Laporan Praktikum Fisika Dasar 2

Pembiasan Cahaya Pada Lensa

Dosen Pengasuh : Jumingin, S.Si

Disusun Oleh :

Asri Arum Sari

12222014

Tadris Biologi

Fakultas Tarbiyah

Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang

2013

1

DAFTAR ISI

Daftar Isi.................................................................................................... 1

Latar Belakang.......................................................................................... 2

Tujuan Praktikum.................................................................................... 2

Tinjauan Pustaka...................................................................................... 3

Alat............................................................................................................. 11

Prosedur Praktikum................................................................................. 12

Hasil dan Pembahasan............................................................................. 13

Kesimpulan................................................................................................ 16

Lampiran

Daftar pustaka

2

1. Latar Belakang

Lensa merupakan benda tembus cahaya (bening) dengan dua bidang

permukaan, salah satu atau keduanya merupakan bidang lengkung. Dari bentuk

kelengkungannya, lensa dibedakan menjadi 2 macam, yaitu lensa cembung dan

lensa cekung. Sesuai dengan sifat cahaya yang mengenai benda tembus cahaya,

maka cahaya akan diteruskan bukan dipantulkan. Lensa tidak harus terbuat dari

kaca yang penting ia merupakan benda bening (tembus cahaya) sehingga

memungkinkan terjadinya pembiasan cahaya. 

Oleh karenanya jika kita berbicara mengenai lensa, maka yang berlaku

disini adalah hukum pembiasan bukan pemantulan. Mengingat pada lensa sinar

melalui dua benda yang kerapatan optiknya berbeda, maka sinar akan

dibiaskan. Hukum ini berlaku baik pada lensa cembung maupun lensa cekung.

Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengah lebih tebal

dibandingkan sisi tepinya. Prinsip lensa tidak berbeda dengan cermin. Lensa

juga membentuk bayangan seperti cermin. Bayangan itu tampak sebagai

pembiasan bukan pemantulan. Keberadaan lensa cembung hampir sama

dengan cermin cekung, sedangkan lensa cekung hampir sama dengan cermin

cembung. Lensa cekung berbentuk tipis di bagian tengah dan tebal di bagian

tepi. Lensa cekung atau konkaf disebut juga lensa divergen karena sinar-sinar

yang melaluinya akan dibiaskan menyebar. Hal- hal tersebut dapat diketahui

dengan melakukan percobaan mengenai pembiasan cahaya pada lensa, lensa

yang digunakan ialah lensa cembung.

2. Tujuan Praktikum

Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum adalah:

1. Memahami konsep pembiasan pada lensa.

2. Menentukan sifat-sifat bayangan yang akan dihasilkan oleh lensa.

3. Menetukan jarak fokus lensa.

3

3. Tinjauan Pustaka

3.1 Pembiasan

Pembiasan adalah persitiwa pembelokan cahaya yang terjadi karena

cahaya melewati batas medium yang berbeda indeks biasnya. Banyak

kejadian sehari-hari yang dapat dijelaskan dengan konsep pembiasan,

seperti dasar bak mandi yang berisi air terlihat lebih ikan-ikan dan karang

di pantai terlihat lebih jelas dari atas perahu, dan sebagainya

(Giancoli.D.C,2001)

Pembiasan cahaya pada bidang 2 medium disebabkan oleh kecepatan

cahaya dalam kedua medium yang berbeda. Besarnya kecepatan

penjalaran cahaya dalam suatu medium ditentukan oleh indeks bias

mutlaknya, yang didefinsikan sebagai berikut: karena c=3x108 m/s selalu

lebih besar daripada kecepatan cahaya dalam medium v, maka indeks bias

mutlak suatu medium n selalu lebih besar dari 1. Jadi indeks bias mutlak

adalah indeks bias relatif suatu medium relatif terhadap indeks bias udara

(cahaya berasal dari udara menuju medium tersebut). Sedangkan indeks

bias relatif didefinsikan sebagai rasio indeks bias mutlak dari dua medium.

Berikut perjanjian tandanya :

n12=n2

n1

artinya : indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1, cahaya berasal

dari medium 1 ke medium 2.

n21=n1

n2

artinya : indeks bias medium 1 relatif terhadap medium 2, cahaya berasal

dari medium 2 ke medium 1( Anonim,2008)

Syarat-syarat terjadinya pembiasan :

1) cahaya melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya;

2) cahaya datang tidak tegaklurus terhadap bidang batas (sudut datang

lebih kecil dari 90o )

4

Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan

sehari hari diantaranya :

1. Dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.

2. Kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat

membuat jelas pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat

karena adanya pembiasan.

3. Terjadinya pelangi setelah turun hujan (Anonim,2008).

Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :

a. Mendekati garis normal

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya

merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih

rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

Skema pembiasan dari udara ke air

b. Menjauhi garis normal

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat

dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat,

5

contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara (Jim

Breithaupt,2009).

Skema pembiasan dari air ke udara

3.2 Hukum Snellius dan Pemantulan Sempurna

Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell

(1591 –1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara

sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama

hukum Snell yang berbunyi: Sinar datang, garis normal, dan sinar bias

terletak pada satu bidang datar.

Hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan

bilangan tetap dan disebut indeks bias.

Persamaan umum Snellius tentang pembiasan secara umum adalah :

Jika cahaya terpantul keluar sebuah permukaan batas dimana n1 < nr

proses tersebut disebut pemantulan eksternal. Tetapi jikan ni > nr , proses

ini disebut pemantulan internal. Contoh dari pemantulan internal adalah

6

cahaya datang yang berasal dari air (medium optik lebih rapat) menuju ke

udara (medium optik kurang rapat) dibiaskan menjauhi garis normal. Pada

sudut datang tertentu, maka sudut biasnya akan 90o dan dalam hal ini

berkas bias akan berimpit dengan bidang batas (berkas K). Sudut datang

dimana hal ini terjadi dinamakan sudut kritis (sudut batas). Apabila sudut

datang yang telah menjadi sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya

biasnya tidak lagi menuju ke udara, tetapi seluruhnya dikembalikan ke

dalam air (dipantulkan). Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan

internal sempurna. Syarat terjadinya pemantulan internal sempurna :

a. Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju ke zat yang

lebih renggang.

b. Sudut datang lebih besar dari sudut kritis (Heru Wijaya,2011)

Pemantulan Sempurna

Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai dalam

kehidupan sehari-hari, diantaranya :

a. Terjadinya fatamorgana

b. Intan dan berlian tampak berkilauan

c. Teropong prisma

d. Periskop prisma

e. Serat optik, digunakan pada alat telekomunikasi atau bidang

kedokteran.

3.3 Pembiasan Pada Lensa Tipis

Lensa adalah benda bening yang dibentuk sedemikian rupa sehingga

dapat membiaskan atau meneruskan hampir semua cahaya yang

7

melaluinya. Ada tiga jenis lensa yaitu lensa cembung atau lensa positif ,

lensa cekung atau lensa negatif dan datar (plan) (Heru Wijaya,2011).

3.3.1 Penomoran ruang pada Lensa Tipis

Untuk lensa nomor ruang untuk benda dan nomor-ruang untuk

bayangan dibedakan. nomor ruang untuk benda menggunakan angka

Romawi (I, II, III, dan IV), sedangkan untuk ruang bayangan

menggunakan angka Arab (1, 2, 3 dan 4) seperti pada gambar berikut

ini: (Surya,2010)

Untuk ruang benda berlaku :

ruang I antara titik pusat optic (O) dan F2,

ruang II antara F2 dan 2F2

ruang III di sebelah kiri 2F2,

ruang IV benda (untuk benda maya) ada di belakang lensa.

Untuk ruang bayangan berlaku :

ruang 1 antara titik pusat optic (O) dan F1,

ruang 2 antara F1 dan 2F1

ruang 3 di sebelah kanan 2F1,

ruang 4 (untuk bayangan maya) ada di depan lensa.

Berlaku pula :  R benda + R bayangan = 5

Melukis pembentukan bayangan pada lensa

Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis cukup

menggunakan minimal dua berkas sinar istimewa untuk

mendapatkan titik bayangan.

Contoh melukis pembentukan bayangan.

8

Benda berada di Ruang II

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk: Nyata, terbalik, diperbesar

3.3.2 Lensa Cembung

Lensa ini termasuk konvergen (memusat atau positif), dimana

bagian tengahnya lebih tebal dibandingkan pinggirnya dan akan

memusatkan berkas cahaya sejajar ke suatu fokus nyata. Setiap lensa

mempunyai dua buah titik fokus di sebelah kiri dan kanannya, tetapi

ke dua jarak fokus ke lensanya sama (Jim Breithaupt,2009)

Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar

Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan

yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cembung di

bawah ini:

9

Adapun tiga sinar istimewa pada lensa cembung:

a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan melalui titi

api (fokus/f);

b. Sinar datang melalui titik api (f) akan dibiaskan sejajar sumbu

utama (SU);

c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan

melainkan diteruskan.

Persamaan hubungan benda dan bayangan untuk lensa cembung :

1f=1

s+ 1

s'

S adalah jarak benda

s’ adalah jarak bayangan

f adalah jarak fokus lensa (+)

10

Adapun perbesaran bayangan pada lensa cembung adalah:

M T=y '

y=−s '

s

y’ dan y positif jika banyangan dan benda menghadap ke atas

(tegak). MT negatif jika bayangan terbalik.

3.3.3 Lensa Cekung

Lensa cekung bersifat seperti cermin cembung, akan tetapi

mempunyai titik api (fokus) yang dinyatakan dengan negatif. Agar

lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka

perhatikan bagian-bagian lensa cekung di bawah ini: (Jim

Berithaupt,2009)

Adapun tiga sinar istimewa pada lensa cekung:

a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan seolah-

olah dari titik api (f1)

b. Sinar datang seolah-olah menuju titik api (f2) akan dibiaskan

sejajar sumbu utama (SU);

11

c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan

melainkan diteruskan.

4 Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

1. Lampu 18 watt 1 buah

Lampu berfungsi untuk memberikan penerangan atau cahaya pada arah

yang kita inginkan.

2. Rel presisi 2 buah

Rel presisi berfungsi untuk meletakkan benda, diafragma, dan lensa serta

untuk menentukan jarak benda dan jarak bayangan dengan lensa.

3. Penyambung rel presisi 3 buah

Penyambung rel presisi berfungsi untuk menghubungkan antar rel presisi

satu dengan rel presisi lainnya.

4. Pemegangan kotak cahaya

Pemegangan kotak cahaya berfungsi untuk memasang kotak cahaya pada

rel presisi.

5. Catu daya 1 buah

Catu daya berfungsi untuk mengontrol kestabilan tegangan output dengan

mengubah-ubah lebar untuk menyaklarkan transitor penyaklar dan sebagai

sumber arus/PLN.

6. Kabel penghubung warna merah 1 buah dan warna hitam 1 buah

Kabel penghubung warna merah dan warna hitam berfungsi sebagai

penghubung ke rangkaian.

12

7. Lensa cembung 2 buah

Lensa cembung berfungsi untuk membiaskan cahaya yang bersifat

mengumpulkan cahaya.

8. Tumpakan penjepit 3 buah

Untuk memasang dan mendudukan posisi lensa pada rel presisi.

9. Diafragma anak panah 1 buah

Diafragma anak panah berfungsi sebagai pembentuk bayangan berbentuk anak panah.

10. Layar 1 buah

Layar berfungsi untuk melihat bayangan yang ditimbulkan oleh cahaya

lensa dan sebagai titik ukur jarak antara lensa ke layar

5 Prosedur Praktikum

1. Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan (konsultasikan dengan dosen

pengasuh atau asisten)

2. Susun rangkaian aeperti pada skema gambar dibawah ini :

3. Hidupkan catu daya, berikan tegangan masukkan 12 volt,

4. Tentukanlah jarak antara lensa dengan benda (s)

5. Geser-geserlah layar mendekati atau menjauhi lensa untuk mendapatkan

bayangan yang jelas,

6. Catat jarak antara lensa kelayar (s’)

7. Ulangi langkah 3,4,5 dan 6 untuk s yang lain sebanyak 5 kali.

13

6 Hasil dan Pembahasan

6.1 Hasil

Berdasarkan praktikum yang telah dilaksanakan diperoleh hasil

sebagai berikut:

Tabel Hasil Pengamatan pada f = 5 cm

N

o Jarak Fokus Lensa (f) s s' s + s' s. s' f praktek

1

5 cm

6 cm 45 cm 51 270 5,3

2 8 cm 28 cm 36 224 6,2

3 10 cm 14 cm 24 140 5,8

4 12 cm 10 cm 22 120 5,4

5 14 cm 9 cm 23 126 5,5

            ∑ f =¿28,2¿

Pengolahan Data Rata-Rata:

f praktek=∑ f

n

¿ 28,25

¿5,64

Presentasi Kesalahan:

%=|F t−f pF t |x100 %

¿|5−5,645 |

¿0,128 x100 %

¿12,8 %

14

Tabel Hasil Pengamatan pada f = 10 cm

N

o

Jarak fokus lensa

(f) s s'

s +

s' s. s' f praktek

1

10 cm

13 cm 116 cm 129 1508 11,7

2 15 cm 65 cm 80 975 12,2

3 17 cm 37 cm 54 629 11,6

4 19 cm 30 cm 49 570 11,6

5 21 cm 25 cm 46 525 11,4

        ∑ f =¿58,5¿

Pengolahan Data Rata-Rata:

f praktek=∑ f

n

¿ 58,55

¿11,7

Presentasi Kesalahan:

%=|F t−f pF t |x100 %

¿|10−11,710 |

¿0,17 x 100 %

¿17 %

6.2 Pembahasan

15

Dari hasil praktikum diatas, dapat diketahui pada jarak fokus lensa

(f), 50 mm atau 5 cm,benda diletakkan pada jarak s 6 cm, maka diperoleh

bayangan yang berjarak 45 cm, dalam hal ini menurut teori apabila benda

diletakkan pada ruang II maka bayangan akan jatuh pada ruang III. Sifat

bayangan yang diperoleh adalah diperbesar, terbalik dan nyata. Lalu

benda terletak pada jarak 8 cm dari f, diperoleh bayangan pada 28 cm,

benda terletak pada ruang II, dan bayangan jatuh pada ruang III, dengan

sifat bayangan diperbesar, terbalik dan nyata. Kemudian pada percobaan

ketiga,benda terletak 10 cm dari f, benda terletak di ruang III, bayangan

yang diperoleh berjarak 14 cm,maka benda jatuh pada ruang II, dengan

sifat bayangan diperkecil, nyata dan terbalik, Namun pada dasar teori

harusnya jika benda terletak pada batas akhir ruang II sifat bayangan nya

harus sama besar tetapi hasilnya berbeda pada saat praktikum.

Selanjutnya pada percobaan ke empat benda terletak di ruang III, yang

tepat pada jarak 12 cm maka diperoleh jarak 10 cm, sehingga bayangan

jatuh pada ruang II , dengan sifat bayangan diperkecil, nyata dan terbalik.

Dan percobaan terakhir untuk jarak fokus 14 cm, adalah benda berada

pada ruang III, sehingga diperoleh bayangan yang berjarak 9 cm,

bayangan jatuh pada ruang II, dan diperoleh hasl bayangan diperkecil,

terbalik dan nyata.

Sedangkan pada fokus 100 mm atau pada 10 cm, pada pecobaan

yang pertama, benda berada pada ruang I, sehingga bayangan jatuh pada

ruang IV, dan sifat bayangan maya, diperbesar dan terbalik. Kemudian

pada percobaan kedua benda terletak pada ruang I, dan bayangan jatuh

pada ruang IV, sehingga sifat bayangan maya, diperbesar dan terbalik.

Pada percobaan ketiga, benda terletak pada ruang I, dan bayangan jatuh

pada ruang IV, dan sifat bayangan sama dengan percobaan sebelumnya.

Pada percobaan keempat, benda terletak pada ruang II, dan bayangan

jatuh pada ruang III, sehingga bayangan diperbesar, maya, dan terbalik.

Dan pada percobaan kelima, benda terletak pada ruang II, sehingga

16

bayangan jatuh pada ruang III. Sehingga sifat bayangan diperbesar, maya

dan terbalik.

Dengan ini telah diketahui letak bayangan dan sifat-sifatnya,

namun terjadi perbedaan antara hasil praktikum dengan teori yang telah

ada. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya faktor

lingkungan, baik dari kondisi alat-alat yang digunakan maupun tempat

praktikum.seperti cahaya yang kurang terang. Lensa yang kurang baik

dalam hal ini karena lensa itu sendiri dibuat oleh manusia mungkin ada

kekurangan pada saat pembuatan lensa tersebut dan kabel yang kurang

sempurna dan juga factor yang lain yaitu dari manusia itu sendiri yaitu

dalam penempatan layar pada saat menentukan bayangan yang kurang

tepat.

7 Kesimpulan

Dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa, Pembiasan adalah

persitiwa pembelokan cahaya yang terjadi karena cahaya melewati batas

medium yang berbeda indeks biasnya. Pembiasan pada lensa cembung terjadi

apabila benda di ruang I, maka bayangan diruang IV, apabila benda diruang II,

maka bayanagan diruang III, sedangkan pada benda dengan ruang III maka

bayangan terletak pada ruang II. Sifat bayangan yang terbentuk dari lensa

cembung gabungan adalah nyata, terbalik, dan diperbesar, namun jika jarak

antara lensa dengan diafragma semakin jauh maka sifat bayangannya adalah

Sifat bayangan yang terbentuk adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.

17

lampiran

Gambar Alat Praktikum

18

lampiran

Evaluasi

1. Lukiskan dan tentukan sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa

cembung, jika benda diletakkan di:

a. Ruang I

b. Ruang II

c. Ruang III

2. Sebuah benda ditempatkan pada jarak 18 cm dari sebuah layar .(a) pada

dua titik yang manakah lensa konvergen dengan panjang focus 3 cm dapat

ditempatkan untuk mendapatkan sebuah bayangan pada layar itu? (b)

berapakah perbesaran dari bayangan untuk setiap posisi lensa itu?

Jawab,

1. a). Ruang I

benda

F1 F2

Bayangan

Sifatnya adalah: diperbesar,terbalik dan nyata

b). Ruang II

benda

F1 F2

Sifat bayangan adalah diperbesar,terbalik dan nyata.

19

α

α

c). Ruang III

benda

F1 F2

Sifat bayangannya adalah: diperkecil,terbalik dan nyata.

2. Diketahui:

s = 18 cm

f = 3 cm

ditanya:,

a. dimana letak titik bayangan benda?

Jawab,

1f=1

s+ 1

s'

13= 1

18+ 1

s '

1s '

= 118

−13

1

s '=−5

18

s'=3,6 mm

b. perbesaran dari bayangannya adalah pada jarak 3,6 mm pada ruang I.

DAFTAR PUSTAKA

20

Anonim.2008.http://static.schoolrack.com/files/24208/304234/3-Optika GeometriII.pdf Diakses pada Selasa, 21 Mei 2013 Pukul 19.30 WIB

Breithaupt, Jim.2009. Swaddik Fisika. Pakar Raya,Bandung

Giancoli.D.C.2001.Fisika Jilid 2 Edisi Kelima.Erlangga.Jakarta

Surya,Yohanes.2010.Listrik Dan Magnet. PT.Kandel.Tanggerang.

Wijaya,Heru.2011 http://modulbelajar.info/upload/files/2011/04/15/ b53c_pb_10_pembiasan_cahaya__lensa.pdf. Diakses pada Selasa, 21 Mei 2013 Pukul 19.30 WIB

21