MAKALAH

PEMBIASAN PADA LENSA

KELOMPOK 4

DISUSUN OLEH :

1. LASTRIANA RAJAGUKGUK (14150179)

2. PUTRI ELMARETHA PURBA (14150355)

3. NERLIN TIURMA MARPAUNG (14150354)

Mata Kuliah : Praktikum Fisika Dasar II

Jurusan : Pend. Matematika

Dosen : Apriani Sijabat S.Si

Grup : E-2

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUniversitas HKBP Nommensen

Pematangsiantar2015

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat dan

karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah tentang Pembiasan pada Lensa ini dengan

baik meskipun banyak kekurangan didalamnya, dan kami juga berterima kasih pada Ibu

Apriani Sijabat S.Si selaku Dosen mata kuliah Pratikum Fisika Dasar II FKIP Universitas

HKBP Nomensen yang telah memberikan tugas ini kepada kami serta memberikan arahan

yang sangat berguna untuk penyelesaian tugas ini.

Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan

serta pengetahuan kita mengenai Pembiasan pada Lensa. Kami juga menyadari sepenuhnya

bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu,

kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang akan kami buat

selanjutnya, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.

Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.

Sekiranya makalah yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang

yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang

kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di

masa depan.

Pematangsiantar, Maret 2015

Penyusun

i

ii

Daftar Isi

Halaman

Kata Pengantar ………………………………………............................................ i

Daftar Isi ……………………………………………………………….........……. ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………… 2

1.3 Tujuan Penulisan …………………………………………………. 2

BAB II ISI

2.1 Pembiasan Cahaya …..……………………………………………. 3

2.2 Indeks Bias Cahaya ……………………………………………….. 4

2.3 Hukum Pembiasan Cahaya …………………………………...…... 5

2.4 Pembiasan Cahaya pada Lensa …………………………………… 5

2.4.1 Lensa Cembung …………………………………… ..… … 6

2.4.2 Lensa Cekung ………………………………………... …... 7

2.4.3 Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Bayangan,

dan Jarak Titik Fokus ……………………………………… 9

2.4.4 Kekuatan (Daya) Lensa ………………………………... … 10

2.5 Pembiasan pada prisma ……………….……………………..… … 11

2.6 Penerapan Pembiasan Cahaya dalam Kehidupan Sehari-hari ….…… … 12

2.7 Contoh Soal ……………………………………………………….. 13

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan ………………………………………………….. …… 15

3.2 Saran …………………………………………………………. …... 15

Daftar Pustaka.................................................................................................. ……. 16

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

1

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

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan judul makalah di atas, rumusan masalah  yang menjadi fokus dalam

makalah ini adalah:

a) Apa yang dimaksud dengan pembiasan cahaya dan indeks bias?

1

b) Bagaimana pembiasan cahaya pada lensa cembung & lensa cekung?

c) Bagaimana hubungan antara jarak benda, jarak bayangan , dan jarak fokus ?

d) Bagaimana bunyi hukum Snellius?

e) Bagaimana kekuatan daya lensa?

f) Bagaimana terjadi pembiasan pada prisma?

g) Apa saja kegunaan lensa cembung & lensa cekung?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan dari makalah ini adalah untuk :

a) Mengetahui apa yang dimaksud dengan pembiasan cahaya dan indeks bias

b) Mengetahui bagaimana pembiasan cahaya pada lensa cembung & lensa cekung

c) Mengetahui bagaimana hubungan antara jarak benda, jarak bayangan , dan jarak

fokus

d) Mengetahui bagaimana bunyi hukum Snellius

e) Mengetahui bagaimana kekuatan daya lensa

f) Mengetahui bagaimana pembiasan pada prisma

g) Mengetahui kegunaan lensa cembung & lensa cekung

1

3

BAB II

ISI

2.1 Pembiasan Cahaya

Pembiasan adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya yang terjadi ketika cahaya

melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. Pembiasan terjadi apabila sinar

datang membentuk sudut tertentu cahaya datang tidak tegaklurus terhadap bidang batas (sudut

datang lebih kecil dari 90O) terhadap bidang batas.

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang merambat lurus ke segala arah dengan

kecepatan 3 x 108 m/s dan mempunyai panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang

fisika, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :

a. Mendekati garis normal

Cahaya akan 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.

.

b. Menjauhi garis normal

4

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya  merambat dari medium optik

lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya  cahaya merambat dari dalam air

ke udara atau dari kaca ke udara. Pembiasan cahayanya tampak seperti gambar di bawah

ini

2.2 Indeks Bias Cahaya

Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua

medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya

pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) : “Perbandingan

laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”

Secara matematis dapat dirumuskan :

dimana :

n = indeks bias

c = laju cahaya dalam ruang hampa

( 3 x 108 m/s)

v = laju cahaya dalam zat

Indeks bias tidak pernah lebih

kecil dari 1 (artinya, n 1), dan

nilainya untuk beberapa zat

ditampilkan pada tabel disamping.

2.3 Hukum Pembiasan Cahaya

v

cn

4

Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell 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

(disebut indeks bias).

Secara matematis, hasil bagi sudut datang dan sudut bias dinyatakan sebagai :

i = sudut datang ; r = sudut bias

2.4 Pembiasan Cahaya Pada Lensa

Lensa adalah benda bening yang dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat

membiaskan atau meneruskan hampir semua cahaya yang melaluinya. Ada dua jenis lensa

yaitu lensa cembung atau lensa positif dan lensa cekung atau lensa negatif.

2.4.1 Lensa Cembung

Lensa cembung disebut juga lensa konvergen atau lensa positif merupakan lensa

yang memiliki bagian tengah lebih tebal daripada bagian ujungnya. Agar lebih mudah

memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa

cembung di bawah ini:

SU : Sumbu Utama

O : Titik Pusat Optik Lensa

f1 dan f2 : Titik Api (Fokus) Lensa.

O - f1 dan O - f2 : f = Jarak Titik Api Lensa.

R1 dan R2 : Jari-Jari Kelengkungan Lensa.

I, II, III : Nomor Ruang Untuk Meletakkan Benda

(I), (II), (III), (IV) : Nomor Ruang Untuk Bayangan Benda

Ada 3 buah sinar istimewa pada lensa cembung, yaitu :

4

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.

Lensa cembung mempunyai sifat seperti cermin cekung. Oleh karena itu bayangan yang

dibentukpun hampir sama, yaitu :

Bayangan nyata, terjadi dari perpotongan sinar-sinar bias yang mengumpul.

Bayangan nyata pada lensa cembung terjadi jika benda terletak di ruang II dan III.

Bayangan maya, terjadi dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias yang

divergen (menyebar). Bayangan maya pada lensa cembung terjadi jika benda terletak

di ruang I.

2.4.2 Lensa Cekung

4

Lensa cekung (disebut juga lensa divergen atau lensa negatif) adalah lensa yang

memiliki bagian tengan lebih tipis daripada bagian ujungnya. Agar lebih memahami

pembentukan bayangan perhatikan gambar berikut

Lensa cekung bersifat divergen atau menyebarkan cahaya. Pembentukan bayangan pada

Lensa cekung 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:

SU : Sumbu Utama

O : Titik Pusat Optik Lensa

f1 dan f2 : Titik Api (Fokus) Lensa.

O - f1 dan O - f2 : f = Jarak Titik Api Lensa.

R1 dan R2 : Jari-Jari Kelengkungan Lensa.

Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung

4

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)

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

Lensa cekung hanya dapat membentuk satu macam bayangan, yaitu bayangan maya

dari benda yang terletak di depan lensa dengan sembarang penempatan.

Sifat bayangan yang terjadi :

Maya (di depan lensa)

Tegak

Diperkecil

4

2.4.3 Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Bayangan, dan Jarak Titik Fokus

Keterangan :

SO = jarak benda ke lensa

Si = jarak bayangan ke lensa (bernilai negatif bila bayangan yang dihasilkan bersifat

maya)

f = jarak titik api lensa (berharga positif)

M = perbesaran bayangan

ho = tinggi benda

hi = tinggi bayangan

Hubungan antara jarak benda (So), jarak bayangan (Si), dan jarak fokus (f) Sama

halnya pada cermin lengkung, pada lensa juga berlaku persamaan :

Keterangan :

So = Jarak benda

Si = Jarak bayangan

f = Jarak focus

R = Jari-jari kelengkungan lensa

M = Perbesaran bayangan

ho = Tinggi benda

hi = Tinggi bayangan

4

Untuk lensa cembung, penggunaan persamaan tersebut dengan memperhatikan

tanda sebagai berikut :

o f ➯ bernilai positif (+) menunjukkan jarak fokus lensa cembung.o So ➯bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.

o Si ➯bernilai positif (+) menunjukkan bayangannya nyata (berada dibelakang lensa)o Si ➯ bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya (berada di depan lensa)

Sedangkan untuk lensa cekung :

o f ➯bernilai negatif (-) menunjukkan jarak fokus lensa cekung.o So ➯bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.o Si ➯bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya (berada di depan lensa).

2.4.4 Kekuatan (Daya) Lensa

Kekuatan lensa atau daya lensa adalah kemampuan suatu lensa untuk

memusatkan/mengumpulkan atau menyebarkan berkas sinar yang diterimanya. Besarnya daya

(P) lensa berkebalikan dengan jarak titik apinya (fokus). Semakin kecil fokus semakin besar

daya lensanya.

Keterangan :

P = daya lensa, satuannya dioptri

f = jarak titik api, satuannya meter (m)

Perhatikan ketentuan berikut:

2.5 Pembiasan pada Prisma

)(

100

cmfP

4A

BC

D

E

r1r2

i1

i2

δ

β

xN2

N1

Sd Sk

Gambar diatas menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma.

Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua

kali pembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari

prisma tidak lagi sejajar. Sudut yang dibentuk antara arah sinar datang dengan arah sinar yang

meninggalkan prisma disebut sudut deviasi diberi lambang δ. Besarnya sudut deviasi

tergantung pada sudut datangnya sinar.

Dari gambar diatas kita ambil beberapa bagian :

Untuk segiempat ABCD ∠ABCD = 360°∠A + ∠B + ∠C + ∠D = 360°

90° + 90° + ∠ABC + β = 360°

180° + ∠ABC+ β = 360°

β = 360° - 180° - ∠ABC

β = 180° - ∠ABC ……(i)

Pada segitiga ABC

∆ ABC terdapat pengertian ∠ABC + r1 + i2 = 180o

r1 + i2 + ∠ABC = 180o

∠ABC = 180o – (r1 + i2) ………………………………(ii)

Pers (i) ke pers (ii)

β = 180° - ∠ABC

β  = 180°- (180o – (r1 + i2))

β = r1 + i2

Pada Segitiga ACE

∆ACE, terdapat hubungan ∠CAE + ∠ECA +∠CEA =

180o

4

A

B

D

C

A

B

C

δ

AC

Ex

di mana ∠ ECA = r2 – i2 dan ∠CAE = i1 – r1,

sehingga

x = 180o –(i1 – r1) – (r2 – i2)

= 180 o – i1 + r1 – r2 + i2

= 180° - i1 – r2+ r1 + i2

= 180° - i1 – r2 + β

Besarnya sudut deviasi dapat dicari sebagai berikut.

δ = 180o – x

= 180o – (180° - i1 – r2 + β)

    = 180o –180o + i1 + r2 - β

    = i1 + r2 – β

Deviasi Minimum :

δminimum = 2i1– β

2i1 = δmin + β

i1 =

Syarat : i1= r2

2.6 Penerapan Pembiasan Cahaya dalam Kehidupan Sehari-

hari

Peristiwa pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari  :

Kolam menjadi terlihat lebih dangkal dari aslinyabila dilihat dari atas.

Ikan yang berada di dalam akuarium terlihat lebih besar dari aslinya

Penggaris yang dimasukkan ke dalam gelas berisi air akan terlihat patah.

2.7 Contoh Soal

4

1. Suatu benda diletakkan di depan sebuah lensa cembung yang memiliki jarak titik fokus 8 cm. Tentukan jarak benda dari lensa jika diinginkan bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di belakang lensa!

Pembahasandik : f = 8 cmdit : S =....

Untuk bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di belakang lensa, artinya bayangannya bersifat nyata, sehingga tanda untuk s ' adalah positif.s ' = 16 cms =.....

Dengan rumus lensa diperoleh jarak bendanya

2. Untuk mendapatkan bayangan yang terletak pada jarak 15 cm di belakang lensa positip

yang jarak titik apinya 7,5 cm maka benda harus diletakkan di depan lensa tersebut pada

jarak...

Pembahasan

dik: f = 7,5 cm

s ' = 15 cm

dit : s = .....

3. Seseorang yang miopi titik dekatnya 20 cm sedang titik jauhnya 50 cm. Agar ia dapat

melihat jelas benda yang jauh, ia harus memakai kacamata yang kekuatannya...

4

Pembahasan

dik: PP = 20 cm

PR = 50 cm

Untuk melihat benda yang jauh → Revisi titik jauhnya

P = ....

4. Dua buah lensa positif masing-masing memiliki fokus 3 cm dan 6 cm diletakkan sejauh 20 cm.

Sebuah benda diletakkan sejauh 4 cm di depan lensa pertama.

Dengan pembiasan cahaya terjadi lebih dahulu pada lensa pertama, tentukan berturut-turut:

Pembahasan

a) Letak bayangan yang dibentuk oleh lensa pertama.

dik : s = 4 cm ; f = 3

dit :s ' =....

Letak bayangan : 12 cm di belakang lensa pertama.

b) Letak bayangan yang dibentuk oleh lensa kedua. Bayangan yang dibentuk oleh lensa

pertama, menjadi benda untuk lensa kedua.

Letak benda untuk lensa kedua adalah 20 cm dikurangi 12 cm = 8 cm. Letak bayangan

dengan demikian adalah

s' bertanda positif jadi posisinya 24 cm di belakang lensa kedua.

BAB III

PENUTUP

4

4.1 Kesimpulan

1. Pembiasan adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya yang terjadi ketika

cahaya melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. Pembiasan terjadi

apabila sinar datang membentuk sudut tertentu cahaya datang tidak tegaklurus

terhadap bidang batas (sudut datang lebih kecil dari 90O) terhadap bidang batas.

2. Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (misalnya: dari

udara ke air atau ke kaca), maka sinar dibelokkan mendekati garis normal. Jika

sebaliknya, sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat maka sinar

dibelokkan menjauhi garis normal

.

4.2 Saran

Sebaiknya untuk manambah wawasan kita dengan membaca dan memahami materi-

materi pembelajaran kita. Sebaiknya tiap individu dalam kelompok bekerjasama dalam

menyusun dan membahas makalah.

Daftar Pustaka

4

[1.] http://blog.uad.ac.id/rudi/2012/01/02/pembiasan-cahaya/ (diakses pada tanggal 25 Maret

2015, pukul 18.00 WIB)

[2.] http://andrypermana06.blogspot.com/2013/04/optik.html (diakses pada tanggal 25 Maret

2015, pukul 22.00 WIB)

[3.] http://fisikastudycenter.com/fisika-x-sma/8-pembiasan-cahaya (28 Maret 2015, pukul 09.00

WIB)

[4.] Foster, Bob M.M., Dr.,Ir. 2013. Akselerasi Fisika. Jakarta: Duta.

[5.] Kamajaya, K., M.Sc., Drs. 2013. Fisika. Bandung: Grafindo Media Pratama

4