Post on 22-Jan-2023
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada umumnya dalam kehidupan sehari-hari kita
sering menggunakan maupun menjumpai benda-benda seperti
kacamata, mikroskop, lup (kaca pembesar), kamera dan
masih banyak lagi. Tetapi tentunya kita belum begitu
paham bagaimana cara kerja dan masih banyak lagi fungsi
yang belum kita ketahui dari alat-alat tersebut. Selain
itu juga masih kurang paham bagaimana benda-benda
tersebut membentuk suatu bayangan dan sifat-sifat
bayangan yang terbentuk pada benda-benda tersebut.
Optik yang sangat berguna itu adalah lensa. Lensa
merupakan bidang bening yang dibatasi oleh dua atau
lebih permukaan bias dengan minimal satu permukaan
merupakan bidang lengkung. Jenis lensa dibagi menjadi
dua yaitu lensa positif dan lensa negatif. Lensa
positif (konveks) memiliki bagian tengah lebih tebal
daripada tepinya dan bersifat mengumpul (konvergen)
sedangkan lensa negatif (konkaf) memiliki bagian tengah
lebih tipis daripada bagian tepinya dan bersifat
memancar (dirvergen).
Lensa mampu membelokkan atau membiaskann berkas-
berkas cahaya yang melewatinya, sehingga jika suatu
benda berada pada lensa muka bayangan dari benda
tersebut akan terbentuk. Jika berbicara tentang lensa
maka erat kaitannya dengan cahaya dimana lensa sangat
membutuhkan cahaya untuk mendapatkan suatu bayangan.
Oleh karena itu, percobaan sistem ini perlu
dilakukan agar dapat mengetahui dasar-dasar sistem
lensa, untuk mengetahui sifat-sifat bayangan yang
terbentuk antara lensa positif dan negatif serta lensa
gabungan dan untuk mengetahui aplikasi-aplikasi sistem
lensa dalam kehidupan sehari-hari.
1.2 Tujuan Percobaan
1. Mengetahui dasar-dasar lensa.
2. Mengetahui bayangan yang terbentuk pada lensa
positif dan lensa negatif.
3. Menjelaskan perbedaan lensa positif dan lensa
negatif.
4. Menjelaskan perbedaan lensa cekung dan lensa
cembung.
5. Mengetahui aplikasi sistem lensa dalam
kehidupan sehari-hari.
1.3 Manfaat Percobaan
1. Dapat mengetahui dasar-dasar lensa.
2. Dapat mengetahui bayangan yang terbentuk pada
lensa positif dan lensa negatif.
3. Dapat menjelaskan perbedaan lensa positif dan
lensa negatif.
4. Dapat menjelaskan perbedaan lensa cekung dan
lensa cembung.
5. Dapat mengetahui aplikasi sistem lensa dalam
kehidupan sehari-hari.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada kebanyakan alat optis, lensanya merupakan
lensa majemuk, artinya mereka tersusun dari beberapa
komponen yang diletakkan satu dengan yang lainnya,
membentuk permukaannya pun jarang kecuali betul-betul
sejenis. Hal ini sengaja dilakukan untuk meningkatkan
terang dan mutu bayangan dan juga melonggarkan batasan
ketergantungan pada sinar paraksial.
1. Lensa pembesar
Mata normal manusia dapat memusatkan bayangan tajam
sebuah benda pada retina jika benda O tersebut terletak
diantara jarak tak terhingga, misalnya bintang dari
suatu titik tertentu yang disebut titik dekat Dn, yang
bisa diambil kira-kira 25 cm dari mata. Jika benda
diletakkan melewati titik dekat maka bayangan yang
ditangkap retina menjadi kabur. Umumnya letak titik
dekat manusia berubah menurut umurnya. Sering kali kita
mendengar orang yang menyatakan tidak membutuhkan
kacamata, tetapi bila membaca surat kabar jaraknya
harus menjauh sepanjang lengannya, ini berarti titik
dekatnya sudah mundur.
2. Mikroskop majemuk
Biasanya dipakai untuk melihat benda yang sangat
kecil yang letaknya dengan alat tersebut. Benda O
dengan tinggi h diletakkan sedikit diluar titik fokus
P1 dari lensa objektif, yang jarak fokusnya Fob. Lensa
objektif ini membentuk sebuah bayangan nyata dan
terbalik dengan tinggi h. Perbesaran lateralnya:
m = h'h= −stanθFobtanθ
= −sFob
(2.1)
seperti biasa tanda negatif menunjukkan bayangan yang
terbalik.
3. Teleskop astronomis
Seperti halnya mikroskop, teleskop pun memiliki
bentuk yang bermacam-macam, salah satunya adalah
teleskop refraksi sederhana yang terdiri dari sebuah
lensa objektif dan sebuah lensa okuler. Keduanya
dinyatakan sebagai lensa tipis. Walaupun dalam
prakteknya merupakan lensa majemuk seperti halnya
mikroskop. Sekilas pintas nampaknya susunan lensa
teleskop sama saja dengan susunan lensa mikroskop.
Namun sebetulnya keduanya dirancang untuk kebutuhan
yang berlawanan.
Fokus utama lensa tipis dengan permukaan bola
adalah titik F dimana sinar yang sejajar dan berada
dekat pada sumbu x terputuskan. Titik fokus ini
bersifat maya untuk lensa divergen dan bersifat nyata
untuk lensa bersifat konvergen. Jarak fokus F adalah
jarak titik fokus utama dan lensa. Karena setiap lensa
dapat dibalik tanpa merubah sinar pada setiap lensa
terdapat 2 titik fokus yang simetris. Hubungan objek
tayangan untuk lensa postif maupun negatif ialah:
1p + 1q
=1f
(2.2)
dengan p adalah jarak objek, q adalah jarak bayangan
dan f adalah jarak fokus lensa (Sutisna, 2001).
Ketika sebuah berkas cahaya mengenai sebuah
permukaan bidang batas yang memisahkan dua medium
berbeda, seperti misalnya sebuah permukaan udara kaca
energi cahaya tersebut dipantulkan dan memasuki medium
kedua, perubahan arah dari sinar yang datang yang
ditransmisikan disebut pembiasan. Gelombang yang
ditransmisikan adalah hasil interferensi dari gelombang
datang dan gelombang yang dihasilkan oleh penyerapan
dan radiasi ulang energi cahaya oleh atom-atom dalam
medium tersebut. Untuk cahaya yang memasuki kaca dari
udara, ada sebuah ketertinggalan fase (phase lag) antar
gelombang yang diradiasikan kembali dan gelombang
datang. Demikian juga ada ketertinggalan fase antara
gelombang hasil (resultan) dan gelombang datang.
Ketertinggalan fase ini berarti bahwa posisi puncak
gelombang dari gelombang yang dilewatkan diperlambat
relatif terhadap posisi puncak gelombang dari gelombang
yang datang didalam medium tersebut. Jadi, pada
waktunya gelombang yang dilewatkan tidak berjalan
didalam medium sejauh gelombang datang aslinya, jadi
kecepatan gelombang yang dilewatkan lebih kecil dari
kecepatan gelombang datang. Indeks ini, yaitu
perbandingan laju cahaya diruang hampa terhadap laju
cahaya didalam medium selalu lebih besar, laju cahaya
didalam kaca kira-kira dua pertiga laju cahaya diruang
bebas. Jadi indeks bias kaca kira-kira n=c/v = 3/2.
Bila sebuah benda atau lensa dipakai berkombinasi
dengan lensa membentuk bayangan maka:
1. Hitung letak bayangan yang dibentuk oleh lensa
pertama saja tanpa menghiraukan lensa kedua.
2. Kemudian, anggaplah bayangan ini sebagai objek
untuk lensa kedua dan tentukan letak bayangannya
yang terbentuk oleh lensa kedua saja.
Bayangan terakhir ini adalah bayangan yang dibentuk
kombinasi lensa itu dari objek. Jika bayangan yang
dibentuki lensa pertama terdapat dibelakang lensa
kedua, maka bayangan ini harus dihitung sebagai objek
maya untuk lensa kedua, dengan jarak objeknya yang
negatif.
Mata manusia merupakan alat tubuh yang sangat
efektif luar biasa. Walaupun demikian, jangkauannya
masih dapat ditingkatkan dengan perhitungan alat-alat
optis seperti kacamata, surya kanta sederhana, proyeksi
film, kamera (termasuk tv), mikroskop, teleskop dan
sebagainya. Dalam banyak hal alat-alat ini menambah
daerah pengelihatan biasa (visible range), misalnya
dengan menggunakan kamera inframera pada satelit atau
mikroskop sinar x. Dalam bagian berikut akan
dikemukakan tiga contoh alat optis sebagai ilustrasi
dan agar lebih sederhana, disini dianggap bahwa rumus-
rumus lensa tipis tetap berlaku.
Pembiasan dan pemantulan, kebanyakan optik akan
memerlikan dua atau lebih lensa, prisma, atau cermin.
Secara umum, apabila dua buah lensa dengan jarak fokus
F1 dan F2 ditempatkan maka lensa gabungan membentuk
sebuah lensa dengan jarak fokus efektif sebesar:
1Feff
= 1F1
+ 1F2
(2.3)
Peralatan optik seperti kamera persis atau devalis
optik berkualitas tinggi yang lain semuanya mempunyai
lensa gabungan untuk mereduksi efek abrasi kromatis.
Abrasi adalah sembarang simpangan/deviasi dari ukuran
asli, bentuk dan posisi sebenarnya dari bayangan jika
dihitung dengan rumus sederhana yang dihasilkan oleh
sebuah lensa.
Gejala pemantulan dalam secara total ini sangat
menangis sekali. Ternyata cahaya dapat disalurkan dari
satu titik ke titik lain melalui batang plastik
transparan atau gelas dengan sedikit saja cahaya yang
hilang. Cahaya masuk dari salah satu ujung batang dan
mengalami pemantulan secara total pada pembatasan
batang. Mengikuti alur baris tepi batang dan akhirnya
keluar dari ujung yang lainnya. Jadi, misalnya suatu
gambar dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain
dengan menggunakan seberkas serat-serat kaca atau fokus
gelas yang sangat halus, dan masing-masing serat akan
mentransmisikan satu bagian kecil dan gambar tersebut.
Teknik secara optik memungkinkan banyak alat optis
digunakan untuk mentransmisikan dan mentransformasikan
gambar bercahaya (Bueche, 1989).
Sumbu utama cermin dipilih melalui kaki lilin dan
tentu saja juga melalui pusat kelengkungan cermin.
Bayangan titik yang tidak terletak pada sumbu utama
misalnya ujung atas lilin, dapat ditentukan secara
grafis dengan menggunaan sinar-sinar utama berikut ini:
1. Cahaya yang jatuh pada cermin sejajar dengan sumbu
utama akan dipantulkan melalui titik F.
2. Cahaya yang jatuh kecermin setelah melalui titik
api F akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama
pada optik.
3. Cahaya yang jatuh ke cermin setelah melalui pusat
kelengkungan cermin e dipantulkan kembali melalui
jalan semula.
Lensa biconvex sering disebut lensa cembung (kedua
permukaannya cembung) atau lensa positif (fokusnya
bertanda positif) atau lensa konvergen (bersifat
penggumpalan sinar), sedangkan lensa bikonkaf sering
disebut lensa cekung (kedua permukaannya cekung) atau
lensa divergen (bersifat menyebarkan sinar). Ketika
sebuah sinar menembus sebuah lensa, sinar tersebut
membias atau membengkok pada setiap permukaan batas,
jika berhubungan dengan lensa untuk penyederhanaan,
semua pembiasaan dapat diasumsikan terjadi sepanjang
bidang vertikal yang ditarik kebawah bagian dari tengah
lensa. Pada setiap titik tempat sinar membentuk cermin
menggambarkan sinar yang merefleksikannya, jika semua
sinar yang merefleksikan diperpanjang kebelakang,
mereka akan berpotongan disebuah titik 1 dibelakng
cermin yang bergerak sama dengan jarak o, kecermin
disebut sebagai bayangan o.
Ini adalah sebuah pengertian penting, setiap lensa
lebih tebal dipusatnya daripada ditepinya adalah sebuah
lensa convergen dengan F yang positif dan setiap lensa
yang lebih tebal ditepinya daripada dipusatnya adala
sebuah lensa divergen dengan F yang negatif asalkan
lensa itu mempunyai indeks refraksi yang lebih besar
disekelilingnya. Maka manusia merupakan alat tubuh yang
sangat efektif luar biasa. Walaupun demikian
jangkauannya masih dapat ditingkatkan dengan bantuan
alat-alat optik seperti kacamata, surya kanta
sederhana, film, karmera (termasuk tv), mikroskop,
teleskop dan sebagainya. Dalam banyak hal alat-alat ini
menambah daerah pengelihatan biasa (visibel range)
misalnya dengan menggunakan kamera inframerah pada
satelit atau mikroskop sinar x. Dalam bagian berikut
akan dikemukakan tiga contoh alat optis sebagai
ilustrasi dan agar lebih sederhana, disini dianggap
bahwa rumus-rumus lensa tipis tetap berlaku.
Jika kita memiliki dua atau lebih lensa-lensa
tipis.kita dapat menetukan akhir yang di hasilkan oleh
sistem tersebut dengan menentukan jarak bayangan untuk
lensa pertama dan menggunakannya bersama dengan jarak
antara lensa untuk menentukan jarak bayangannya untuk
lensa pertama dan menggunakannya bersama dengan jarak
antara lensa untuk menentukan jarak obyek bagi lensa
kedua. Yaitu kita perhatikan masing-masing bayangan.
Untuk lensa positif sinar utama :
1. Sinar sejajar yang digambarkan sejajar dengan sumbu
utama ini dibelokkan melalui titik fokus kedua
dari lensa tersebut.
2. Sinar pusat digambarkan melalui pusat (verteks)
lensa. Sinar ini tidak dibelokkan (disampingkan).
(Muka-muka lensa adalah sejajar pada titik ini
sehingga sinar memancar pada arah sama tetap
sadikit bergeser, karena lensa tersebut tipis).
Sinar fokus di gambarkan melalui titik fokus
pertama. Sinar ini memcarkan sejajar dengan sumbu
utama.
Bayangan dapat nyata (real) atau maya (virtual)
pada bayangan nyata, cahaya betul-betul melalui titik
bayangan tersebut, sedangkan pada bayangan maya cahaya
seolah-olah terpancar dari titik bayangan, padahal
cahaya tidak melalui titik ini. Bayangan pada cermin
data selalu maya, pengalaman sehari-hari menunjukkan
bahwa bayangan maya memang nyata ada dan letaknya
tertentu dibelakang cermin (Tipler, 2001)
Titik objek untuk mana bayangan terletak jauh tak
hingga, disebut titik fokus pertama lensa yang
bersangkutan diberi tanda F. Titik bayangan untuk objek
yang jauh tak terhingga disebut titik fokus kedua dan
diberi tanda F’.titik-titik fokus lensa tipis terletak
sebelah-menyebelah lensa pada jarak yang sama dengan
panjang yang melalui titik fokus kedua sebuah lensa dan
tegak lurus sebuah sumbu, disebut bidang fokus pertama
dan bidang fokus kedua. Perbesaran yang dihasil sebuah
lensa tak lain ialah hasil kali dari perbesaran ditiap-
tiap permukaannya. Perbesaran yang disebabkan pembiasan
pertama ialah:
m1 = - 1xs'ns1
(2.4)
dan yang disebabkan pembiasan kedua ialah:
m2 = - ns'21xs2
(2.5)
karena itu perbesaran total m lensa itu adalah:
m = (-1xs'ns1¿ (−ns'2
1xs2)
(2.6)
karena lensa itu tipis, maka S2 = -S’1 dan:
m = −s's
(2.7)
Mikroskop adalah sebuah sistem lensa yang
menghasilkan bayangan maya yang diperebesar dari suatu
objek yang kecil. Mikroskop ini terdiri dari dua lensa
konvergen yang masinng-masing disebut lensa objektif,
serta F da F’ lebih kecil dari jarak yang objektif.
Lensa objektif menghasilkan bayangan nyata pertama A’B’
(bayangan ini merupakan objek dari okuler). Bayangan
akhir A”B” merupakan bayangan maya, terbalik dan jauh
lebih besar dari pada objek AB diletakkan sedemikian
rupa sehingga jarak A”B” dari okuler sama dengan jarak
minimal pembeda pengelihatan 8 (sekitar 25 cm). Keadaan
seperti ini dapat dicapai dengan operasi pemfokusan,
yakni menggerakkan mikroskop secara keseluruhan relatif
terhadap objek. Alat optik sederhana yang paling
penting tentu saja adalah lensa tipis. Perkembangan
alat-alat optik dengan menggunakan lensa berawal dari
abad ke 16 dan 17. Walaupun catatan mengenai kacamata
yang paling tua berasal dari akhir abad ke 13. Sekarang
kita menemukan lensa pada kacamata, kamera, kaca
pembesar, teleskop, teropong, mikroskop dan peralatan
kedokteran. Lensa tipis biasanya berbentuk lingkaran
dan kedua permukaanya melengkung. (walupun permukaan
silinder juga mungkin akan berkonsentrasi pada yang
sejenis). Aplikasi penting dari serat optik adalah pada
teleskop, telekomunikasi dan kedokteran. Serat ini
digunakan untuk mentransmisikan percakapan percakapan
elektron, sinyal video, dan data komputer. Sinyal
merupakan berkas cahaya yang di modulasikan (berkas
cahaya yang intensitasnya dapat diubah-ubah). Serat
optik untuk mentansmisikan gambar yang jelas, terutama
berguna dalam bidang kedokteran ilmu kesehatan
(Giancoli, 2001).
Pada waktu sebuah berkas cahaya mengenai sebuah
permukaan bidang batas yang memisahkan dua medium
berbeda, seperti misalnya sebuah permukaan udara kaca
energi cahaya tersebut dipantulkan dan memasuki medium
kedua, perubahan arah dari sinar yang datang yang
ditransmisikan disebut pembiasan. Gelombang yang
ditransmisikan adalah hasil interferensi dari gelombang
datang dan gelombang yang dihasilkan oleh penyerapan
dan radiasi ulang energi cahaya oleh atom-atom dalam
medium tersebut. Untuk cahaya yang memasuki kaca dari
udara, ada sebuah ketertinggalan fase (phase lag) antar
gelombang yang diradiasikan kembali dan gelombang
datang. Demikian juga ada ketertinggalan fase antara
gelombang hasil (resultan) dan gelombang datang.
Ketertinggalan fase ini berarti bahwa posisi puncak
gelombang dari gelombang yang dilewatkan diperlambat
relatif terhadap posisi puncak gelombang dari gelombang
yang datang didalam medium tersebut. Jadi, pada
waktunya gelombang yang dilewatkan tidak berjalan
didalam medium sejauh gelombang datang aslinya, jadi
kecepatan gelombang yang dilewatkan lebih kecil dari
kecepatan gelombang datang.
Sebuah lensa memopunyai sifat bahwa bila seberkas
yang pararel dengan sumbu melalui lensa, maka berkas
sinar itu berkumpul ke sebuah titik F2, dan membentuk
sebuah bayangan nyata dititik tersebut. Lensa seperti
itu dinamakan sebuah lensa pengumpul. Demikian juga
sinar-sinar yang lewat melalui titik F1, muncul keluar
dari lensa itu sebagai seberkas sinar pararel. Titik
F1, dan titik F2 dinamakan titik fokus pertama dan
titik fokus kedua, dan jarak F (yang diukur dari pusat
lensa itu) dinamakan panjang fokus. Untuk sebuah cermin
cekung, panjang fokusnya dari sebuiah lensa konvergen
didefinisikan sebuah kuantitas positif dan lensa
seperti disebut juga lensa positif. Sebuah lensa
divergen, berkas sinar pararel yang masuk pada lensa
berpancar setelah refleksi. Panjang fokus dari sebuah
lensa divergen adalah sebuah kuantitas negatif dan
lensa itu juga dinamakan lensa negatif. Titik-titik
fokus sebuah lensa positif dibuat berlawanan, relatif
terhadap titik-titik fokus sebuah lensa positif. Titik
fokus kedua F2 dari sebuah lensa negatif adalah titik
dimana sinar-sinar yang pada mulanya pararel dengan
sumber muncul berpencar setelah refleksi. Sinar-sinar
yang masuk mengumpulkan menuju titik fokus pertama
muncul F1 muncul keluar dri lensa itu pararel dengan
sumbunya.
Sebuah lensa adalah obyek transparan dengan dua
permukaan pembias yang sumbu pusatnya menyempit. Sumbu
pusat bersamaa adalah sumbu pusat dari lensa tersebut.
Apabila sebuah lensa di kelilingi oleh udara, cahaya
mengalami pembiasan dari udara masuk melalui lensa
tersebut,melintas melalui lensa tersebut dan kemudian
mengalami pembiasan kembali ke udara. Setiap pembiasan
dapat mengubah arah perjalanan dari cahaya tersebut.
Lensa yang menyebabkan sinar cahaya pada awalnya
sejajar terhadap sumbu pusat menjadi mengumpul,disebut
lensa konvergen.sebagai gantinya apabila menyebabkan
sinar itu menyebar,lensa itu di sebut lensa divergen.
Kita hanya akan meninjau keadaan khusus dari sebuah
lensa tipis,yaitu sebuah lensa yang bagian paling
tebalnya adalah tipis dibanding dengan jarak obyek P,
jarak bayangan i,dan radius kelengkungan r, dan r2 dari
dua permukaan luas tersebut. Sebuah lensa tipis
memiliki panjang fokus f. Setelah itu i dan P dikaitkan
satu sama lain oleh
1f=1P
+1i
(lensatipis)
(2.8)
yang merupakan bentuk yang sama dari persamaan yang
telah kita miliki untuk cermin. Kita juga akan
membuktikan bahwa ketika sebuah lensa tipis dengan
indeks bias n dikelilingi oleh udara, panjang fokus f
ini di berikan oleh
1f=(n−1) ( 1r1
−1r2 )
(2.9)
yang sering di sebut persamaan pembuat lensa. Pembiasan
pada bidang melengkung sangat penting misalnya
bagaimana ini diterapkan pada sistem lensa, seperti
pada camera, telescope. Pada pembahasan sekarang akan
di tinjau dua hal penting, yaitu pembiasan pada
permukaan lengkung cembung (convex) dan pembiasan pada
permukaan lengkung cekung (Arkundato, 2007).
Sinar datang yang berimpit sumbu utama menuju
permukaan lengkung tidak disimpangkan sinar datang OA
dengan sudut datang θ, mengenai permukaan lengkung di
titik A selanjutnya dibiaskan mendekati garis normal
CAN dalam lintasan AI pada sudut θ2. Dua sinar yaitu
OAI dan OPI kemudian bertemu di satu titik I, oleh
karena itu bayangan I adalah bayangan real dari objek
O. Garis AN adalah tegak lurus sumbu. Hukum snell
memerlukan bahwa,
n,sinθ=n2sinθ2(2.10)
Perbesaran bayangan dapat dapat dievaluasi dari hukum
snellius
θ1θ2
=n2
n1
(2.11)
Lensa adalah sebah benda yang di buat dari barang
optik transparan yang mempunyai dua sisi permukaan
sebuah benda yang di buat dari benda optik transparan
yang mempunyai dua sisi permukaan. Dalam hal ini, lensa
merupakan medium transparan yang dibatasi oleh dua
permukaan lengkung (namun salah satu permukaan lensa
dapat juga merupakan bidang datar). Karena itu
gelombang datang mengalami dua pembiasan ketika
melewati lensa. Bayangan yang dibentuk oleh permukaan
pertama merupakan obyek bagi permukaan kedua. Agar
sederahana, medium di luar lensa di asumsikan memiliki
indeks biasa yang sama dan indeks bias lensa sama
dengan n (Halliday,1998).
Alat optik yang paling sering digunakan adalah
lensa. Lensa adalah sebuah sistem optis dengan dua
permukaan yang merefraksikan. Lensa yang paling
sederhana mempunyai dua permukaan bola yang cukup dekat
satu sama lain, sehingga kita dapat mengambil jarak
diantara kedua permukaan itu,kita namakan ini sebuah
lensa tipis. Bila berkas sinar yang paralel dengan
sumbu melalui lensa itu, maka berkas sinar itu
berkumpul kesebuah titik F2 dan membuntuk sebuah
bayangan nyata dititik tersebut. Lensa seperti itu
dinamakan sebuah lensa pengumpul (lensa konvergen,
converging lens). Demikian itu, sinar yang lewat
melalui F1 muncul keluar dari lensa itu sebagai
sebersas sinar paralel. Titik F1 dan F2 dinamakan titik
fokus pertama dan titik fokus kedua dan jarak F (yang
diukur dari pusat lensa itu) dinamakan panjang fokus.
Inilah sebuah pengamatan penting: setiap lensa yang
lebih tebal dipusatnya dari pada ditepinya adalah
sebuah lensa konvergen dengan f yang positif dan setiap
lensa yang lebih tebal tepinya adalah pusatnya adalah
sebuah lensa divergen dengan f yang negatif (asalkan
lensa itu mempunyai indeks refraksi yang lebih besar
dari pada material disekelilingnya) (Zemansky, 2001).
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum Fisika Dasar II mengenai Sistem Lensa
dilaksanakan pada hari Jumat, 18 April 2014 pukul
12.00-14.00 WITA. Bertempat di Laboratorium Fisika
Dasar gedung C, lantai 3, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Mulawarman, Samarinda.
3.2 Alat dan Bahan
1. Sebuah lampu
2. Sebuah layar
3. Penggaris
4. 2 buah lensa positif dan 1 buah lensa negatif
5. Bangku lensa
6. Power supply
3.3 Prosedur Percobaan
3.3.1 Lensa Positif
1. Dipasang posisi benda 0,35 meter dari layar
(L).
2. Dipasang lensa Biconvex antarabenda dan layar.
3. Digeser lensa hingga didapat bayangan yang
jelas pada layar.
4. Dicatat posisi lensa sebagai kedudukan lensa
pertama.
5. Digeser lensa hingga diperoleh bayangan yang
jelas untuk yang kedua (posisi benda dan layar
jangan dirubah).
6. Dicatat posisi lensa sebagai kedudukan lensa
kedua.
7. Diulangi langkah 1-6 dengan merubah posisi
benda untuk jarak (L) 0,30 m, 0,25 m, dan 0,20
m.
3.3.2 Lensa Negatif
1. Digunakan lensa Biconvex dari percobaan
sebelumnya untuk mencari titik fokus lensa
negatif.
2. Dipasang lensa positif.
3. Diletakkan lensa negatif diantara lensa
positif dan layar.
4. Digeser lensa tersebut hingga diperoleh
bayangan yang jelas dan diukur jarak lensa ke
layar (S’).
5. Diulangi langkah 1-4 dengan merubah posisi
benda untuk jarak (L) 0,30 m, 0,25 m, dan 0,20
m.
3.3.3 Lensa Gabungan
1. Dipakai cara yang sama pada pengukuran lensa
positif.
2. Diukur jarak benda dengan layar yang
diletakkan dengan jarak (L) 0,35 m.
3. Digunakan dua buah lensa positif dan disusun
dengan serapat mungkin.
4. Digeser kedua lensa secara bersamaan sehingga
didapatkan bayangan yang jelas pada layar.
5. Dicatat posisi lensa (e1).
6. Digunakan metode Bessel, digeser lagi kedua
lensa secara bersamaan sehingga didapatkan
bayangan yang jelas pada layar.
7. Dicatat posisi lensa (e2).
8. Diulangi langkah 1-7 untuk jarak (L) 0,30 m,
0,25 m, dan 0,20 m.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Pengamatan
4.1.1 Lensa Positif (Biconvex)
No
.
L (m) e1 e2 D = (e1 -
e2) (m)1. 0,35 m 0,29 m 0,045 m 0,245 m2. 0,30 m 0,24 m 0,05 m 0,19 m3. 0.25 m 0,19 m 0,055 m 0,135 m4. 0,20 m 0,13 m 0,06 m 0,07 m
4.1.2 Lensa Negatif (Biconcave)
No
.
L (m) Jarak Bayangan
(S’)
Sifat bayangan
1. 0,35 m 0,29 m diperkecil, terbalik,
maya2. 0,30 m 0,24 m diperkecil, terbalik,
maya3. 0,25 m 0,19 m diperkecil, terbalik,
maya4. 0,20 m 0,09 m diperkecil, terbalik,
maya
4.1.3 Lensa Gabungan
No L (m) e1 e2 D = (e1 -
. e2) (m)1. 0,35 m 0,29 m 0,055 m 0,235 m2. 0,30 m 0.24 m 0,065 m 0,175 m3. 0,25 m 0,19 m 0,065 m 0,125 m4. 0,20 m 0,13 m 0,07 m 0,06 m
4.2 Analisis Data
4.2.1 Perhitungan Tanpa KTP
4.2.1.1 Lensa Positif
F=L2−d2
4L
F1=L2−d2
4L
¿(0,35)2−(0,245 )2
4 (0,35)
¿0,0621,4
¿0,044 m
F2=L2−d2
4L
¿(0,30)2−(0,19)2
4(0,30)
¿ 0,0541,2
¿0,045m
F3=L2−d2
4L
¿(0,25)2−(0,135)2
4(0,25)
¿0,0441
¿0,044m
F4=L2−d2
4L
¿(0,20)2−(0,07)2
4(0,20)
¿0,0350,8
¿0,044m
4.2.1.2 Lensa Negatif
F=S×SˈS+Sˈ
F1=S×SˈS+Sˈ
¿0,35×0,290,35+0,29
¿0,1020,64
¿0,159m
F2=S×SˈS+Sˈ
¿0,30×0,240,30+0,24
¿0,0720,54
¿0,133m
F3=S×SˈS+Sˈ
¿0,25×0,190,25+0,19
¿0,0480,44
¿0,109m
F4=S×SˈS+Sˈ
¿0,20×0,090,20+0,09
¿0,0180,34
¿0,053m4.2.1.3 Lensa Gabungan
F=L2−d2
4L
F1=L2−d2
4L
¿(0,35)2−(0,235)2
4(0,35)
¿0,0671,4
¿0,048m
F2=L2−d2
4L
¿(0,30)2−(0,175)2
4(0,30)
¿0,0591,2
¿0,049m
F3=L2−d2
4L
¿(0,25)2−(0,125)2
4(0,25)
¿0,0471
¿0,047m
F4=L2−d2
4L
¿(0,20)2−(0,06)2
4(0,20)
¿0,0360,8
¿0,045m4.2.2 Perhitungan Dengan KTP
∆l=13×nstpenggaris
¿13×0,5
¿0,167cm = 167x10-4 m
4.2.2.1 Lensa Negatif
∆F¿{14 ( d24L2 )
2
(∆L)2+(−2d4L )2
(∆L)2}12
∆F1={14 ( d24L2 )
2
(∆L )2+(−2d4L )2
(∆L )2}12
={14 ( 0,2452
4(0,25)2)2
. (0,167 )2+(−2(0,245)4(0,35) )
2
. (0,167 )2}12
={14 4,185x10−4+3.146×10−3}12
={1,046x10−4+3.416x10−3 }12
=0,059m
∆F2={14 ( d24L2 )
2
(∆L )2+(−2d4L )2
(∆L )2}12
=¿¿
={14 4,185x10−4+3,416x10−3}12
={1,046x10−4+3,416x10−3 }12
=0,059m
∆F3={14 ( d24L2 )
2
(∆L )2+(−2d4L )2
(∆L )2}12
={14 ( (0,135)2
4(0,25)2 )2
. (0,167)2+(−2(0,135)4(0,25) )
2
. (0,167 )2}12
={14 1,482x10−4+2,033x10−3}12
={3,705x10−5+2,033x10−3 }12
=0,045m
∆F4={14 ( d24L2 )
2
(∆L )2+(−2d4L )2
(∆L )2}12
={14 ( (0,07)2
4(0,20)2 )2
. (0,167)2+(−2(0,07)4(0,20) )
2
. (0,167 )2}12
={14 2,616x10−5+8,541x10−4}12
={6,54−6+8,541−8 }12
=0,029m
4.2.2.2 Lensa Negatif
∆F={s'( (s'+s)−(s−s' )(s'+s)2 ) (∆L )2+(s
1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s)2 ) (∆L)2}
12
∆F1={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s
1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}
12
¿ {0,29( (0,29+0,35 )−(0,29×0,35)
(0,29+0,35)2× (0,167)2+0,29 (0,29+0,35)−(029×0,35)
(0,29+0,35)2(0,167 )2)}
12
={(0,011+5,776x10−3 )}12
=0,130m
∆F2={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s
1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}
12
¿ {0,24( (0,24+0,30 )−(0,30×0,24)
(0,24+0,30)2× (0,167)2+0,24 (0,24+0,30 )−(0,24×0,30)
(0,24+0,30)2(0,167 )2)}
12
={(0,011+5,509x10−3 )}12
=0,130m
∆F3={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s
1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}
12
¿ {0,19( (0,19+0,25 )−(0,25×0,19)
(0,19+0,25)2× (0,167 )2+0,19 (0,19+0,25)−(0,25×0,19)
(0,19+0,25)2(0,167 )2)}
12
={(0,011+5,200x10−3 )}12
=0,126m
∆F4={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s
1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}
12
¿{0,09( (0,09+0,20)−(0,20×0,09)
(0,09+0,20)2× (0,167)2+0,09 (0,09+0,20)−(0,20×0,09)
(0,09+0,20)2(0,167 )2)}
12
={(8,118x10−3+2,686x10−3 )}12
=0,104m
4.2.2.3 Lensa Gabungan
∆F¿{14 ( D24L2 )
2
(∆L)2+(−2D4L )2
(∆L)2}12
∆F1={14 ( D2
4L2 )2
(∆L )2+(−2D4L )2
(∆L )2}12
={14 ( 0,2352
4(0,35)2 )2
(0,167 )2(−2(0,235)4(0,35) )
2
(0,167 )2}12
={14 (2,543x10)−4+ (3,143x10)−3}12
={(8,858x10)−5+(3,143x10)−3}12
= {3,232x10−3}12
= 0,057 m
∆F2={14 ( D2
4L2 )2
(∆L )2+(−2D4L )2
(∆L )2}12
=¿¿
={14 (2,018x10)−4+ (2,373x10)−3}12
= {(5,045x10)−5+(2,373x10)−3}12
= {2,423x10−3}12
= 0,049 m
∆F3={14 ( D2
4L2 )2
(∆L )2+(−2D4L )2
(∆L )2}12
={14 ( 0,1252
4(0,25)2 )2
(0,167 )2(−2(0,125)4(0,25) )
2
(0,167 )2}12
={14 (1,089x10)−4+ (1,743x10)−3}12
={(2,723x10)−5+(1,743x10)−3}12
= {1,770x10−3}12
= 0,042 m
∆F4={14 ( D2
4L2 )2
(∆L )2+(−2D4L )2
(∆L )2}12
={14 ( 0,062
4(0,20)2 )2
(0,167 )2(−2(0,06)4(0,20) )
2
(0,167 )2}12
={14 (1,412x10)−4+ (6,275x10)−3}12
={(3,53x10 )−5+(6,275x10)−3}12
={6,310x10−4}12
= 0,025 m
4.2.3 KTP Mutlak
4.2.3.1 Lensa Positif
(Fn±∆Fn)m
(F1±∆F1)m=(0,044±0,059)m
(F2±∆F2)m=(0,045±0,054)m
(F3±∆F3)m=(0,044±0,045)m
(F4±∆F4)m=(0,044±0,029)m
4.2.3.2 Lensa Negatif
(Fn±∆Fn)m
(F1±∆F1)m=(0,159±0,130)m
(F2±∆F2)m=(0,133±0,130)m
(F3±∆F3)m=(0,109±0,126)m
(F4±∆F4)m=(0,053±0,104)m
4.2.3.3 Lensa Gabungan
(Fn±∆Fn)m
(F1±∆F1)m=(0,048±0,057)m
(F2±∆F2)m=(0,133±0,049)m
(F3±∆F3)m=(0,109±0,042)m
(F4±∆F4)m=(0,053±0,025)m
4.2.4 KTP Relatif
4.2.4.1 Lensa Positif
∆FF×100%
∆F1F1
×100%=0,0590,044
×100%=1,341%
∆F2F2
×100%=0,0540,045
×100%=1,2%
∆F3F3
×100%=0,0450,044
×100%=1,023%
∆F4F4
×100%=0,0290,044
×100%=0,659%
4.2.4.2 Lensa Negatif
∆FF×100%
∆F1F1
×100%=0,1300,159
×100%=0,818%
∆F2F2
×100%=0,1300,133
×100%=0,977%
∆F3F3
×100%=0,1260,109
×100%=1,156%
∆F4F4
×100%=0,1040,053
×100%=1,962%
4.2.4.3 Lensa Gabungan
∆FF×100%
∆F1F1
×100%=0,0570,048
×100%=1,188%
∆F2F2
×100%=0,0490,049
×100%=1%
∆F3F3
×100%=0,0420,047
×100%=0,894%
∆F4F4
×100%=0,0250,045
×100%=0,556%
4.3 Pembahasan
Lensa adalah alat ukur untuk mengumpulkan atau
menyebarkan cahaya yang merupakan bidang bening yang
dibatasi oleh dua atau lebih permukaan bias dengan
minimal satu permukaan merupakan bidang lengkung. Pada
lensa cembungsinar yang merambat melalui antarmuka akan
dibiaskan (terfokus) menuju kesatu titik pada sumbu
pada sumbu optis lensa yang disebut jarak fokus. Pada
lensa sinar yang merambat akan dibiaskan menjauhi sumbu
optis lensa dengan proyeksi imajiner sinar menuju ke
satu titk. Lensa digunakan untuk membentuk bayangan
pada layar sehingga bayangan yang terbentuk menjadi
lebih kuat dan besar dari ukuran sebenarnya.
Pada percobaan lensa positif dengan panjang
penggaris berturut-turut sebesar 35 cm, 30 cm, 25 cm,
dan 20 cm diperoleh posisi lensa yang pertama yaitu 29
cm, 24 cm, 19 cm, dan 13 cm. Posisi lensa kedua yaitu
24 cm, 19 cm, 13,5 cm, dan 7 cm.
Pada percobaan lensa negatif dengan panjang
penggaris berturut-turut sebesar 35 cm, 30 cm, 25 cm,
dan 20 cm diperoleh jarak bayangan yaitu 29 cm, 24 cm,
19 cm, dan 9 cm. Dari percobaan ini bayangan yang
dihasilkan bersifat yaitu maya, terbalik, dan
diperkecil.
Pada percobaan lensa gabungan dengan panjang
penggaris berturut-turut sebesar 35 cm, 30 cm, 25 cm,
dan 20 cm diperoleh posisi lensa yang pertama yaitu 29
cm, 24 cm, 19 cm, dan 13 cm. Posisi lensa kedua yaitu
5,5 cm, 6,5 cm, 6,5 cm, dan 7 cm. Jarak kedua lensa
yang diperoleh dari percobaan lensa gabungan ini yaitu
23,5 cm, 17,5 cm, 12,5 cm, dan 6 cm.
Perbandingan hasil yang didapatkan dari percobaan
sistem lensa yang membentuk bayangan pada layar
didapatkan bayangan yang bersifat nyata, terbalik,dan
diperkecil sedangkan dalam literatur lensa negatif yang
dihasilkan bayangan yang bersifat maya, tegak, dan
diperkecil.
Adapun faktor kesalahan yang terjadi selama
percobaan adalah:
1. Kurang terampilnya dalam menyusun, merangkai,
serta menggunakan alat dalam percobaan.
2. Kurang telitinya dalam memperhatikan bayangan yang
terbentuk pada layar.
3. Kurang telitinya dalam membaca skala pada
penggaris untuk menentukan e1 dan e2.
4. Kesalahan dalam memilih lensa yang digunakan dalam
percobaan.
Adapun aplikasi sistem lensa yang ditemukan dalam
kehidupan sehari-hari adalah:
1. Pada kontak lensa atau kacamata yang dapat
membantu penderita rabun jauh dan rabun dekat melihat
dengan jelas.
2. Adanya lensa pada kamera digital ataupun kamera
SLR yang sangat populer dalam fotografi.
3. Pada lup (kaca pembesar) digunakan untuk melihat
benda yang kecil yang tidak bisa dilihat dengan
mudah.
4. Pada teropong untuk melihat benda yang sangat
jauh.
5. Pada miksroskop untuk menghasilkan perbesaran
benda/objek.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Lensa adalah bidang bening yang dibatasi oleh
dua atau lebih permukaan bias dengan minimal satu
permukaannya bidang lengkung.ada 2 jenis lensa
yaitu lensa cembung dan lensa cekung.
2. Bayangan yang terbentuk dari lensa positif
bersifat nyata, tegak diperbesar. Sedangkan pada
lensa negatif bayangan bersifat maya, terbalik,
diperkecil.
3. Lensa positif memiliki bagian tengah lebih
tebal daripada tepinya dan bersifat mengumpulkan
cahaya, sedangkan lensa negatif memiliki bagian
tengah lebih tipis daripada bagian tepinya dan
bersifat memencarkan cahaya.
4. Lensa cembung bersifat konvergen atau
mengumpulkan berkas yang biasa digunakan untuk
kaca spion pada kendaraan. Sedangkan lensa cekung
bersifat divergen atau menyebarkan sinar yang
biasa digunakan untuk dop lampu pada kendaraan.
5. Aplikasi lensa dalam kehidupan sehari-hari
adalah Pada kontak lensa atau kacamata yang dapat
membantu penderita rabun jauh dan rabun dekat
melihat dengan jelas. Adanya lensa pada kamera
digital ataupun kamera SLR yang sangat populer
dalam fotografi, serta mikroskop yang digunakan
untuk menghasilkan perbesaran benda-benda kecil.
5.2 Saran
Sebaiknya dalam percobaan Sistem Lensa digunakan
posisi benda terhadap layar sejauh 70 cm atau 90 cm,
percobaan dilakukan ditempat yang lebih gelap, serta
menggunakan lensa yang bervariasi seperti lensa Plan
Concave-Convex agar bayangan yang didapatkan lebih
tajam dan terlihat dan data yang diapatkan lebih
bervariasi.
DAFTAR PUSTAKA
Arkundato. 2007. Fisika Dasar 2. Jakarta: Universitas
Terbuka
Bueche, Frederick. 1989. Fisika. Jakarta: Erlangga
Giancoli, Douglas. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta:
Erlangga
Sutarno. 2013. Fisika Untuk Universitas. Yogyakarta:
Graha Ilmu
Sutisna. 2001. Fisika Dasar 2. Jakarta: Universitas
Terbuka
Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik.
Jakarta: Erlangga
Zemansky, Sears. 1994. Fisika Untuk Universitas.
Jakarta: Erlangga