JARAK FOKUS LENSA TIPIS

Dian Saputri Yunus, Ni Nyoman Putri Ari, Fitri Safitri, Sadri.

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR

Abstrak

Telah dilakukan praktikum fisika dasar dengan judul “Jarak Fokus Lensa Tipis”.

Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika Universitas Negeri

Makassar. Praktikum ini bertujuan untuk menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa

cekung, memperoleh nilai jarak fokus berdasarkan plot grafik antara jarak bayangan dan jarak

benda, dan membandingkan nilai teoritis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa yang diperoleh.

Dalam praktikum ini, diadakan percobaan sebanyak dua kali. Percobaan pertama dilakukan untuk

menentukan jarak fokus pada lensa cembung. Percobaan kedua dilakukan untuk menentukan jarak

fokus pada lensa cekung. Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis grafik didapatkan bahwa

Semakin jauh jarak tersebut juga membuat bayangan yang dihasilkan semakin besar atau

diperbesar dari ukuran sebelumnya. Sementara hasil plot grafik menunjukkan bahwa jarak fokus

yang diperoleh adalah hubungan 1/S dan 1/S’ dapat diketahui bahwa semakin besar jarak benda ke

lensa maka semakin kecil nilai S’ maka ( 1/S berbanding terbalik dengan 1/S’) pada lensa

cembung S’ bernilai positif. Sedangkan dari grafik hubungan 1/S dan 1/S’ pada lensa cekung dapat

diketahui bahwa grafik hubungan naik turun. Artinya jika 1/S bernilai besar , maka 1/S’ bernilai

kecil atau lebih besar ( nilai S’ selalu negative karena sifat bayanganya maya).

Kata Kunci : Jarak Fokus. Jarak Bayangan. Lensa Cembung. Lensa Cekung.

RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana cara menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa cekung ?

2. Bagaimana plot grafik hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda sehingga

diperoleh nilai jarak fokus berdasarkan grafik ?

3. Bagaimana perbandingan nilai teoritis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa

yang diperoleh ?

TUJUAN

1. Untuk menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa cekung.

2. Memplot grafik hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda sehingga

diperoleh nilai jarak fokus berdasarkan grafik.

3. Membandingkan nilai teoritis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa yang

diperoleh.

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori Singkat

Untuk sebuah lensa tipis berlaku :

=

+

dengan f = jarak fokus, S = jarak antara benda dengan lensa dan S1 = jarak antara

bayangan dengan lensa. Berikut dapat dilihat gambar berikut :

Gambar 1. Jarak Fokus Lensa Tipis (Lensa Cembung)

Untuk lensa cekung, bayangan yang dihasilkan oleh benda nyata adalah bayangan

maya, sehingga untuk menentukan jarak fokus lensanya maka digunakan sebuah lensa

positif.

Alat dan Bahan

1. Bangku optik 1 buah

2. Rel presisi 2 buah

3. Pemegang slide diafragma 1 buah

4. Bola lampu 12 V, 18 W

5. Lensa cembung (f = 100 mm) 2 buah

6. Lensa cekung (f = 100 mm) 1 buah

7. Catu daya (power supply 10 A, 12 V AC/DC) 1 buah

8. Layar optik penangkap bayangan 1 buah

9. Tempat lampu bertangkai 1 buah

10. Diafragma anak panah 1 buah

11. Beberapa kabel penghubung ganda

12. Mistar plastik (100 cm) 1 buah

Identifikasi Variabel

Kegiatan 1

1. Variabel Kontrol

a. Jarak Bayangan

b. Jarak Benda

2. Variabel Manipulasi

a. Lensa

b. Layar

3. Variabel Respon

a. Benda

Kegiatan 2

1. Variabel Kontrol

a. Jarak Bayangan

b. Jarak Benda

2. Variabel manipulasi

a. Lensa

b. Layar

3. Variabel respon

Benda

Definisi Operasional Variabel

1. Variabel Kontrol

a. Jarak Bayangan adalah jarak antara lensa ke layar

b. Jarak Benda adalah jarak antara benda ke layar

2. Variabel Manipulasi

a. Lensa adalah material transparan (umumnya terbuat dari plastik atau kaca) yang

memiliki dua permukaan (salah satu atau keduanya memiliki permukaan

melengkung sehingga dapat membelokkan sinaryang melewatinya)

b. Layar adalah tempat bayangan benda akan terlihat

3. Variabel Respon

Benda adalah objek yang digunakan untuk menentukan jarak benda dan jarak

bayangan

Prosedur Kerja

Kegiatan 1: Menentukan Jarak Fokus Lensa Cembung Dengan Merajah 1/s terhadap 1/s’

1. Meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1 (untuk menfokuskan cahaya di benda),

benda, lensa positif 2 (yang akan ditentukan jarak fokusnya), dan layar pada bangku

optic secara berurutan. Mengatur jarak antara sumber cahaya dan lensa positif 1

sebesar jarak fokus lensa 1. Mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm.

2. Menempatkan layar pada jarak tertentu dari benda.

3. Menggeser lensa positif 2 yang berada diantara benda dan layar kearah benda

sehingga diperoleh bayangan yang jelas pada layar. Mengukur jarak dari benda ke

lensa positif 2 sebagai jarak benda dan mengukur jarak dari lensa positif 2 ke layar

sebagai jarak bayangan.

4. Mengulangi kegiatan 2 dan 3 secukupnya. Mencatat data yang diperoleh dalam tabel

hasil pengamatan

Kegiatan 2 : Menentukan Jarak Fokus Lensa Cekung (Negatif).

1. Meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1 (untuk menfokuskan cahaya di benda),

benda, lensa positif 2 (yang akan ditentukan jarak fokusnya), dan layar pada bangku

optic secara berurutan. Mengatur Jarak antara sumber cahaya dan lensa positif 1

sebesar jarak fokus lensa 1. Mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm.

2. Membuat bayangan yang jelas dari benda pada layar. Menandai posisi bayangan

tersebut (bayangan ini menjadi benda untuk lensa cekung). Menempatkan lensa

negatif sebelum posisi bayangan yang ditandai.

3. Menempatkan layar pada posisi tertentu sekitar 100 cm dari posisi yang ditandai

4. Menggeser lensa negatif mendekati atau menjauhi layar untuk memperoleh bayangan

yang jelas.

5. Mengukur jarak dari posisi yang ditandai ke lensa negatif sebagai jarak benda dan

ukur jarak dari lensa negatif ke layar sebagai jarak bayangan.

6. Mengulangi kegiatan 3, 4, dan 5 dengan menempatkan layar pada posisi yang lain.

Catat data yang kamu peroleh dalam tabel hasil pengamatan.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

Kegiatan 1. Menentukan Jarak Fokus Lensa Cembung

Jarak Fokus Lensa Positif = 10 cm

NST Mistar = 0.1 cm

Tabel 1. Jarak Fokus Lensa Cembung

No Jarak benda (s)(cm) Jarak bayangan (s’)(cm) 1/s 1/s’

1. |14,50 ± 0,05| |23,80 ± 0,05| |0,06±0,05| |0,04 ±0,05|

2. |13,40 ± 0,05| |26,70 ± 0,05| |0.07±0,05| |0.03±0,05|

3. |12,20 ± 0,05| |37,10 ± 0,05| |0.08±0,05| |0.02±0,05|

4. |11,60 ± 0,05| |40,50 ± 0,05| |0.08±0,05| |0.02±0,05|

5. |12,70 ± 0,05| |31,90 ± 0,05| |0.07±0,05| |0.03±0,05|

6. | 11,30 ± 0,05| |47,70 ± 0,05| |0.08±0,05| |0.02±0,05|

7. |11,00 ± 0,05| |50,20 ± 0,05| |0.09±0,05| |0.01±0,05|

8. |10,70 ± 0,05| |54,20 ± 0,05| |0.09±0,05| |0.01±0,05|

9. |10,10 ± 0,05| |68,00 ± 0,05| |0.09±0,05| |0.01±0,05|

10. |10,50 ± 0,05| |62,20 ± 0,05| |0.09±0,05| |0.01±0,05|

11. |10,30 ± 0,05| |65,20 ± 0,05| |0.09±0,05| |0.01±0,05|

Kegiatan 2. Menentukan Jarak Fokus Lensa Cekung

Jarak Fokus Lensa Cekung = -10 cm

NST mistar = 0,1 cm

Tabel 2. Menentukan jarak fokus lensa cekung

No Jarak benda (s)(cm) Jarak bayangan

(s’)(cm) 1/s 1/s’

1. | -9,40 ± 0,05| |12,70 ± 0,05| |-0,1± 0,05| |0,07± 0,05|

2. | -7,40 ± 0,05| |14,80 ± 0,05| |-0.1± 0,05| |0.06± 0,05|

3. | -6,00 ± 0,05| |16,60 ± 0,05| |-0.1± 0,05| |0.06± 0,05|

4. | -3,80 ± 0,05| |17,80 ± 0,05| |-0.2± 0,05| |0.05± 0,05|

5. | -3,20 ± 0,05| |19,50 ± 0,05| |-0.3± 0,05| |0.05± 0,05|

6. | -1,80 ± 0,05| |19,80 ± 0,05| |-0.5± 0,05| |0.05± 0,05|

ANALISIS DATA

Analisis Grafik Lensa Cembung

Grafik 1. Hubungan antara 1/s dengan 1/s’ pada Lensa Cembung

Perpotongan pada Sumbu x

NST

=

=

0,004 cm

1 =

=

=

= 0,002 cm

HP = penunjukan skala x NST = 30 x 0,004 = 0,120 cm

=

=

= 0,120

= 8,33cm

Perpotongan pada Sumbu y

NST

=

=

0,001 cm

2 =

=

=

= 0,0005 cm

HP = penunjukan skala x NST = 29 x 0,001 = 0,029 cm

=

=

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

1/s

'

1/s

= 0,029 cm

= 3,45 cm

|

|

|

|

|

|

KR =

100%

=

100%

= 0,0002 x 100%

= 0,02% (4 AB)

PF = │f ± f│

PF = │5,89 ± 0.001│cm

Analisis Grafik Lensa Cekung

Grafik 2. Hubungan antara 1/s dengan 1/s’ pada Lensa Cekung

Perpotongan pada Sumbu x , y = 1/s’ = 0

NST

=

=

0,02 cm

HP = penunjukanskala x NST = 30 x 0,02 = 0,60 cm

=

=

= 0,60

= 1,67 cm

Perpotongan pada Sumbu y , x = 1/s = 0

NST

=

=

= 0,004 cm

2 =

=

=

cm

HP = penunjukanskala x NST = 45 x 0,004 = 0,18 cm

=

=

2 = 5,56 cm

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

-0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0

1/s

'

1/s

=

=

= 3,61 cm

=

=

=

=

= |

| = |

| 3,61 = 0,001 cm

KR =

100%

=

100%

= 0,02% (4 AB)

PF = │f ± f│

PF = │3,61 ± 1,00 x │cm

PEMBAHASAN

Sistem lensa mempelajari mengenai proses yang dialami oleh lensa, seperti

proses jalannya sinar, proses pembentukan bayangan, proses menentukan titik fokus pada

lensa, menentukan sifat bayangan, dan sebagainya. Lensa itu sendiri terbagi menjadi dua,

yaitu lensa tipis dan lensa tebal. Tapi, pada percobaan ini kita hanya akan membahas

mengenai lensa tipis. Lensa tipis terbagi dua, yaitu lensa positif dan lensa negatif. Kedua

lensa tersebut kita gunakan di dalam percobaan ini. Lensa tipis biasanya berbentuk

lingkaran, dan kedua permukaannya melengkung. Kedua permukaan bisa berbentuk

cekung, cembung, atau datar. Keutamaan lensa ialah membentuk bayangan benda. Jika

berkas-berkas yang paralel dengan sumbu lensa (garis lurus yang melewati pusat lensa

dan tegak lurus terhadap kedua permukaannya) jatuh pada lensa tipis,maka akan

difokuskan pada satu titik yang disebut titik fokus, F. Titik fokus merupakan titik

bayangan untuk benda pada jarak tak terhingga dari sumbu utama. Ketika sebuah berkas

cahaya mengenai sebuah permukaan bidang batas yang memisahkan dua medium

berbeda, seperti misalnya permukaan udara dan kaca, energi cahaya tersebut dipantulkan

dan memasuki medium kedua. Perubahan arah dari sinar yang ditranmisikan tersebut

disebut pembiasan.

Pada percobaan ini dilakukan dua kegiatan, yaitu kegiatan pertama bertujuan

untuk menentukan jarak fokus pada lensa cembung. Sedangkan kegiatan kedua bertujuan

untuk menentukan jarak fokus pada lensa cekung. Kegiatan pertama dilakukan dengan

meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1, benda, lensa positif 2, dan layar pada bangku

optik secara berurutan. Kemudian mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm.

kemudian menempatkan layar pada jarak tertentu dari benda. Setelah itu,menggeser lensa

positif 2 yang berada diantara benda dan layar kearah benda sehingga memperoleh

bayangan yang jelas pada layar.Llalu mengukur jarak dari lensa positif 2 sebagai jarak

benda dan mengukur jarak lensa positif 2 ke layar sebagai jarak bayangan. Kegiatan

kedua dilakukan dengan meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1,benda, lensa positif 2,

dan layar pada bangku optik secara berurutan. Kemudian mengatur jarak antara sumber

cahaya dengan lensa positif 1 sebesar jarak fokus lensa 1, mengatur jarak benda dan lensa

positif 1 sekitar 10cm. Kemudian memebuat bayangan yang jelas dari benda pada

layar.setelah itu menandai posisi bayangan tersebut, dan menempatkan lensa negatif

sebelum posisi bayangan ditandai. Lalu menempatkan layar pada posisi tertentu dari

posisi yang ditandai. Menggeser lensa negatif mendekati atau menjauhi layar sebagai

jarak bayangan dan langkah terakhir mengulangi kegiatan itu hingga beberapa kali,

dengan mengubah-ubah posisi layar.

Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan bahwa percobaan benda dengan jarak

antara F dengan lensa menghasilkan bayangan nyata, terbalik dan diperkecil. semakin

jauh jarak benda ke layar maka semakin dekat jarak bayangan dan bayangan yang

dihasilkan semakin maya. Semakin jauh jarak tersebut juga membuat bayangan yang

dihasilkan semakin besar atau diperbesar dari ukuran sebelumnya. Untuk benda yang

akan ditentukan fokus lensanya akan menghasilkan bayangan yang bentuknya terbalik

dari bentuk aslinya. Hal ini terjadi pada lensa cembung maupun pada lensa cekung.

Sementara hasil plot grafik menunjukkan bahwa jarak fokus yang diperoleh

adalah hubungan 1/S dan 1/S’ dapat diketahui bahwa semakin besar jarak benda ke lensa

maka semakin kecil nilai S’ maka ( 1/S berbanding terbalik dengan 1/S’) pada lensa

cembung S’ bernilai positif. Sedangkan dari grafik hubungan 1/S dan 1/S’ pada lensa

cekung dapat diketahui bahwa grafik hubungan naik turun. Artinya jika 1/S bernilai

besar, maka 1/S’ bernilai kecil atau lebih besar (nilai S’ selalu negative karena sifat

bayanganya maya).

SIMPULAN DAN DISKUSI

Berdasarkan hasil percobaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa :

a. Dalam menentukan jarak fokus sebuah lensa tipis baik cembung maupun cekung

berlaku :

=

+

b. Hasil plot grafik pada lensa cembung menunjukkan bahwa jarak fokus yang

diperoleh adalah hubungan 1/S dan 1/S’ dapat diketahui bahwa semakin besar jarak

benda ke lensa maka semakin kecil nilai S’, pada lensa cembung S’ bernilai positif

c. Hasil plot grafik pada lensa cekung menunjukkan bahwa jika 1/S bernilai besar,

maka 1/S’ bernilai kecil atau lebih besar ( nilai S’ selalu negative karena sifat

bayanganya maya).

DAFTAR RUJUKAN

Herman. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Makassar; Unit Laboratorium Fisika

Dasar UNM.