Download - Pemantulan cahaya pada cermin datar
BAYANGAN PADA LENSA
A. TUJUAN
Menyelidiki sifat pembiasaan pada lensa
B. ALAT DAN BAHAN
Nama Alat / Bahan Jumlah
Meja Optik 1
Rel presisi 2
Pemegang slide diafragma 1
Bola lampu 12 V, 18 W 1
Diafragma 1 celah 1
Tumpukan Penjepit 4
Lensa bikonveks 1
Lensa bikonkaf 1
Catu-Daya 1
Kabel penghubung merah 1
Kabel penghubung hitam 1
Tempat lampu bertangkai 1
Penyambung rel 1
Kaki rel 2
Mistar 30 cm 1
Busur derajat 1
1
C. DASAR TEORI
LENSA
Lensa adalah suatu benda bening yang dibatasi dua bidang lengkung atau satu
bidang lengkung dan satu bidang datar. Berdasrkan kelengkungannya lensa
dibedakan menjadi 2 macam yaitu : lensa Cembung dan lensa Cekung
Pembentukan bayangan karena pembiasan
P = Pusat kelengkungan bidang permukaan
i r’ P
n n’
Bila didepan sebuah bidang sferik yang tebal atau daap dianggap sebuah
lensa yang tebal dan jari-jari kelengkungan permukaannya R ditempatkan sebuah
benda, maka didalam medium kelengkungan tersebut akan kita dapatkan
bayangan benda yang memenuhi persamaan :
(1.01)
n = indeks bias tempat benda
n’ = indeks bias lensa tebalnya
R = jari-jari kelengkungan
S = jarak benda ke permukaan lengkungan
S’ = jarak bayangan ke permukaan kelengkungan
Telah kita ketahui, bila bendanya berada jauh tak terhingga, atau S = ~
maka bayangan benda akan berada pada titik fokus kelengkungan tersebut, atau
S’=f, maka persamaan (1.01) dapat menjadi :
2
( 1.02 )
Bila lensa tebal berada diudara yang mempunyai indeks bias 1 maka n = 1
dan persamaan (1.02) menjadi
( 1.03 )
Lensa Tipis
Apabila lensa tebal mempunyai hanay sebuah permukaan, maka lensa tipis
mempunyai dua buah permukaan, yang mempunyai jari-jari kelengkungan
R1 dan R2. Untuk lensa tipis ketebalan lensa dianggap nol atau tidak
diperhitungkan.
I II R1
R2
I = permukaan pertama
II = permukaan kedua
R1 dan R2 jari-jari kelengkungan masing-masing permukaan.
Persamaan pembentukan bayangan benda
( 1.04 )
n = indeks bias tempat dan bayangan, atau indeks-bias disekeliling lensa
n’ = indeks bias lensa
Untuk n = 1(indeks bias udara) maka persamaan (1.04) menjadi
( 1.05 )
3
Dan Bila bendanya ada jauh tak hingga S= ~, maka bayangan benda akan
berada pada titik fokus lensa atau S’ = f, maka persamaan (1.05) menjadi :
( 1.06 )
f = jarak fokus lensa
Ketentuan :
- Untuk lensa cembung-cembung (bekonveks) R1 = positif dan R2 negatif.
- Untuk lensa cekung-cekung (bekonkav) R1 = negative dan R2 positif
- Atau dapat disebutkan R didsepan lensa negative dan R dibelakang lensa
Positif.
1. Lensa Cembung
Lensa Cembung adalah lensa yang bagain tegahnya lebih tebal dari
pada bagian tepinya. Jenis-jenis lensa cembung seperti di tunjukkan gambar
12
Gambar 12a. Bikonveks b. plan konveks c. konkaf konveks
Lensa cembung bersifat konvergen, artinya sinar sejajar yang datang
ke permukaan lensa dibiaskan menuju satu titik fokus (F). Lensa cembung
juga biasa disebut lensa (+).
Sinar
P F datang
4
Gambar. lensa cembung bersifat konvergen
Bagian-bagian lensa cembung
R4 + R1 R2 R3
2F1 F1 O F1 2F2
f1 f2
R3 R2 R1 R4
Gambar. Bagian-Bagian Lensa
Keterangan lukisan Gambar :
O = pusat optik
R1 = jari-jari kelengkungan permukaan 1
R2 = jari-jari kelengkungan permukaan 2
F1 = titik api permukaan 1
F2 = titik api permukaan 2
f1 = jarak titik api (fokus) 1
f2 = jarak titik api (fokus) 2
R1 = ruang 1
R2 = ruang 2
R3 = ruang 3
R4 = ruang 4
Pembentukan bayangan oleh lensa cembung
Lensa cembung mempunyai 2 titik fokus nyata(positif) yang berjarak
sama dari titik pusat optic. Untuk menggambar bayangan lensa cembung
diperlukan sinar-sinar istemewa sebagai berikut ;
5
F O F
Gambar.a
F O F
Gambar.b
F O F
Gambar. c
a. Berkas sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan menuju titik api
utama (F)
b. Berkas sinar datang melalui fokus dibiaskan sejajar sumbu utama
c. Berkas sinar melalui titik pusat optic O tidak dibiaskan melainkan
diteruskan.
Dalam menggambar bayangan lensa cembung digukan dua sinar istemewa
+
P F O F P
6
Gambar. Pembentukan bayangan lensa cembung
Sifat bayangan pada lensa Cembung
Sifat bayangan pada lensa cembung tegantung letak atu jarak benda terhadap
lensa. Perhatikan tabel berikut ini !
Letak benda Sifat bayangan Letak bayangan
R1 Maya, tegak dan diperbesar R4
F Tidak terbentuk bayangan -
R2 Nyata, terbalik dan diperbesar R3
P Nyata, tebalik dan sama besar R1
R3 Nyata, terbalik dan diperkecil R2
Jika kita perhatikan letak benda dan letak bayangan, dapat disimpulkan
sebagai berikut :
1) Benda diruang dua R2 sebelah kiri lensa , bayangan ada di ruang tiga R3
sebelah kanan lensa dan sebaliknya.
2) Apabila ruang benda lebih kecil dari ruang bayangan, bayangan akan
diperbesar, dan sebaliknya.
2. Lensa Cekung
Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya tipis dan bagian
pinggirnya tebal. Pada dasarnya lensa cekung ada tiga jenis yaitu cekung
bikonkav (cekung dua), cekung plan konkaf (cekung datar) dan lensa
konveks konkaf (cekung-cembung).
7
Gambar.. Bikonkav plan konkav konveks konkav
Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar atau difergen. Artinya sinar sinar
sejajar yang mengenai permukaan lensa cekung akan dibiaskan menyebar.
Lensa cekung disebut juga lensa negative (-)
F O
Gambar.Lensa Cekung bersifat divergen
Pembentukan bayangan pada lensa cekung
Untuk membentuk bayangan pada lensa cekung menggunakan sinar-sinar
istimewa. Sinar-sinar istemewa pada lensa cekung ada tiga sebagai berikut :
a. Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.
b. Sinar yang menuju titik fokus dibelakang lensa, dibiaskan sejajar sumbu
utama
c. Sinar yang melalui titik pusat optic O tidak dibiaskan melainkan diteruskan
-
F O F
8
Gambar. a
-
F O F
Gambar. b
-
F O F
Gambar. c
Untuk menggambar bayangan pada cermin cekung dibutuhkan dua sinar
istemewa. Perhatikan contoh berikut
-
9
Gambar. Pembentukan bayangan pada lensa cembung.
Bayangan pada lensa cekung selalu bersifat maya, tegak, dan diperkecil,
kecuali benda di titik f, tidak terjadi bayangan.
Hubungan antara jarak Benda (s0) , jarak bayangan (si), dan jarak fokus (f)
Hubungan antara jarak Benda (s0) , jarak bayangan (si), dan jarak fokus (f) dapat
dituliskan sebagai berikut :
atau ( 1.07 )
Keterangan :
S0 = jarak benda
Si = jarak bayangan
F = fokus
R = jari-jari kelengkungan lensa
Perbesaran BAYANGAN
Sedangkan untuk perbesaran bayangan pada lensa cembung maupun lensa
cekung secara matematis dituliskan sebagai berikut :
( 1.08 )
Keterangan :
M = perbesaran bayangan
S0 = jarak benda
Si = jarak bayangan
= tinggi benda
= tinggi bayangan
Kekuatan Lensa ( P )
10
Kekuatan lensa, atau sering juga dikenal atau disebut dengan daya
lensa adalah kebalikan dari jarak fokus lensa
( 1.09 )
f = jarak fokus lensa diudara
P = kekuatan lensa diudara
Bila f bersatuan meter maka P bersatuan dioptri.
LENSA GABUNGAN
Lensa gabungan ini biasanya dipergunakan dalam alat optik seperti ;
a. Mikroskop, mempergunakan dua buah lensa positif.
b. Teropong bintang, mempergunakan dua buah lensa positif.
c. Teropng bumi, mempergunakan tiga buah lensa positif.
d. Teropong panggung mempergunakan dua buah lensa satu positif dan satu
negative.
Prinsip pembentukan bayangan oleh lensa pertama sama saja seperti
lensa-lensa tunggal lainya, tetapi bayangan yang dibentuk oleh lensa pertama
merupakan benda bagi lensa kedua.
F1 F1 F2 F2
Gambar pembentukan bayangan oleh gabungan lensa positif
11
Persamaannya :
1. Oleh Lensa Pertama ( I )
( 1.10 )
2. Oleh Lensa Kedua ( II )
Perbesaran kedua lensa tersebut
( 1.11 )
D. PERSIAPAN PERCOBAAN
Setelah seluruh peralatan siap sesuai daftar alat, maka :
a. Susunlah alat-alat yang diperlukan, sesuai sama gambar. Berurutan dari
kiri, sumber cahaya, lensa diafragma, meja optik. Meletakkan kertas
diatas meja optik kemudian tarik garis tegak lurus ditegah-tegah kertas
dan letakkan bikonveks atau bikonkav di atasnya. Lensa dipasang
disebelah kiri celah. Buat jarak lensa 10 cm dari sumber cahaya. Aturlah
lampu sehingga filament pada posisi tegak.
b. Hubungkan catu-daya kesumber tegangan PLN. Pastikan catu-daya
dalam keadaan mati.
12
c. Pilih teganagan keluaran catu daya 12 V dengan memutar tomol pemilih
tegangan.
d. Hubungkan sumber cahaya ke catu-daya.
e. Nyalakan sumber cahaya, usahakan agar berkas sinar yang tampak diatas
kertas setajam (sejelas) mungkin. Jika perlu dekatkan dengan meja optik
ke lensa.
E. PROSEDUR
EKSPERIMEN
a. Meletakkan model ensa bikonveks di atas kertas dengan kedudukan seperti gambar
disamping.
b. Memperhatikan sinar-sinar yang
keluar dari lensa sehingga berkas
sinar merambat sepanjag garis
normal.
c. Menandailah jalan sinar-sinar bias dengan mengunakan 2 tanda silang agar dapat
mengambarkan jalannya sinar itu
nanti.
13
d. Menyingkirkan lensa bikonveks itu dan gambarkan jalannya sinar-sinar yang
meninggalkan lensa. Tempelkan data (gambar tersebut) dikolom hasil pengamatan
e. Mengulangi langkah a sampai d dengan setiap kali menggunakan kertas baru untuk
lensa bikonkav maupun lensa gabungan.
F. HASIL PENGAMATAN
a. lensa Bikonveks
b. Lensa Bikonkav
14
c. Lensa Gabungan
G. Komentar dan Kesimpulan
Lensa cembung bersifat konvergen, artinya sinar sejajar yang datang
ke permukaan lensa dibiaskan menuju satu titik fokus (F). Lensa cembung
juga biasa disebut lensa (+).
Sinar
P F datang
Gambar. lensa cembung bersifat konvergen
Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar atau difergen. Artinya sinar sinar
sejajar yang mengenai permukaan lensa cekung akan dibiaskan menyebar.
Lensa cekung disebut juga lensa negative (-)
15
F O
Gambar.Lensa Cekung bersifat divergen
16