Kumpulan Contoh Soal Fisika: Menghitung Jarak Bayangan

Materi menghitung jarak bayangan merupakan bagian penting dalam topik optika fisika, terutama pada pembelajaran tentang cermin dan lensa. Bayangan yang terbentuk oleh cermin atau lensa memiliki posisi dan sifat tertentu—nyata atau maya, diperbesar atau diperkecil, serta tegak atau terbalik—yang dapat dihitung menggunakan persamaan optik. Dengan berlatih melalui contoh soal beserta pembahasan lengkap, siswa dan mahasiswa akan lebih mudah memahami konsep ini dan siap menghadapi ujian.

Pada dasarnya, menghitung posisi bayangan menggunakan rumus cermin atau lensa tipis, yaitu:$$\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s’}$$f1​=s1​+s′1​

Dimana:
• $f$f = jarak fokus (positif untuk cermin cekung/lensa cembung, negatif untuk cermin cembung/lensa cekung).
• $s$s = jarak benda dari cermin atau lensa.
• $s’$s’ = jarak bayangan.

1. Soal Cermin Cekung — Bayangan Nyata, Terbalik, Diperbesar

Soal:
Sebuah benda setinggi 6 cm berada 20 cm di depan cermin cekung dengan jari‑jari kelengkungan 30 cm. Tentukan jarak bayangan (s’), perbesaran (M), dan sifat bayangan yang terbentuk.

Pembahasan:
Untuk cermin cekung, jarak fokus adalah:$$f = \frac{R}{2} = \frac{30}{2} = 15\text{ cm}$$f=2R​=230​=15 cm

Masukkan ke dalam rumus cermin:$$\frac{1}{15} = \frac{1}{20} + \frac{1}{s’}$$151​=201​+s’1​ $$\frac{1}{s’} = \frac{1}{15} – \frac{1}{20} = \frac{4 – 3}{60} = \frac{1}{60}$$s’1​=151​−201​=604−3​=601​ $$s’ = 60\text{ cm}$$s’=60 cm

Posisi bayangan 60 cm di depan cermin menunjukkan bayangan nyata dan terbalik. Perbesaran bayangan:$$M = \left|\frac{s’}{s}\right| = \frac{60}{20} = 3$$M=​ss’​​=2060​=3

Tinggi bayangan:$$h’ = M \times h = 3 \times 6 = 18\text{ cm}$$h’=M×h=3×6=18 cm

Karena $s’$s’ positif, bayangan nyata dan karena $M>1$M>1, bayangan diperbesar.

Baca Juga : Panduan Lengkap dan Contoh Soal Distribution Requirement Planning DRP untuk Optimasi Rantai Pasok

2. Soal Cermin Cembung — Bayangan Maya, Tegak, Diperkecil

Soal:
Benda setinggi 10 cm berada 60 cm di depan cermin cembung dengan jari‑jari −80 cm (nilai negatif karena cermin divergen). Hitung jarak bayangan dan perbesaran bayangan.

Pembahasan:
Untuk cermin cembung, $f = \frac{R}{2} = \frac{-80}{2} = -40\text{ cm}$f=2R​=2−80​=−40 cm.$$\frac{1}{-40} = \frac{1}{60} + \frac{1}{s’}$$−401​=601​+s’1​ $$\frac{1}{s’} = -\frac{1}{40} – \frac{1}{60} = -\frac{5}{120} = -\frac{1}{24}$$s’1​=−401​−601​=−1205​=−241​ $$s’ = -24\text{ cm}$$s’=−24 cm

Tanda negatif menunjukkan bayangan maya di belakang cermin.
Perbesaran:$$M = \left|\frac{s’}{s}\right| = \frac{24}{60} = 0{,}4$$M=​ss’​​=6024​=0,4

Bayangan diperkecil, karena $M < 1$M<1.

3. Soal Lensa Cembung — Bayangan Nyata dan Terbalik

Soal:
Sebuah benda berada 10 cm di depan lensa cembung dengan fokus 6 cm. Tentukan jarak bayangan (s’) dan tinggi bayangan jika tinggi benda 3 cm.

Pembahasan:
Gunakan rumus lensa:$$\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s’}$$f1​=s1​+s’1​ $$\frac{1}{6} = \frac{1}{10} + \frac{1}{s’}$$61​=101​+s’1​ $$\frac{1}{s’} = \frac{1}{6} – \frac{1}{10} = \frac{5 – 3}{30} = \frac{2}{30} = \frac{1}{15}$$s’1​=61​−101​=305−3​=302​=151​ $$s’ = 15\text{ cm}$$s’=15 cm

Bayangan berada di belakang lensa, bersifat nyata dan terbalik. Perbesaran:$$M = \left|\frac{s’}{s}\right| = \frac{15}{10} = 1{,}5$$M=​ss’​​=1015​=1,5

Tinggi bayangan:$$h’ = M \times h = 1{,}5 \times 3 = 4{,}5\text{ cm}$$h’=M×h=1,5×3=4,5 cm

Jadi bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar.

4. Soal Lensa Cekung — Bayangan Maya, Tegak, Diperkecil

Soal:
Sebuah benda setinggi 1 cm diletakkan 6 cm di depan lensa cekung dengan fokus −2 cm. Tentukan jarak bayangan (s’), perbesaran, dan sifat bayangan.

Pembahasan:$$\frac{1}{-2} = \frac{1}{6} + \frac{1}{s’}$$−21​=61​+s’1​ $$\frac{1}{s’} = -\frac{1}{2} – \frac{1}{6} = -\frac{4}{6} = -\frac{2}{3}$$s’1​=−21​−61​=−64​=−32​ $$s’ = -1{,}5\text{ cm}$$s’=−1,5 cm

Negatif berarti bayangan maya di depan lensa, bersifat tegak.
Perbesaran:$$M = \left|\frac{s’}{s}\right| = \frac{1{,}5}{6} = 0{,}25$$M=​ss’​​=61,5​=0,25

Tinggi bayangan:$$h’ = M \times h = 0{,}25 \times 1 = 0{,}25\text{ cm}$$h’=M×h=0,25×1=0,25 cm

Bayangan diperkecil dan tegak.

5. Soal Menentukan Fokus dari Data Bayangan (Cermin)

Soal:
Bayangan nyata terbentuk 30 cm di depan cermin cekung ketika benda ditempatkan 20 cm di depannya. Tentukan jarak fokus (f) cermin.

Pembahasan:$$\frac{1}{f} = \frac{1}{20} + \frac{1}{30} = \frac{3+2}{60} = \frac{5}{60}$$f1​=201​+301​=603+2​=605​ $$f = \frac{60}{5} = 12\text{ cm}$$f=560​=12 cm

Jadi fokus cermin adalah 12 cm.

Baca Juga : Universitas Teknokrat Indonesia Masuk 10 Besar Kampus Swasta Terbaik Nasional Versi AppliedHE ASEAN 2026

6. Soal Jarak Bayangan oleh Lensa Cembung yang Tidak Jelas Konfigurasi

Soal:
Sebuah benda berada 3 cm di depan lensa cembung pada jarak fokus 2 cm. Tentukan sifat bayangan yang terbentuk.

Pembahasan:
Karena jarak benda lebih kecil dari fokus pada lensa cembung, bayangan yang terbentuk negatif (maya di depan lensa). Nilai perbesaran menunjukkan bayangan diperkecil.

7. Soal Jarak Bayangan Lensa dalam Simulasi Kontekstual

Beberapa soal latihan tentang lensa memberikan gambaran bagaimana bayangan berpindah tergantung posisi benda relatif terhadap fokus. Jika benda berada di depan fokus di lensa cembung, bayangan yang terbentuk adalah maya di sisi yang sama dengan benda dengan jarak negatif. Jika benda berada di luar fokus, bayangan adalah nyata di sisi berlawanan dengan benda.

8. Soal Jarak Bayangan Cermin dengan Benda di Titik Fokus

Soal:
Jika sebuah benda berada tepat pada titik fokus cermin cekung, bayangan yang terbentuk akan berada di…?

Pembahasan:
Ketika benda berada tepat pada fokus, persamaan cermin menunjukkan $\frac{1}{s’} = 0$s’1​=0, sehingga bayangan berada di tak terhingga. Hal ini berarti sinar‑sinar yang dipantulkan sejajar dan tidak berpotongan, sehingga bayangan tidak terbentuk pada jarak tertentu. Konsep ini sering ditanyakan dalam soal ujian fisika tinggi.

9. Soal Cermin Datar — Bayangan “sama Jauh dan Sama Tinggi”

Soal:
Benda berada 50 cm di depan cermin datar. Berapa jarak bayangan dari cermin?

Pembahasan:
Pada cermin datar, bayangan terbentuk di belakang cermin pada jarak yang sama dengan jarak benda ke cermin. Jadi jarak bayangan 50 cm. Sifat bayangan juga sama tinggi dan tegak.

10. Soal Lensa Gabungan/Seri (Teoretis)

Meski lebih jarang muncul, soal lensa gabungan meminta siswa mengaplikasikan rumus pada dua lensa berurutan. Bayangan yang muncul dari lensa pertama menjadi “benda” untuk lensa kedua, lalu jarak bayangan akhir dapat dihitung dari rumus yang sama. Ini melatih pemahaman tabel ruang bayangan dan perhitungan bertingkat.

Tips Cepat Menghitung Jarak Bayangan

Agar cepat dan tepat saat menghadapi soal jarak bayangan, berikut beberapa tips:

1. Gunakan Rumus Fundamental:$$\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s’}$$f1​=s1​+s′1​

Rumus di atas berlaku untuk cermin cekung/cembung maupun lensa cembung/cekung, hanya saja tanda fokus berbeda tergantung pada jenisnya.

2. Tanda Fokus & Jarak Bayangan:
• Pada cermin: fokus positif jika cekung, negatif jika cembung.
• Pada lensa: fokus positif jika cembung, negatif jika cekung.
Tanda $s’$s’ menentukan bayangan nyata (positif) atau maya (negatif).

3. Perbesaran Bayangan:$$M = \left|\frac{s’}{s}\right|$$M=​ss’​​

Menentukan apakah bayangan diperbesar ($M > 1$M>1) atau diperkecil ($M < 1$M<1). Sering dipakai dalam soal lanjutan setelah menghitung posisi bayangan.

4. Interpretasi Hasil:
• $s’ > 0$s’>0: bayangan nyata (terbalik pada cermin cekung atau lensa cembung).
• $s’ < 0$s’<0: bayangan maya (tegak pada cermin cembung atau lensa cekung).
Polanya bisa dihafal agar cepat menjawab soal pada ujian.

Kesimpulan

Menghitung jarak bayangan adalah bagian penting dari materi optik dalam fisika. Dengan berlatih soal seperti contoh di atas, kamu bisa memahami cara aplikasi rumus $1/f = 1/s + 1/s’$1/f=1/s+1/s’ pada berbagai kasus: cermin cekung, cermin cembung, lensa cembung, lensa cekung, serta cermin datar. Latihan ini tidak hanya membantu dalam evaluasi sekolah atau universitas, tetapi juga membangun dasar kuat untuk memahami perangkat optik yang lebih kompleks seperti kamera, mikroskop, dan teleskop.

Penulis : Reyfen