias materi prisma merupakan √2
(3) Deviasi minimum yang terjadi pada sudut sebesar 30o
(4) Sudut kritis materi prisma terhadap udara merupakan 50o

Pembahasan :
Perhatikan gambar berikut!

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

Indeks bias materi 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 niscaya pernyataan (3) juga benar. Kaprikornus untuk menghemat waktu eksklusif periksa penyataan (4).

Sudut kritis

⇒ sin ik = nu
np
⇒ sin ik = 1
√2

⇒ sin ik = ½√2
⇒ sin ik = 45o

Jadi, opsi yang benar merupakan 1, 2, dan 3.

Jawaban : A