LENSA TIPIS

Tujuan PercobaanMenentukan jarak focus lensa cembung (konvergen) dan cekung (divergen) serta sifat bayangan.

Alat – Alat Percobaan

a. Bangku optic yang berbentuk rel berskala dengan tiang statif tempat lensa, benda, cermin, benda, dan tabir (layar).

b. Lensa cembung dan cekung.c. Tabir, cermin, benda berbentuk panah, dan penggaris berskala.d. Lampu proyektor sebagai sumbe rcahaya.

Teori Dasar

1.1 Rumus GaussBenda nyata yang terletak di depan lensa konvergen dapat membentuk bayangan nyata

dibelakang lensa. Bayangan ini dapat ditangkap oleh tabir di belakang lensa sehingga dapat terlihat. Secara sederhana pembentukan bayangan tersebut diperlihatkan pada gambar 1.

Gambar 1.Diagram pembentukanbaynganolehlensakonvergen. f =titik focus, O = pusatsumbu optic lensa.

Jika tebal lensa diabaikan maka dapat dibuktikan bahwa1f=1

b+ 1

v1f= bv

b+v(1)

Persamaan ini berlaku umum dengan ketentuanf = jarak titik focus lensa, bertanda (+) untuk lensa konvergen dan (-) untuk divergen.v = jarak benda terhadap pusat sumbu optic lensa, bertanda (+) untuk benda nyata dan negative untuk benda maya.b = jarak bayangan terhadap pusat sumbu optic lensa, bertanda (+) untuk bayangan nyata dan negative untuk bayangan maya.

Bayangan nyata terletak dibelakang lensa dan dapat ditangkap oleh tabir dan sementara benda maya terletak di depan lensa dan tidak dapat ditangkap oleh tabir , selanjutnya benda maya terletak dibelakang lensa dan biasanya dihasilkan oleh bayangan komponen optic lainnya (lensa dan cermin).

Disamping itu perbesaran yang didefinisikan debagai perbandingan besar bayangan terhadap objek dapat diperoleh dari persamaan

v

Lensa (+) tabir

bayangan

h’fO

Benda h

b

m= tinggibayangantinggibenda

=−bv

(2)

Munculnya tanda negatif hanya karena keinginan agar jika m positif untuk bayangan tegak dan negative untuk bayangan terbalik.Jika dihalangkan tanda negative dari rumus (2) maka perjanjiannya akan terbalik.

1.2 Rumus BesselJika jarak antara benda dan tabir dibuat tetap dan lebih besar dari 4f maka terdapat dua

kedudukan lensa positif yang akan menghasilkan bayangan tajam diperkecil dan diperbesar pada tabir, lihat gambar 2.

Gambar 2. Dua kedudukan lensa positif yang membentuk bayangan tajam pada tabir.

Pada gambar tersebut, posisi-b dan posisi-k masing-masing menyatakan posisi lensa yang menghasilkan bayangan tajam diperbesar dan diperkecil, sedangkan a = jarak benda ke tabir.d = jarak antara dua kedudukan lensa yang menghasilkan bayangan tajam yang diperbesar dan diperkecil.vb = jarak benda ke lensa yang menghasilkan bayangan diperbesar.bb = jarak bayangan ke lensa yang menghasilkan bayangan diperbesar.vk = jarak benda ke lensa yang menghasilkan bayangan diperkecil.bk = jarak bayangan ke lensa yang menghasilkan bayangan diperkecil.Mengacu pada gambar 2 terlihat bahwa

d=vk−vb (3a )¿bb−bk (3 b )¿bb−vb (3 c )

Mengingat bahwa a = vb +bb maka diperoleh

a h’

d h’

bk

bb

vk

vb

Benda h

Posisi-b(+)

Posisi-k(+)

vb=a−d

2

bb=a+d

2(4)

Substitusi persamaan (4) ke persamaan (1) menghasilkan

f =a2−d2

4a(5)Perhatikan bahwa a dan d selalu positif.

1.3 Gabungan Lensa dengan Cermin datarMisalkan benda diletakkan pada bidang focus lensa dan di belakang lensa terdapat cermin datar, lihat gambar 3.

Gambar 3. Menentukan panjang focus lensa(+) dengan bantuan cermin datar.

Oleh lensa, berkas sinar yang berasal dari benda akan dibiaskan dalam berkas sejajar sehingga terbentuk bayangan di tempat tak berhingga. Selanjutnya oleh cermin datar berkas ini akan dipantulkan dan kemudian dibiaskan kembali oleh lensa sehingga terbentuk bayangan sama besar pada bidang focus/benda.

1.4 Rumus Lensa GabunganUntuk tujuan tertentu sering digunakan gabungan beberapa. Dalam analisis pembentukan bayangan lensa gabungan ini dapat dibayangkan seolah-olah menjadi sebuah lensa dengan jarak fokus fg. Untuk gabungan dua lensa fg dirumuskan sebagai

1f g

= 1f 1

+ 1f 2

− tf 1 f 2

(6)

Dengan f adalah jarak dua sumbu optik lensa. Jika kedua lensa itu tipis dan diimpitkan maka t=0 sehingga.

1f g

= 1f 1

+ 1f 2

(7)

Benda

v

CerminLensa (+)

1.5 Pembentukan Bayangan Oleh Gabungan Lensa Konvergen-Divergen.Lensa negatif akan selalu membentuk bayangan maya dari benda nyata tetapi dari benda maya dapat dibentuk bayangan nyata. Atas dasar ini maka diperlukan bantuan lensa positif dengan susunan seperti gambar berikut.

Gambar 4. Pembentukan bayangan oleh gabungan lensa konvergen dan divergen, O- adalah bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa positif dan bayangan ini menjadi objek/benda maya lensa divergen (-).

B- adalah bayangan nyata yang dibentuk lensa divergen dari benda O-.

3. Jalannya Percobaan

4-1. Menentukan Jarak Fokus Lensa KonvergenMerujuk pada teori di atas makan penentuan jarak fokus lensa konvergen dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu Bessel, Gauss, dan bantuan cermin datar.

4-1-A. Cara Gauss

1. Ambil benda berbentuk panah dan ukur tingginya sebanyak 5 kali. Isikan pada tabel data.2. Ambil tabir dan lensa konvergen yang akan diukur jarak fokusnya.3. Letakkan benda, lensa, dan tabir pada rel optik sehingga terbentuk susunan seperti gambar 1.4. Atur posisi benda, lensa dan tabir sehingga terbentuk bayangan tajam diperkecil.5. Ukurlah v, b, tinggi bayangan h’, dan posisi bayangan apakah tegak lurus atau

terbalik.Isikanlah hasil ini pada tabel data.6. Geser lensa mendekati benda sejarak 2cm dan atur posisi tabir sehingga terbentuk bayangan

tajam. Lakukan pengukuran seperti langkah 5.7. Ulangi langkah 6 terus menerus selama masih mungkin.

4-1-B. Cara Bessel1. Ukurlah tinggi benda yang berbentuk anak panah dan catat hasilnya.Ulangi pengukuran ini

sampai 5 kali.2. Tempatkan benda di depan lampu sorot3. Tempatkan tabir sejarak 100 cm di belakang benda

Benda h

v+

v-

b+

b-

dB-

Lensa (+) Lensa (-)

f+ f- h’

O-

4. Tempatkan lensa yang akan diukur jarak fokusnya diantara lensa dan tabir. Susunan posiis benda, lensa, dan tabir akan seperti gambar 2.

5. Geser-geser lensa untuk melihat sekilas apakah terbentuk bayangan tajam diperbesar dan diperkecil. Jika tidak terjadi anda mungkin perlu menaikkan/menurunkan posisi lensa dan benda agar sinar dari benda tepat jatuh pada lensa atau menggeser posisi tabir.

6. Jika langkah 5 berhasil, maka aturlah posiis lensa secara halus untuk mendapatkan bayangan tajam diperbesar dan diperkecil.

7. Catat kedua posisi lensa (vb dan vk), tinggi bayangan dan catat apakah bayangan terbalik atau tegak.

8. Isikan hasil pengukuran ini pada tabel data.9. Ulangi langkah 6 dan 7 sampai 5 kali. Pada setiap pengulangan posisi lensa harus digeser-

geser.

4-1-C. Dengan bantuan Cermin datar1. Tempatkan benda, lensa (+), dan tabir sehingga terbentuk susunan seperti gambar 3.2. Geserlah posiis benda sehingga pada bidang benda terbentuk bayangan yang sama besar

dengan benda.3. Catat jarak benda ke lensa (lihat tabel data)4. Ulangi percobaan ini sampai 5 kali.

4-2. Menentukan Jarak Fokus Lensa Divergen 1. Ambil lensa konvergen dan divergen yang akan dibentuk jarak fokusnya.2. Tempatkan benda, lensa konvergen, dan tabir di belakang lensa.3. Aturlah posisi lensa dan tabir sehingga terbentuk bayangan tajam pad aakhir.4. Catat posisi benda, lensa, dan tabir.5. Letakkan lensa divergen diantara tabir dan lensa konvergen. Perhatikan bayangan pada tabir

akan kabur atau hilang.6. Atur posisi lensa divergen dan tabir sehingga terbentuk bayangan tajam.7. Catat posisi lensa divergen dan tabir.8. Berdasarkan data posiis ini maka hitunglah v+, b+, v-, b- dan hasilnya diisikan pada tabel

data. Variabel d adalah jarak antara lensa konvergen dan divergen.9. Ulangi percobaan di atas sebanyak sampai 5 kali.

5-1-A. Cara Gauss1. Hitung m berdasarkan perbandingan tinggi benda dan bayangan2. Hitung m berdasarkan persamaan (2) dan berdasarkan hasil ini tentukan posisi bayangan

(tegak atau diperbalik)3. Buatlah tabel ringkasan penghitungan 1 dan 24. Buat tabel harga 1/v dan 1/b5. Buat grafik 1/v terhadap 1/b.6. Berdasarkan grafik tersebut tentukan f lensa.

5-1-B. Cara BesselBerdasarkan data percobaan, hitung jarak fokus lensa dengan persamaan (5).

5-1-C. Dengan Bantuan Cermin DatarBerdasarkan data jarak benda, anda langsung mendapatkan jarak fokus, f=v. Buat tabel ringkasan hasil penghitungan jarak fokus kekuatan lensa (dalam Dioptri) dari ketiga cara di atas. Beri catatan/ ulasan mengapa terjadi perbedaan hasil dari ketiga cara di atas.

Catatan : 1 dioptri = 100/ f(cm), jadi lensa dengan f = 25 cm akan berkekuatan 4 Dioptri.

5-2. Jarak Fokus Lensa Divergen.Tentukan f lensa divergen hasil percobaan.

Bagian Fisika

Universitas YARSI, Fakultas Kedokteran

Data Percobaan 01 : Lensa Objektif

Hari/tanggal : 25 Februari 2013

Nama : Rifky Nama Partner : Mutiara

NIM : 1102010241 NIM : 1102010193

4-1. Menentukan Jarak Fokus Lensa Konvergen

4-1-A. Cara Gauss

Tinggi benda h = 2,8 cm

No V ( cm ) b ( cm ) h’ ( cm ) Tegak / terbalik M1= h’/h M= -b/v f1. 51 cm 34 cm 3 cm Terbalik 1,07 -0,67 20,42. 30,5 cm 68,5 cm 9 cm Terbalik 3,21 -2,25 21,103. 59 cm 33 cm 2,4 cm Terbalik 0,86 -0,56 21,164. 69 cm 31 cm 1,8 cm Terbalik 0,64 -0,45 21,395. 93 cm 25,5 cm 1 cm Terbalik 0,36 -0,27 20,01

Catatan : h’= tinggi bayangan v = jarak benda ke lensa b = jarak bayangan ke lensa f = titik fokus

4-1-B. Cara Bessel

4-1-B Cara Bessel 4-1-C Cermin datar

No. a (cm) vk (cm) vb (cm) d (cm) f (cm) v(cm) f(cm)

1. 100 28 72 44 20,16 20 20

2. 95 65 31 65-31=34 20.70

3. 100 72 29 72-39=43 20,37

4. 105 77 29 77-29=48 20,76

5. 109 82 27 82-27=55 20,31

Catatan : bagian yang digelapkan dihitung dirumah

Rumus : f=a ²−d ²

4 a

d= (vk-vb)

4-2. Lensa Divergen

No. v+(cm) b+(cm) v-(cm) d (cm) b-(cm) f-(cm)1. 28 75 -8 67 8 -3,402. 44 39 (27-39)=-12 27 26 -22,283. 41 39 (30-39)=-9 30 28 -13,264. 31 57 (43-57)=-14 43 19 -53,25. 28 70 (62-70)=-8 62 18 -14,4

Catatan : v- = d-b+

f-= V−x b− ¿v−+b−¿¿

¿

Pembahasan

a. Cara GaussDidapatkan bayangan benda yang terbentuk adalah terbalik pada semua percobaan sesuai dengan hukum lensa cembung (konvergen) yang bersifat maya dan terbalik. Terlihat dari hasil pada M didapatkan nilai yang negatif.

b. Cara BesselPada percobaan pertama dengan jarak benda 100 cm didapatkan jarak benda yang mendapatkan bayangan diperbesar (vb) 28 cm, jarak benda yang mendapatkan bayangan diperkecil (vk) 72 cm, dengan jarak 2 lensa (d) 44 cm diperoleh titik focusnya yaitu 20,16 cm. Pada percobaan kedua dengan jarak benda 95 cm didapatkan jarak benda yang mendapatkan bayangan diperbesar (vb) 31 cm, jarak benda yang mendapatkan bayangan diperkecil (vk) 65 cm, dengan jarak 2 lensa (d) 34 cm diperoleh titik focusnya yaitu 20,70 cm. Pada percobaan ketiga dengan jarak benda 100 cm didapatkan jarak benda yang mendapatkan bayangan diperbesar (vb) 29 cm, jarak benda yang mendapatkan bayangan diperkecil (vk) 72 cm, dengan jarak 2 lensa (d) 43 cm diperoleh titik focusnya yaitu 20,37 cm. Pada percobaan keempat dengan jarak benda 105 cm didapatkan jarak benda yang mendapatkan bayangan diperbesar (vb) 29 cm, jarak benda yang mendapatkan bayangan diperkecil (vk) 77 cm, dengan jarak 2 lensa (d) 48 cm diperoleh titik focusnya yaitu 20,76 cm. Pada percobaan keempat dengan jarak benda 109 cm didapatkan jarak benda yang mendapatkan bayangan diperbesar (vb) 27 cm, jarak benda yang mendapatkan bayangan diperkecil (vk) 82 cm, dengan jarak 2 lensa (d) 55 cm diperoleh titik focusnya yaitu 20,31 cm. c. Lensa DivergenDari percobaan lensa tipis kami memperoleh bayangan yang belum jelas karena jaraknya belum diatur. Pada percobaan pertama didapatkan jarak benda lensa positif 39 cm, jarak bayangan lensa positif 41 cm, jarak benda lensa negatif -3 cm, jarak bayangan lensa negative 25cm, diperoleh jarak antar lensa 38 cm dan terbentuk titik focus – 3,40. Pada percobaan kedua didapatkan jarak benda lensa positif 44 cm, jarak bayangan lensa positif 39 cm, jarak benda lensa negative -12 cm, jarak bayangan lensa negative 26 cm , diperoleh jarak antar lensa 27 cm dan terbentuk titik focus – 22,28.Pada percobaan ketiga didapatkan jarak benda lensa positif 41 cm, jarak bayangan lensa positif 39 cm, jarak benda lensa negative -9 cm, jarak bayangan lensa negative 28 cm , diperoleh jarak antar lensa 30 cm dan terbentuk titik focus – 13,26.

Pada percobaan keempat didapatkan jarak benda lensa positif 31 cm, jarak bayangan lensa positif 57 cm, jarak benda lensa negative -14 cm, jarak bayangan lensa negative 19 cm, diperoleh jarak antar lensa 43 cm dan terbentuk titik focus – 53,2. Pada percobaan kelima didapatkan jarak benda lensa positif 28 cm, jarak bayangan lensa positif 70 cm, jarak benda lensa negative -8 cm, jarak bayangan lensa negative 18 cm , diperoleh jarak antar lensa 62 cm dan terbentuk titik focus – 14,4.

d. Cermin DatarPada percobaan diatas didapatkan hasil v = f, yaitu pada percobaan pertama v1 = 20 cm dan f1=20 cm, hal ini dikarenakan sifat cermin datar yang menghasilkan bayangan sama besar dalam bidang fokus atau benda.

Kesimpulan

Untuk menghitung jarak fokus lensa konvergen dan divergen dapat digunakan 3 cara yaitu cara Gauss, Bessel, dengan bantuan cermin datar, dan cara gabungan.

Panjang fokus ditentukan oleh jarak benda ke lensa dan jarak bayangannya ke lensa pada metode konvensional, jarak benda bayangan dan jarak 2 posisi lensa yang bayangannya bagus pada metode Bessel, panjang fokus lensa cembung dan jarak benda bayangan serta jarak 2 posisi lensa yang bayangannya bagus pada metode kombinasi

Sifat konvegen/divergen dari suatu lensa tidak mungkin berubah. Kesimpulan pada lensa tipis adalah semakin jauh jarak benda maka semakin jauh pula

jarak bayangan dan sebaliknya semakin dekat jarak benda semakin dekat pula jarak bayangan. Dalam hal ini jarak sangat berpengaruh terhadap fokus bayangan.

SaranAgar percobaan ini dapat memperoleh hasil yang maksimal maka hal-hal berikut harus diperhatikan :*Mengukur jarak benda dan jarak bayangan dengan memperhatikan ketilian alat ukur yang digunakan.*Menentukan letak bayangan yang jelas dan tajam

PENDENGARAN

Tujuan :

1. Mengukur ketajaman pendengaran dengan menggunakan audiometer (pemeriksaan audiometer).

2. Membuat kesimpulan mengenai “hearing loss” dari hasil pemeriksaan audiometer sehingga dapat menetapkan apakah pendengaran orang percobaan dalam batas-batas normal atau tidak.

Dasar Teori :

Alat yang dikenal sebagai audiometer, mencotoh rrangkaian oktaf dari skala C seperti pada penala. Intensitas nada dapat dipertahankan pada tingkat tertentu, tidak seperti penala yang intensitas nadanya akan berkurang setelah dibunyikan. Nada dapat pula diinterupsi sesuai kehendak, intensitas dapat dapat dilemahkan pada interval tertentu dengan hambatan elektris – dengan demikian intensitas bunyi dapat dihitung.

Alat-alat yang diperlukan :

1. Audiometer merk ADC. Lengkap dengan telepon telinga dan formulir.2. Penala berfrekwensi 256.3. Kapas untuk menyumbat telinga.

I. Audiometer

Keterangan teknis mengenai audiometer :

P-VI.4.1 Apa guna audiometer dan bagaimana cara kerjanya ?

Jawaban : Mengukur ketajaman pendengaran.Cara kerjanya yaitu, menghasilkan nada-nada murni dengan beragam frekuensi yang didengar melalui earphone. Pada setiap frekuensi, ditentukan intensitas ambang dan dicatat pada sebuah grafik sebagai presentase dari pendengaran normal. Hal ini menghasilkan pengukuran objektif derajat ketulian dan gambaran mengenai rentang nada yang paling terpengaruh.

Pada bagian muka audiometer ADC terdapat berbagai tombol dan skala yang berfungsi sebagai berikut :

Tombol 1 (T) : Tombol Utama.

Gunanya untuk menghidupkan atau mematikan alat.

Tombol 2 (T2) : Tombol Frekwensi Nada.

Dengan menggunakan T2 ini kita memilih frekwensi nada yang dapat dibangkitkan oleh alat. Frekwensi tersebut dapat dibaca pada skala (S2) yang dinyatakan dalam satuan hertz.

P-VI.4.2 Apa yang dimaksud dengan frekwensi hertz ?

Jawaban : Nada murni yang dihasilkan oleh getaran suatu benda yang sifatnya harmonis sederhana. Jumlah getaran per detik dinyatakan dalam hertz.

Tombol 3 (T3) : Tombol Kekuatan Nada.

Dengan tombol ini kita dapat mengatur kekuatan nada, kekuatan nada dapat dibaca pada skala (S1) yang dinyatakan dalam decibel.

P-VI.4.3 Apa yang dimaksud dengan satuan decibel ?

Jawaban : Satuan decibel (db) yaitu logarima dari rasio dua daya atau tekanan.

Tombol 4 (T4) : Tombol Pemilih Telepon Telinga

Bila tombol ini menunjukan ke “B”, berarti nada yang dihantarkan ketelpon berwarna hitam (Black). Bila tombol menunjuk ke “G” yang bekerja hanya hanya telepon kelabu (grey).

Tombol 5 (T5) : Tombol Penghubung Nada

Dengan memutar tombol ini ke kiri, nada akan terdengar di telepon bila tombol di lepas, nada tidak terdengar lagi.

P-VI.4.4 Apa yang dimaksud pemutusan nada pada pemeriksaan ?

Jawaban : Untuk menguji apakah orang percobaan benar-benar mendengar nada atau hanya berpura-pura mendengar.

Tata Kerja :

1. Pemeriksaan menyiapkan alat sebagai berikut :a. Putar tombol utama (T1) pada “Off”.b. Putar tombol frekwensi nada (T2) pada 125.c. Putar tombol kekuatan nada (T3) pada-10dp.

P-VI.4.5 Apa arti fisikologis intensitas 0 dp pada alat ?

Jawaban : Intensitas 0 atau audiometrik nol adalah median ambang bunyi yang didapat dari suatu sampel yang sangat besar dari kelompok dewasa muda tanpa keluhan pendengaran, tanpa riwayat penyakit telinga dan tidak flu akhir-akhir ini.

2. Hubungkan audiometer dengan sumbu listrik (125V) dan putar T1 ke “ON”, S1 dan S2 akan menyala, bila tidak demikian halnya laporkan pada supervisor.

3. Suruhlah orang percobaan duduk membelakangi audiometer dan pasanglah telepon pada telinganya sehingga telepon “Black” ditelinga kiri.

4. Berikan petunjuk kepada orang percobaan untuk mengacungkan tangannya ke atas pada saat mulai dan selama ia mendengar nada melalui salah satu telepon, dan menurunkan tangannya pada saat nada mulai tidak terdengar lagi.

5. Tunggulah 2 menit lagi untuk “memanaskan” alat.6. Putarlah T5 ke kiri dan pertahankanlah selama pemeriksaan.7. Putarlah tombol kekuatan T3 perlahan-lahan searah dengan jarum jam sampai orang

percobaan mengacungkan tangannya ke atas.8. Teruskanlah memutar tombol tersebut sebesar 10 db dan kemudian putarlah tombol T3

tersebut perlahan-lahan berlawanan dengan jarum jam sampai orang percobaan menurunkan tangannya. Catatlah angka db pada saat itu.

9. Ulangilah tindakan 7 dan 8 dua kali lagi dan ambilah angka terkecil sebagai “hearing loss” orang percobaan pada frekwensi 125 hz.

10. Selama percobaan ini lepaskanlah sekali-kali T5 pada waktu orang percobaan mengacungkan tangannya untuk menguji apakah orang percobaan benar-benar mendengar nada atau hanya pura-pura mendengar.

11. Ukurlah, “hearing loss” untuk telinga yang sama dengan cara yang sama pula pada frekwensi 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 12000 Hz dan catatlah data hasil pengukuran pada formulir yang telah disediakan.

12. Ulangi seluruh pengukuran ini untuk telinga yang lain.13. Buatlah audiogram orang percobaan pada formulir yang telah disediakan dengan data

yang diperoleh pada pengukuran.

Daftar pustaka

1. Sears, dan Zemansky, “Fisika Untuk Universitas”, Jilid III

2. Sutrisno, Seri Fisika Dasar, ITB