Lensa [PDF]

Citation preview

3.



Lensa



Lensa adalah benda bening yang memiliki permukaan berbentuk cekung atau cembung yang berfungsi untuk membiaskan cahaya. Berdasarkan bentuk permukaannya lensa dibedakan atas 6 seperti pada gambar di bawah ini.



Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung sehingga pada lensa terdapat dua titik fokus seperti tampak pada gambar.



1. Pembentukan bayangan pada lensa cembung:



Lensa cembung sama dengan cermin cekung bersifat positip. Jika sinar-sinar sejajar dikenakan pada lensa cembung maka sinar-sinar biasnya akan berkumpul pada satu titik yang disebut titik fokus (titik api). Sifat lensa cembung adalah mengumpulkan sinar (konvergen). Jika sebuah benda diletakkan di depan lensa cembung akan membentuk bayangan. Pembentukan bayangan pada lensa cembung membutuhkan sekurang-kurangnya dua sinar istimewa.



Sifat bayangan yang terbentuk bergantung pada posisi benda. Sinar-sinar istimewa lensa cembung: 1. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus aktif (F1) di belakang lensa.



2.



Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 di depan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.



3.



Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias.



Sifat-sifat bayangan benda pada lensa cembung dapat juga ditentukan melalui dalil Esbach sebagai berikut: 1. Jumlah nomor ruang benda dengan ruang bayangan harus = 5. 2. Untuk setiap benda yang nyata dan tegak, maka semua bayangan di depan cermin adalah nyata dan terbalik dan semua bayangan di belakang cermin adalah nyata dan tegak. 3. Jika nomor ruang bayangan lebih besar dari nomor ruang benda, maka bayangan diperbesar. 4. Jika nomor ruang bayangan lebih kecil dari nomor ruang benda, maka bayangan diperkecil.



Titik fokus I (F1) dan kelengkungan I (M1) berada di depan lensa II sedangkan F2 dan M2 berada di depan lensa I. Karena sinar datang dari depan I lensa tidak melalui fokus (pasif) akan dibiaskan melalui fokus I (F1) di depan lensa ke II (aktif). 1. Benda di ruang II depan I, bayangan jatuh di ruang III depan ke II. 2. Benda di ruang III depan I, bayangan jatuh di ruang II depan ke II. 3. Sifat bayangan yang terbentuk baik ruang II maupun ruang III selalu nyata, diperkecil /diperbesar dan selalu terbalik. 4. Benda di ruang I depan I bayangan tetap jatuh di ruang IV depan I sehingga sifat bayangan maya, tegak dan diperbesar.( Di ruang IV tidak ada benda). Cara ini berlaku untuk ruang depan ke II kalau sinar datang dari depan ke II. Contoh: 1) Benda diletakkan pada jarak lebih besar dari F2, maka bayangan benda berada di belakang lensa dan memiliki sifat nyata, terbalik dan diperkecil.



2) Benda diletakkan antara F2 dan M2 maka bayangan berada di belakang lensa dan memilki sifat bayangan nyata, terbalik dan diperbesar.



3) Benda diletakkan pada jarak lebih kecil dari F2 maka bayangan berada di depan lensa dan sifat bayangan adalah maya, tegak dan diperbesar.



Catatan: a. Jarak fokus lensa cembung bertanda positip karena fokus lensa cembung bersifat nyata. b. Benda nyata terletak di depan lensa dan dalam perhitungan bertanda positip. Benda maya terletak di belakang lensa dan dalam perhitungan bertanda negatip. c. Bayangan nyata terletak di belakang lensa dan dalam perhitungan bertanda positip. Bayangan maya terletak di depan lensa dan dalam perhitungan bertanda negatip.



2. Pembentukan bayangan pada lensa cekung



Lensa cekung disebut juga lensa negatip. Jika sinar-sinar sejajar dikenakan pada lensa cekung maka sinar-sinar biasnya akan menyebar (divergen) solah-olah berasal dari satu titik yang disebut titik fokus. Titik fokus aktif lensa cekung berada pada sisi yang sama dengan sinar datang sehingga titik fokus lensa cekung besifat maya atau semu dan bernilai negatip. Pembiasan pada lensa cekung juga berlaku sinar-sinar istimewa ketika kita hendak membuat bayangan pada lensa. Sinar-sinar istimewa lensa cekung: 1. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah dari titik fokus aktif F1



2.



Sinar datang menuju titik fokus pasif F2 akan dibiaskan sejajar sumbu utama.



3.



Sinar datang melalui titik pusat optik 0 akan diteruskan tanpa dibiaskan.



Sifat bayangan bayangan pada lensa cekung dapat ditentukan melalui: 1. Bantuan sinar- sinar istimewa. 2. Dalil Esbach sama seperti pada lensa cembung.



Melukis bayangan pada lensa cekung.



Benda diletakkan di depan lensa cekung atau lensa negatip (benda nyata). Sifat bayangan yang terbentuk selalu menghasilkan bayangan maya, tegak dan diperkecil dan terletak di antara O dan F1 (depan lensa). Perhatikan gambar di samping ini! Sifat lensa cekung sama dengan cermin cembung. Catatan: Baik lensa cekung maupun lensa cembung aktif dan pasif tergantung dari arah datangnya sinar. Jika sinar datang pada depan I maka F1 aktif. Sebaliknya jika sinar datang dari depan II maka F 2 aktif tetapi hal ini jarang terjadi.



1) Persamaan pada lensa



Persamaan dipakai untuk menyatakan hubungan kuantitatif antara jarak benda ke cermin (s), Jarak bayangan ke cermin (s’), panjang fokus (f) dan jari-jari kelengkungan cermin (R). Jika dirumuskan:



= +



f=



ʹ



atau f = R



Keterangan: f = jarak fokus bertanda positip untuk lensa cembung dan negatip untuk lensa cekung. s = jarak benda bertanda positip untuk benda yang terletak di depan lensa (benda nyata) s’ = jarak bayangan bertanda positip untuk bayangan yang terdapat di belakang lensa (bayngan nyata) R = Jari-jari kelengkungan cermin. Perbesaran bayangan: M =



ʹ



=



ʹ



Keterangan: M = Perbesaran bayangan s’ = jarak bayangan (layar) ke cermin Contoh soal 1: Perhatikan gambar cermin cembung berikut!



s = jarak benda ke cermin h = tinggi benda



h’ = tinggi bayangan



Benda diletakkan di depan cermin cembung seperti tampak pada gambar. Jika tinggi benda 2 cm maka tentukan a. letak bayangan? c. tinggi bayangan? b. perbesaran bayangan? d. dan bagaimanakah sifat bayangan benda yang terbentuk? Penyelesaian: Diketahui: s = 6 (didepan lensa), f = 4 cm (lensa cembung) : h = 2 cm, Ditanya: a. S’ = ....? c. h’ = ....? b. M = ....? d. sifat bayangan?



Jawab:



a.



= +



ʹ



ʹ



= ʹ



-



=



ʹ



= s’ =



=



-



=



-



= 12 cm di belakang lensa



Jadi letak bayangan 12 cm di belakang lensa. ʹ



b. M =



=



=2x



Jadi perbesaran bayangan adalah 2 kali ʹ



c.



M =



d.



Jadi Tinggi bayangan adalah 4 cm. Sifat bayangan yang terbentuk adalah: nyata, terbalik dan diperbesar di belakang lensa. Jika dilukis diagram sinarnya maka tampak seperti pada gambar berikut ini!



h’ = M h = 2 x 2cm = 4 cm



Contoh soal 2: Sebuah paku setinggi 2 cm terletak 3 cm di depan lensa cembung yang memiliki fokus 5 cm. Tentukan: a. Letak bayangan c. Tinggi BAyangan b. Perbesaran bayangan d. Sifat bayangan yang tebentuk Penyelesaian: Diketahui: h = 2 cm, s = 3 cm, f = 5 cm Ditanya: a. s’ = ....? b. M = ....? c. h ‘ = ....? d. Sifat bayangan.....? Jawab:



a.



= +



ʹ



ʹ



=



+



ʹ



=



-



=



-



=



s’ =



s’= -7,5 cm



Jadi letak bayangan adalah -7,5 cm di depan lensa cembung. ʹ



b. M =



=



,



= 2,5 x



Jadi perbesaran bayangan adalah 2,5 kali



c. M =



ʹ



h’ = M h = 2,5 x 2 cm



h’ = 5 cm



Jadi tinggi bayangan adalah 5 cm.



d. Sifat bayangan yang terbentuk adalah maya atau semu, tegak dan diperbesar berada di depan lensa cembung. Jika dilukis diagram sinarnya maka tampak sebagai berikut::



Catatan: 1. Bayangan semu atau maya karena berada di depan lensa cembung yang terbentuk dari perpanjangan sinar-sinar bias. 2. Benda tersebut ada di ruang 1 depan lensa cembung maka bayangan benda jatuh di ruang IV depan lensa cembung maka bayangan diperbesar. 3. Sama tegak dengan bendanya karena beada pada sumbu yang sama.



Contoh soal Lensa Cekung: 1. Sebuah benda diletakkan 20 cm di depan sebuah lensa cekung yang jarak fokusnya 10 cm. Tentukan: a. Dimanakah letak bayangan? b. Berapakah perbesaran bayangan? c. Sifat bayangan yang terbentuk! d. Gambarlah diagram sinarnya. Penyelesaian: Diketahui: s = 20 cm, f = -10 cm ( lensa cekung) Ditanya: a. s’ = ....? b. M = ....? c. Sifat bayangan? Jawab:



= +



a.



ʹ



ʹ ʹ



=



-



=



-



=



= s’ =



– = -6,7 cm (di depan lensa)



jadi letak bayangan adalah -6,7 cm di depan lensa. b.



M=



ʹ



=



: 20 cm =



= x



Jadi perbesaran bayangan adalah x c. d.



Sifat bayangan adalah maya, tegak dan diperkecil di depan lensa. Gambar diagram sinar



2) Kekuatan lensa: Setiap lensa memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam mengumpulkan atau menyebarkan sinar. Kuat lensa (D) adalah kemampuan lensa dalam mengumpulkan atau menyebarkan sinar. Satuan kekuatan lensa adalah dioptri. Kuat lensa merupakan kebalikan dari panjang fokus, secara matematik dapat dirumuskan: D = Keterangan: D = kekuatan lensa (dioptri), f = jarak fokus (m) Dengan syarat jarak fokus (f) harus dinyatakan dalam meter (m). Contoh soal: Hitunglah kekuatan lensa berikut ini jika jarak fokus lensa: a. 50 cm. Penyelesaian: Diketahui: f = 50 cm = 0,5 m dan f = -25 cm = -0,25 m. Jawab: a.



D= =



b.



D= =



=



, ,



1 :



=



1 : -



=-



b. -25 cm



= 2 dioptri = -4 dioptri



Jika jarak fokus (f) dinyatakan dalam sentimeter (cm) maka kekuatan lensa diperoleh dari 100 dibagi jarak fokus (f). Secara matematik dirumuskan sebagai berikut: D = a.



D=



= 2 dioptri



b. D =



= 4 dioptri