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