SIFAT LENSA DAN CACAT BAYANGAN

( D-1 )

I. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan Umum

Mengenal dan memahami sifat pembiasan cahaya pada lensa.

Tujuan Khusus

a. menentukan jarak fokus lensa.

b. mengamati cacat bayangan (aberasi) dan penyebabnya.

c. mengurangi terjadinya cacat-cacat bayangan.

II. ALAT-ALAT PERCOBAAN

1) Lensa positif kuat (bertanda ++)

Fungsi : sebagai objek yang akan ditentukan fokusnya

2) Lensa positif lemah (bertanda +)

Fungsi : sebagai objek yang akan ditentukan fokusnya

3) Lensa negatif (bertanda -)

Fungsi : sebagai objek yang akan ditentukan fokusnya

4) Benda yang berupa anak panah

Fungsi : sebagai objek yang akan diamati bayangannya

5) Lampu pijar

Fungsi : sebagai alat penerangan

6) Layar

Fungsi : untuk tempat penampakan atau menangkap bayangan

7) Diafragma

Fungsi : untuk mengurangi efek aberasi

8) Bangku optik

Fungsi : sebagai tempat duduk peneliti dan tempat benda dalam

meletakkan pegangan lensa

9) Kabel-kabel penghubung dan sumber tegangan listrik

Fungsi : untuk menghubungkan ke sumber listrik

1

III. TINJAUAN PUSTAKA

Lensa merupakan suatu benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan

bidang lengkung atau salah satunya datar.

Pembagian lensa berdasarkan banyaknya penyusupan yaitu:

a) Lensa tunggal dengan dua permukaan pembiasan.

b) Lensa gabungan dengan permukaan pembiasan lebih.

Berdasarkan jenisnya, lensa terbagi atas:

1. Lensa cembung (lensa + atau konveks)

Lensa cembung adalah lensa konvergen yang bersifat mengumpulkan

sinar. Selain itu, lensa cembung juga merupakan lensa + karena dapat

mengumpulkan bayangan yang bisa ditangkap layar dan nyata. Kombinasi

lensa cembung yaitu: bikonveks (cembung-cembung) dan plankonveks

(cekung cembung).

Sinar-sinar utama pada lensa cembung adalah sbb :

a) Sinar datang sejajar pada sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus

aktif F1.

b) Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama.

c) Sinar datang melalui titik pusat oktik O diteruskan tanpa membias.

Bayangan yang dibentuk adalah: nyata, terbalik, dan diperbesar.

2. Lensa cekung (lensa – atau konkaf)

Lensa cekung disebut juga sebagai lensa divergen yang bersifat

menyebarkan sinar. Selain itu, lensa cekung juga merupakan lensa -, karena

tidak dapat membentuk bayangan yang bisa ditangkap layar dan memiliki

harga fokus negatif. Kombinasi lensa cekung yaitu: bikonkav (cekung-

cekung), plankonkav (datar cekung), dan konvek konkav (cembung cekung).

Sinar-sinar utama pada lensa cekung:

a) Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik

fokus aktif F1.

b) Sinar datang seolah-olah menuju ketitik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar

sumbu utama.

c) Sinar datang melalui pusat optik O diteruskan tanpa membias.

2

Bayangan yang dibentuk adalah: maya, tegak, dan diperkecil.

A. Menentukan jarak fokus f lensa positif (konvergen).

Sebuah benda O diletakkan sebelah kiri lensa positif dan bayangan O`

yang terbentuk disebelah kanan lensa dapat diamati pada sebuah layar. Jika m

pembesaran bayangan (perbandingan panjang O` dan O), dan L jarak antara benda

dan bayangan (layar) maka jarak fokus lensa f dapat ditentukan dari persamaan:

Jarak fokus f juga ditentukasn dengan persamaan :

Jika S` jarak bayangan (layar) terhadap lensa, dan m perbesaran bayangan.

S

L

+

S’

Lensa Layar

F F’

+ Layar

F

L

e

+

I II

0’

3

Sebuah benda O diletakkan pada jarak L dari layar (L tetap) kemudian

lensa positif yang akan ditentukan jarak fokusnya digeser-geserkan antara benda

O dan layar, sehingga diperoleh kedudukan ( I dan II ) dimana lensa pada masing

–masing kedudukan tersebut dapat memberikan bayangan yang jelas dari benda O

pada layar (O’). Bayangan yang satu diperbesar dan yang lain diperkecil. Jika e =

jarak antara dua kedudukan lensa yang dapat memberikan bayangan yang jelas

pada layar, maka jarak fokus f dari lensa menurut Bessel dapat ditentukan dengan

rumus:

dimana,

f = jarak titik fokus lensa.

L = jarak benda ke layar.

E = jarak dua lensa.

o + i = L

o = L-i

o1 + i1 = L

o1= L-i1

i-i1 = e

i =e + i1

Pada kedudukan lensa I

1/f1 = 1/o + 1/i -------- 1/f = (o + I) / oi

1/f = p / (p-1)i………………………………………….(1)

Pada kedudukan lensa II

1/f1 = 1/o1 + 1/i1 -------- 1/f1 = o1 + i1/ o1 x i1

1/f = p/(p-i1)i1………………………………………….(2)

4

B. Menentukan jarak fokus lensa negatif (divergen).

Jarak fokus lensa negatif dapat dapat ditentukan dengan persamaan

…………………………… (1-4)

Lensa negatif tidak memberikan gambar pada layar karena memberikan

gambar secara tidak ril untuk sebuah benda sejati,untuk mengatasinya kita

letakkan lensa positif pada lensa negatif yang jarak fokusnya sudah diketahuji.

Penentuan titik api kedua lensa dapat diketahui besarnya titik api lensa negatif,

yaitu:

+ Layar

F+

F’+

0’

+ Layar

F+

S’+

0’

5

C. Jarak fokus lensa bersusun.

Jika dua lensa tipis dengan jarak fokus masing-masing f1 dan f2

digabungkan (dirapatkan) akan diperoleh satu lensa bersusun yang jarak

fokusnya f dapat ditentukan dengan persamaan:

D. Cacat Bayangan

Rumus – rumus persamaan lensa yang telah diberikan di atas diturunkan

dengan syarat hanya berlaku untuk “ sinar paraksial “, jika syarat tersebut tidak

dipenuhi, maka akan terjadi cacat – cacat bayangan (aberasi).

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1) Menentukan jarak fokus lensa

1. Mengukur tinggi (panjang) anak panah yang dipergunakan

sebagai benda.

2. Menyusun sistem optik berurutan sebagai berikut:

- benda dengan lampu dibelakangnya.

- Lensa positif lemah ( tanda +)

- Layar.

3. Mengambil jarak ke layar lebih besar dari 1 cm.

4. Mengukur dan mencatat jarak benda ke layar.

5. Menggeser-geserkan lensa hingga didapat bayangan yang jelas

pada layar.

6. Mencatat kedudukan lensa dan ukur tinggi bayangan pada layar.

7. Menggeserkan lagi kedudukan lensa sehingga didapat bayangan

jelas yang lain. (jarak benda ke layar jangan diubah ).

6

8. Mengulangi kembali percobaan no. IV-3 s/d IV-7 beberapa kali

(ditentukan asisten) dengan harga L yang berlainan.

9. Mengulangi percobaan no. IV-2 s\d IV-8 untuk lensa positif kuat

( tanda ++).

10. Membuat bayangan yang jelas dari benda O pada layar dengan

pertolongan lensa positif untuk menentukan jarak lensa negatif f.

11. Kemudian meletakkan lensa negatif antara lensa positif dan

layar ,Mengukur jarak lensa negatif ke layar (S)

12. Menggeserkan layar sehingga terbentuk bayangan yang jelas

pada layar .Mengukur jarak lensa negatif ke layar (S’)

13. Mengulangi percobaan VI-10 s/d VI-12 beberapa kali

14. Merapatkan lensa positif kuat (++) dan lensa positif lemah (+)

serapat mungkin untuk menentukan jarak fokus lensa bersusun

15. Menggunakan cara Bessel untuk menentukan jarak fokus lensa

tersebut

B. Mengamati cacat bayangan

16. Mengggunakan lensa positif kuat dan lampu pijar sebagai benda

untuk mengamati aberasi khromatik.

17. Menggeser- geserkan layar ,maka anda dapat mengamati bahwa

suatu kedudukan akan terdapat bayangan dengan tepi merah dan

pada kedudukan lain bayangan dengan tepi biru .

18. Mencatat masing-masing kedudukan lensa yang memberikan

bayangan dgn tepi berbeda warna.

19. Memasang diafragma pada lampu pijar.Mengulangi percobaan

VI-17 dan VI-18

20. Mengulangi percobaan VI-14 dengan menggunakan diagfragma

yang berlainan

21. Meletakan lensa miring terhadap sumbu sistem benda dan layar,

meletakan kaca baur di depan lampu untuk mengamati

astigmatisme.

7

22. Menggeser-geserkan layar dan amati bayangan dari benda.

23. Kemudian meletakan diafragma di depan benda, dan menggeser-

geser lagi layar, mencatat perubahan apa yg terjadi pada

bayangan dari benda.

V. TUGAS PENDAHULUAN

1. Buktikan rumus persamaan (1-1) s/d (1-5)

Jawab :

(1-1)

(1-2)

(1-3) lensa 1 =

lensa 2 =

8

maka

dimana s’ = L – s

sehingga diperoleh =

2. Dari rumus Bessel (1-3) bagaimana L harus dipilih ,upay terjadi dua

bayangan yang diperbesar dan diperkecil pada layar ?

3. Mengapa untuk menentukan jarak fokus lensa negatif harus menggunakan

perpotongan lensa positif

Jawab :

Lensa negatif akan memberikan bayangan semu pada benda rill yang

berarti tak diperoleh gambarnya pada layar. Untuk mengatasi hal ini kita

tempatkan dan tempelkan pada lensa negatif itu sebuah lensa positif yang

jarak fokusnya telah diketahui

4. Terangkan apa yang dimaksud dengan aberasi khomatik?

Jawab :

Aberasi yang terbentuk rumbai-rumbai berwarna karena pembiasan tiap

warna cahaya oleh lensa berbeda,m hal ini disebabkan karena setiap warna

memiliki jarak fokus sendiri-sendiri

5. Apa yang dimaksud dengan astigmatisme

Jawab :

9

Astigmatisme adalah kelainan pembentukan bayangan dari suatu benda titik

yang jauh dari sumbu utama. Hal ini karena garis-garis horizontal dan

vertikal dikumpulkan pada jarak yang berbeda.

10

DAFTAR PUSTAKA

Laboratorium MIPA.2002.Petunjuk Praktikum Fisika Dasar.

Bandung:Universitas Padjajaran

Gabriel, J.F.1996.Fisika Kedokteran. Jakarta:ECG 1

Foster, Bob. 1999.Fisika SMU Kelas 2. Jakarta:Erlangga

11