Laporan Praktikum Fisika Dasar 2

Pembiasan Cahaya Pada Lensa Gabungan

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............................................................................................................. 6

Prosedur Praktikum................................................................................. 7

Hasil dan Pembahasan............................................................................. 7

Kesimpulan................................................................................................ 11

Lampiran

Daftar pustaka

2

1. Latar Belakang

Cahaya mempunyai sifat seperti gelombang air air, yaitu cahaya akan

berubah arah ketika melintas dari satu medium ke medium lain yang berbeda

jenisnya. Pembiasan ( perubahan arah rambat ) cahaya terjadi akibat

perbedaan kecepatan cahaya dalam berbagai medium. Fenomena pembiassan

cahaya ini banyak dijumpai dalam peristiwa sehari-hari misalnya kaki orang

yang terendam air akan tampak lebih pendek, dasar ember yang terisi penuh

dengan air tampak lebih dangkal, dan bagian tongkat yang terendam dalam air

tampak patah.

Bayangan benda yang dihasilkan oleh lensa tipis dalam hal ini lensa

cembung bersifat nyata bila benda berada di ruang 2 dan 3, dan bersifat maya

bila benda berada di ruang 1. Jarak fokus sebuah lensa cembung dapat

ditentukan melalui percobaan. Sebuah benda yang diletakkan di ruang 2 dan 3

depan lensa cembung bayangannya dapat ditangkap oleh layar yang terletak di

belakang lensa.

Percobaan sebelumnya menentukan jarak fokus sebuah lensa. Olehnya itu

dalam percobaan ini akan ditentukan jarak fokus lensa yang digabung

diimpitkan menjadi satu (tidak ada jarak antar kedua lensa cembung). 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. Menentukan sifat-sifat bayangan yang akan dihasilkan oleh lensa.

2. Menetukan jarak fokus lensa gabungan

3

3. Tinjauan Pustaka

Pembiasan cahaya adalah perubahan arah sinar cahaya ketika melintas dari

satu zat transparan ke zat transparan lainnya. Sebagai contoh ketika cahaya

melintas dari uara ke dalam sebuah lensa, arahnya berubah kecuali arah

semula terletak pada sudut siku terhadap permukaan lensa.Contoh lainnya

dapat dilihat ketika dasar kolam renang tampak dari atas permukaan air ,

kolam tampak lebih dangkal dangkal daripada yang sebenarnya. Ini karena

cahaya dari satu titik di dasar kolam yang melintas melalui permukaan secara

tidak normal dibiaskan menjauh dari normal di permukaan. Akibatnya ,

bayangannya benda di bawah air tampak lebih dekat ke permukaan daripada

benda sebenarnya ( Jim Breithaupt, 2009 )

Cahaya dibiaskan

Menuju normal ketika merambat dari udara ke dalam zat transparan

Menjauh dari normal ketika merambat dari zat transparan ke udara

( Jim Breithaupt, 2009 ).

Hukum Snellius untuk Pembiasan Cahaya

n1 sin θ1=n2sin θ2

θ1 adalah sudut datang dan θ2sudut bias (keduanya diukur terhadap

garis yang tegk lurus permukaan antara kedua media, n1dan n2adalah

indek-indeks bias materi tersebut.

Dari hukum Snell dapat disimpulkan bahwa jika n2>n1maka θ2<θ1,

artinya jika cahaya memasuki medium di mna n lebih besar dan

lajunya lebih kecil maka berkas cahaya dibelokkan menuju normal.

Dan jika jika n2<n1maka θ2>θ1, sehingga berkas dibelokkan menjauhi

normal ( Giancoli.D.C.2001 )

Lensa Tipis

Lensa dibedakan enjadi lensa positf atau lensa cembung dan lensa negative

atau lensa cekung.

1. Lensa Cembung

4

Lensa positif disebut juga lensa konvergen karena lensa psitf

mengumpulkan berkas sinar sedangkan lensa negative disebut lensa

divergen karena menyebarkan berkas sinar.

a. Berkas sinar istimewa

1. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui focus

utama

2. Sinar datang melalui focus utama dibiaskan sejajar sumbu

utama

3. Sinar datang melalui pusat optic akan diteruskan tanpa

dibiaskan ( Asep Sarmaji, 2008 ).

2. Lensa Cekung

Lensa cekung merupakan lensa yang bagian tengah memiliki ketebalan

paling tipis, lensa ini memiliki nilai focus lensa negative, sehingga

bayangan yang dihasilkan bersifat maya. Jika sinar-sinar sejajar jatuh

padda lensa cekung, maka akan dibiaaskan sseolah-olah berasal dari

titik focus lensa

a. Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

1. Sinar datnag sejajar sumbu uama akan dibiaskan seolah-olah

sinar bias itu berasal dari focus utama f1.

2. Sinar datang menuju focus uama f2 akan dibiaskan sejajar

sumbu utama

3. Sinar datang melalui pusat optic akan diteruskan tanpa

dibiaskan ( Asep Sarmaji, 2008 ) .

Dalil Esbach

Pada pembiasan cahaya juga digunakan dalil esbach untuk

menentukan posisi dan sifat-sifat bayangan yang dibentuk lensa positif.

Pada 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:

5

Dari gambar terseebut daapat disimpulkan bahwa

1. Jumlah nomor ruang benda dan nomor ruang bayangan

sama dengan 5

2. Untuk setiap benda nyata dan tegak, semua bayangan yang

terletak belakang lensa bersifat nyata dan terbalik,

sedangkan semua bayangan yang terletak di depan lensa

bersifat maya dan tegak.

3. Bila nomor bayangan lebih besar dari nomor ruang benda,

maka ukuran bayangan lebih besar dari bendanya dan

sebaliknya.

Lensa Gabungan

Suatu lensa gabungan merupakan gabungan dari dua lensa atau lebih yang

disusun berdekatan sekali ( d = 0 ) dengan sumbu utamanya berimpit satu

sama lain. Tinjau dua buah lensa dengan jarak focus f 1 dan f 2 yang

diletakkan sekali d ≈ 0. Sebuah benda diletakkan dengqn jarak s1dari lensa

pertama, dengan rumus lensa tipis, kita dapat hitung jarak bayangan s'1

( Yohanes Surya, 2010 )

1f 1

= 1s1

+ 1

s '1

1

s '1

= 1f 1

− 1s1

Jika d = 0 maka

d=s2+s '1

s2=−s '1

6

1f 2

= 1s2

+ 1

s '2

= 1−s '1

+ 1

s'2

¿−( 1f 1

+1s1

)+ 1

s '2

1f 2

+ 1f 1

= 1s1

+ 1s ' 2

=1s+ 1

s '= 1

f gab

Dengan demikian kita mendapatkan jarak focus gabungan untuk dua buah lensa

yang diletakkan berdekatan

1f gab

= 1f 1

+ 1f 2

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

7

Kabel penghubung warna merah dan warna hitam berfungsi sebagai

penghubung ke rangkaian.

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. Tentukan jarak antara benda ke lensa L1 (S1)

5. Geser-geser L2dan layar untuk mendapatkan byangan pda layar

6. Ukur jarak dari lensa L1 ke L2 (S)

7. Ukur jarak dari lensa L2 ke layar (S2’)

6. Hasil dan Pembahasan

6.1 Hasil

8

Diketahui jarak fokus lensa

f 1=50 mm=5 cm

f 2=100 mm=10 cm

Maka

1f gab

= 1f 1

+ 1f 2

1f gab

= 15cm

+ 110 cm

¿ 210

+ 110

¿ 310

f gab=103

¿3,33 cm

Setelah diketahui f gabmaka dapat diketahui ruangnya R1, R2, dan R3,

yaitu :

1. R1 = 0 – f

Sehingga R1 = 0 – 3,33 cm

2. R2 = f −M

Sehingga R2 = 3,33 cm– 6,66 cm

3. R3 = 6,66 cm~

Tabel Jarak Fokus Lensa

No

. Jarak Fokus Lensa s1 s/d S2

1f1 = 50 mm

f2 = 100 mm

4 0 11

2 6 0 8

3 8 0 7

9

4 10 0 5

5 12 0 5

No. s1+s2 s1 . s2 f gab f gab2

1 15 44 2,93 8,60

2 14 48 3,43 11,76

3 15 56 3,73 13.94

4 15 50 3,33 11.11

5 17 60 3,53 12.46

    ∑ f gab=¿¿16.96 ∑ f gab2=¿¿57.87

f gabdi dapatkan dari :

f gab 1=S1× S2

'

S1+S2'

¿ 4415

¿2,93 cm

f gab 2=S1× S2

'

S1+S2'

¿ 4814

cm

¿3,43cm

f gab 3=S1× S2

'

S1+S2'

¿ 5615

cm

¿3,73cm

f gab 4=S1 × S2

'

S1+S2'

10

¿ 5015

¿3,3 cm

f gab 5=S1× S2

'

S1+S2'

¿ 6017

cm

¿3,53cm

Selanjutnya mencari f gab

Telah diketahui

∑ f gab=16,96 cm

n=5

Maka :

f gab=∑ f gab

n

¿ 16,965

¿3,39 cm

Kemudian menentukan jarak fokus lensa gabungan :

∆ F=√∑ f gab2−n ∙ f gab

2

n(n−1)

¿√ 57,87 – 5∙ (3,39)2

5(5−1)

¿√ 57,87−57,4620

¿√ 0,4120

¿√0.020

¿0.14 cm

6.2 Pembahasan

11

Dari hasil praktikum diatas maka dapat diketahui pada saat s1=4maka

s '2=11maka benda tersebut terletak di ruang 2 dan bayangannya terletak di

ruang 3, dalam hal ini menurut teori apabila benda diletakkan pada ruang II

maka bayangan akan jatuh pada ruang III berarti percobaan pertama sesuai

dengan teori, dan memiliki sifat bayangan yakni nyata, terbalik, diperbesar.

pada saat s1=6maka s '2=8maka benda tersebut terletak di ruang 2 dan

bayangannya terletak di ruang 3 , percobaan ke 2 juga sesuai dengan teori , dan

memperoleh sifat bayangan yakni, nyata, terbalik dan diperbesar. Pada saat

s1=8maka s '2=7maka benda tersebut terletak di ruang 2 dan bayangannya

terletak di ruang 3 percobaan ke 3 juga sesuai dengan teori dan memperoleh

sifat bayangan yakni nyata,terbalik diperbesar. Pada saat s1=10maka s '2=5

maka benda tersebut terletak di ruang 3 dan bayangannya terletak di ruang 3

dalam hal ini berarti percobaan ke 4 tidak sesuai teori dimna diperoleh sifat

bayangan yakni nyata, terbalik, diperbesar. Pada saat s1=12maka s '2=5maka

benda tersebut terletak di ruang 3 dan bayangannya terletak di ruang 2 ,dan

percobaan ke 5 sesuai dengan teori dimna diperoleh sift baynagn yakni, nyata,

terbalik, diperkecil. Berdasarkan teori ruang benda dan ruang bayangan benda

dibandingkan dengan ruang benda dan ruang bayangan benda pada praktikum,

maka pada percobaan 1, 2, 3, dan 5 sesuai dengan teori. Sedangkan pada

percobaan 4 antara hasil praktikum dengan teori tidak sama. Hal itu

dikarenakan penempatan layar yang kurang tepat saat mencari bentuk

bayangan yang paling tepat .

7. Kesimpulan

Dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa, Lensa gabungan

merupakan gabungan dari dua lensa atau lebih lensa dengan sumbu utamanya

berhimpitan dan disusun berdekatan sehingga d = 0. 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. Jarak focus lensa adalah jarak dari pusat optic ke

12

titik focus jadi bila s =∼makaf =s ' . Pada percobaan pembiasan cahaya pada

lensa gabungan dapat terjadi kesalahan yang disebabkan oleh kesalahan

praktikan dalam menentukan bayangan yang tepat.

lampiran

Gambar Alat Praktikum

13

lampiran

Evaluasi

1. Tiga lensa tipis, masing-masing dengan panjang fokus sebesar 4 cm

dijajarkan pada sebuah sumbu bersama, lensa-lensa yang berdekatan terpisah

sejauh 52 cm. Carilah posisi dari bayangan sebuah benda kecil pada sumbu

itu yang diletakkan pada jarak 80 cm di sebelah kiri dari lensa pertama dan

lukiskan bayangan akhirnya?

Penyelesaian:Diketahui :

f 1 , f 2 , f 3=4 cm

d=52cmS1=80 cm

Ditanyakan : S'2.....?

Jawab:1

f gab

= 1f 1

+ 1f 2

+ 1f 3

¿ 14+ 1

4+ 1

4

¿ 34

f gab=43¿1,33 cm

1f gab

= 1S1

+ 1

S'1

11,33

= 180

+ 1

S ' 1

1

S '1= 1

1,33− 1

80

¿ 80−1,33106,4

14

¿ 78,67106,4

S' 1=106,478,67¿1,35 cm

d=S '1+S'2

S'2=d−S '1

¿52−1,35¿50,65 cm

2. Buktikan persamaan pembuat lensa berikut :

1f= (n−1 )[ 1

R1

− 1R2 ]

Penyelesaian:

Jika jarak fokus, f dan jarak benda s=∞, dengan menggunakan rumus lensa tipis, di peroleh rumus jarak fokus lensa atau persamaan pembuat lensa

1s+ 1

s '= (n−1 )[ 1

R1

− 1R2 ]

1∞

+ 1f=(n−1 )[ 1

R1

− 1R2 ]

0+ 1f=(n−1 )[ 1

R1

− 1R2 ]

1f= (n−1 )[ 1

R1

− 1R2 ]

15

Daftar Pustaka

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

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

Sarmaji,Asep.2008.Fisika. PT.Raja Grafindo Persada. Jakarta

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

16