Pemantulan dan pembiasan SBMPTN, contoh soal dan pembahasan

Nomor 1
Dua buah cermin datar X dan Y disusun berhadapan membentuk sudut 135. Seberkas cahaya laser datang pada cermin X degnan sudut 30^o terhadap permukaan cermin, maka besar sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya datang pada cermin X dan berkas cahaya pantul oleh cermin Y adalah...

A. 45^o

B. 60^o

C. 70^o

D. 75^o

E. 90^o

Pembahasan

 Berdasarkan gambar (segitiga yang ada θ) maka:

30^o+ 30^o + 15^o + 15^o + θ = 180^o

θ = 90^o

Jawaban: E

Nomor 2
Sebuah benda terletak didepan cermin cekung dengan fokus 30 cm. Untuk mendapatkan bayangan yang diperbesar 2 kali, maka cermin harus diletakkan dari benda sejauh ...
A. 5 cm
B. 15 cm
C. 20 cm
D. 30 cm
E. 40 cm

Pembahasan
Perbesaran 2 kali berarti bisa nyata bisa maya. Bila nyata maka:
M = s' /s = 2 atau s' = 2s

s = 45 cm (tidak ada jawaban)
Bila maya maka
M = s' / s = -2 atau s' = - 2s

s = 15 cm
Jawaban B

Nomor 3
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar pada gambar.

1. Cermin tersebut adalah cermin cekung
2. Jarak benda ke cermin lebih kecil dari jari-jari kelengkungan cermin
3. Jarak bayangan lebih besar dari jari-jari kelengkungan cermin
4. Jarak fokus cermin negatif

Pembahasan
Suatu nyala lilin digeser mendekati suatu cermin sehingga bayangan dapat ditangkap layar:

1. Cermin tersebut adalah cermin cekung adalah benar. Karena cermin cekung menghasilkan bayangan nyata maupun maya. Bayangan ditangkap layar berarti bayangan nyata.
2. Benar. Karena bayangan nampak lebih besar dan nyata jika benda terletak diruang 2 (f < s < R)
3. Benar. Karena bayangan nampak lebih besar maka letak bayangan pasti diruang 3.
4. Salah. Karena fokus cermin cekung positif.

Nomor 4
Keping kaca tipis yang dapat memantulkan sebagian cahaya, terletak pada jarak 6 cm didepan cermin cembung. Sumber cahaya titik S diletakkan pada jarak a cm dimuka keping kaca sehingga bayangannya dalam keping kaca berimpit dengan bayangannya dalam cermin cembung. Jika jarak fokus cermin cembung 24 cm maka a sama dengan
A. 18 cm
B. 12 cm
C. 9 cm
D. 6 cm
E. 4 cm

Pembahasan
s = a + 6
s' = - (a - 6) (negatif karena cermin cembung)
f = - 24 cm

a²  - 36 = (-24) (-12)
a² = 288 + 36 = 324
a = 18 cm
Jawaban: A

Nomor 5
Seberkas cahaya datang dari dalam air (nair = 4/3) ke permukaan (batas air dan udara) dengan sudut datang 53^o (sin 53^o = 0,8 dan cos 53^o = 0,6), maka berkas cahaya itu:

1. dibiaskan seluruhnya
2. sebagian dibiaskan sebagian dipantulkan
3. mengalami polarisasi linear pada sinar pantul
4. seluruhnya dipantulkan

Pembahasan
Terlebih dahulu hitung sudut kritis

sin ik = 3/4 = 0,75
sin i = sin 53 = 0,8
0,8 > 0,75 maka i > ik
Karena sudut datang i > ik maka seluruh sinar dipantulkan
Jawaban: 4 saja

Nomor 6
Suatu cahaya monokromatis diudara mempunyai frekuensi 8 x 10¹⁴ Hz. Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium dengan indeks bias 1,5 maka:

1. Cepat rambat cahaya dalam medium 2 x 10⁸ m/s
2. Panjang gelombang cahaya dalam medium 2,5 x 10^-7 m
3. Panjang gelombang diudara 3,75 x 10^-7 m
4. Frekuensi cahaya dalam medium 5,33 x 10¹⁴ Hz

Pembahasan
Menyusul

Nomor 7
Cahaya matahari yang melewati atmosfer bumi tidak mengalami pembiasan.
SEBAB
Indeks bias seluruh lapisan atmosfer bumi sama.

Pembahasan
Pernyataan salah karena ketika memasuki atsmosfer, cahaya memasuki medium yang lebih rapat sehingga dibiaskan
Alasan salah karena makin mendekati bumi lapisan atsmosfer makin tebal.

Nomor 8
Diatas suatu lapisan kaca terdapat lapisan air (n = 1,33). Seberkas cahaya menembus pada batas permukaan kaca air tersebut ternyata mulai mengalami pemantulan internal total pada sudut datang 53^o. Indeks bias kaca yang dipakai adalah...
A. 1,43
B. 1,55
C. 1,66
D. 1,8
E. 1,82

Pembahasan
Cahaya mengalami pemantulan internal total berarti sudut datangnya = sudut kritis. Sudut kritis berarti sinar dari rapat ke renggang dan r = 90^o.

nkaca = 1,66
Jawaban: C

Nomor 9
Seberkas sinar datang dari suatu medium ke udara, jika sudut datang lebih besar dari 45^o, sinar akan terpantul sempurna. Indeks bias medium tersebut adalah...
A. 3/2
B. √2
C/ √3
D. 1
E. 2√2

Pembahasan
Sinar akan terpantul sempurna berarti sudut datangnya sudut kritis.

Jawaban: B

Nomor 10
Pada peristiwa dispersi cahaya putih saat melewati kaca flinta, sinar ungu lebih dibelokkan dibanding sinar merah
SEBAB
Indeks bias warna ungu pada kaca flinta lebih kecil dibanding indeks bias warna merahnya.

Pembahasan
Pada peristiwa dispersi cahaya, sudut deviasinya D = (n - 1) β
Karena nungu > nmerah maka Dungu > Dmerah
Jadi pernyataan benar dan alasan salah.

Nomor 11
Jika sudut datang pada antarmuka 2 media lebih besar dari sudut kritis maka tidak ada sinar yang diteruskan.
SEBAB
Sebagian energi dari sinar datang menjadi energi sinar pantul pada peristiwa pemantulan sempurna.

Pembahasan
Pernyataan benar karena semua sinar dipantulkan
Alasan salah karena semua energi sinar datang yang menjadi energi sinar pantul

Nomor 12
Dua cermin datar dipasang berhadapan dengan membentuk sudut α satu sama lain, kemudian sudut diperkecil 20^o dan ternyata jumlah bayangan bertambah 3. Nilai sudut α adalah...
A. 15^o
B. 30^o
C. 45^o
D. 60^o
E. 90^o

Pembahasan
Misal pada keadaan membentuk sudut α1 = α, jumlah bayangan n1, maka jumlah bayangan ketika sudut diperkecil α2 = (α - 20) adalah n1 + 3, maka

Nilai sudut tidak mungkin negatif, jadi jawaban α = 60^o
Jawaban: D