Theo laporan fisika sistem lensa

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada umumnya dalam kehidupan sehari-hari kita

sering menggunakan maupun menjumpai benda-benda seperti

kacamata, mikroskop, lup (kaca pembesar), kamera dan

masih banyak lagi. Tetapi tentunya kita belum begitu

paham bagaimana cara kerja dan masih banyak lagi fungsi

yang belum kita ketahui dari alat-alat tersebut. Selain

itu juga masih kurang paham bagaimana benda-benda

tersebut membentuk suatu bayangan dan sifat-sifat

bayangan yang terbentuk pada benda-benda tersebut.

Optik yang sangat berguna itu adalah lensa. Lensa

merupakan bidang bening yang dibatasi oleh dua atau

lebih permukaan bias dengan minimal satu permukaan

merupakan bidang lengkung. Jenis lensa dibagi menjadi

dua yaitu lensa positif dan lensa negatif. Lensa

positif (konveks) memiliki bagian tengah lebih tebal

daripada tepinya dan bersifat mengumpul (konvergen)

sedangkan lensa negatif (konkaf) memiliki bagian tengah

lebih tipis daripada bagian tepinya dan bersifat

memancar (dirvergen).

Lensa mampu membelokkan atau membiaskann berkas-

berkas cahaya yang melewatinya, sehingga jika suatu

benda berada pada lensa muka bayangan dari benda

tersebut akan terbentuk. Jika berbicara tentang lensa

maka erat kaitannya dengan cahaya dimana lensa sangat

membutuhkan cahaya untuk mendapatkan suatu bayangan.

Oleh karena itu, percobaan sistem ini perlu

dilakukan agar dapat mengetahui dasar-dasar sistem

lensa, untuk mengetahui sifat-sifat bayangan yang

terbentuk antara lensa positif dan negatif serta lensa

gabungan dan untuk mengetahui aplikasi-aplikasi sistem

lensa dalam kehidupan sehari-hari.

1.2 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui dasar-dasar lensa.

2. Mengetahui bayangan yang terbentuk pada lensa

positif dan lensa negatif.

3. Menjelaskan perbedaan lensa positif dan lensa

negatif.

4. Menjelaskan perbedaan lensa cekung dan lensa

cembung.

5. Mengetahui aplikasi sistem lensa dalam

kehidupan sehari-hari.

1.3 Manfaat Percobaan

1. Dapat mengetahui dasar-dasar lensa.

2. Dapat mengetahui bayangan yang terbentuk pada

lensa positif dan lensa negatif.

3. Dapat menjelaskan perbedaan lensa positif dan

lensa negatif.

4. Dapat menjelaskan perbedaan lensa cekung dan

lensa cembung.

5. Dapat mengetahui aplikasi sistem lensa dalam

kehidupan sehari-hari.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada kebanyakan alat optis, lensanya merupakan

lensa majemuk, artinya mereka tersusun dari beberapa

komponen yang diletakkan satu dengan yang lainnya,

membentuk permukaannya pun jarang kecuali betul-betul

sejenis. Hal ini sengaja dilakukan untuk meningkatkan

terang dan mutu bayangan dan juga melonggarkan batasan

ketergantungan pada sinar paraksial.

1. Lensa pembesar

Mata normal manusia dapat memusatkan bayangan tajam

sebuah benda pada retina jika benda O tersebut terletak

diantara jarak tak terhingga, misalnya bintang dari

suatu titik tertentu yang disebut titik dekat Dn, yang

bisa diambil kira-kira 25 cm dari mata. Jika benda

diletakkan melewati titik dekat maka bayangan yang

ditangkap retina menjadi kabur. Umumnya letak titik

dekat manusia berubah menurut umurnya. Sering kali kita

mendengar orang yang menyatakan tidak membutuhkan

kacamata, tetapi bila membaca surat kabar jaraknya

harus menjauh sepanjang lengannya, ini berarti titik

dekatnya sudah mundur.

2. Mikroskop majemuk

Biasanya dipakai untuk melihat benda yang sangat

kecil yang letaknya dengan alat tersebut. Benda O

dengan tinggi h diletakkan sedikit diluar titik fokus

P1 dari lensa objektif, yang jarak fokusnya Fob. Lensa

objektif ini membentuk sebuah bayangan nyata dan

terbalik dengan tinggi h. Perbesaran lateralnya:

m = h'h= −stanθFobtanθ

= −sFob

(2.1)

seperti biasa tanda negatif menunjukkan bayangan yang

terbalik.

3. Teleskop astronomis

Seperti halnya mikroskop, teleskop pun memiliki

bentuk yang bermacam-macam, salah satunya adalah

teleskop refraksi sederhana yang terdiri dari sebuah

lensa objektif dan sebuah lensa okuler. Keduanya

dinyatakan sebagai lensa tipis. Walaupun dalam

prakteknya merupakan lensa majemuk seperti halnya

mikroskop. Sekilas pintas nampaknya susunan lensa

teleskop sama saja dengan susunan lensa mikroskop.

Namun sebetulnya keduanya dirancang untuk kebutuhan

yang berlawanan.

Fokus utama lensa tipis dengan permukaan bola

adalah titik F dimana sinar yang sejajar dan berada

dekat pada sumbu x terputuskan. Titik fokus ini

bersifat maya untuk lensa divergen dan bersifat nyata

untuk lensa bersifat konvergen. Jarak fokus F adalah

jarak titik fokus utama dan lensa. Karena setiap lensa

dapat dibalik tanpa merubah sinar pada setiap lensa

terdapat 2 titik fokus yang simetris. Hubungan objek

tayangan untuk lensa postif maupun negatif ialah:

1p + 1q

=1f

(2.2)

dengan p adalah jarak objek, q adalah jarak bayangan

dan f adalah jarak fokus lensa (Sutisna, 2001).

Ketika sebuah berkas cahaya mengenai sebuah

permukaan bidang batas yang memisahkan dua medium

berbeda, seperti misalnya sebuah permukaan udara kaca

energi cahaya tersebut dipantulkan dan memasuki medium

kedua, perubahan arah dari sinar yang datang yang

ditransmisikan disebut pembiasan. Gelombang yang

ditransmisikan adalah hasil interferensi dari gelombang

datang dan gelombang yang dihasilkan oleh penyerapan

dan radiasi ulang energi cahaya oleh atom-atom dalam

medium tersebut. Untuk cahaya yang memasuki kaca dari

udara, ada sebuah ketertinggalan fase (phase lag) antar

gelombang yang diradiasikan kembali dan gelombang

datang. Demikian juga ada ketertinggalan fase antara

gelombang hasil (resultan) dan gelombang datang.

Ketertinggalan fase ini berarti bahwa posisi puncak

gelombang dari gelombang yang dilewatkan diperlambat

relatif terhadap posisi puncak gelombang dari gelombang

yang datang didalam medium tersebut. Jadi, pada

waktunya gelombang yang dilewatkan tidak berjalan

didalam medium sejauh gelombang datang aslinya, jadi

kecepatan gelombang yang dilewatkan lebih kecil dari

kecepatan gelombang datang. Indeks ini, yaitu

perbandingan laju cahaya diruang hampa terhadap laju

cahaya didalam medium selalu lebih besar, laju cahaya

didalam kaca kira-kira dua pertiga laju cahaya diruang

bebas. Jadi indeks bias kaca kira-kira n=c/v = 3/2.

Bila sebuah benda atau lensa dipakai berkombinasi

dengan lensa membentuk bayangan maka:

1. Hitung letak bayangan yang dibentuk oleh lensa

pertama saja tanpa menghiraukan lensa kedua.

2. Kemudian, anggaplah bayangan ini sebagai objek

untuk lensa kedua dan tentukan letak bayangannya

yang terbentuk oleh lensa kedua saja.

Bayangan terakhir ini adalah bayangan yang dibentuk

kombinasi lensa itu dari objek. Jika bayangan yang

dibentuki lensa pertama terdapat dibelakang lensa

kedua, maka bayangan ini harus dihitung sebagai objek

maya untuk lensa kedua, dengan jarak objeknya yang

negatif.

Mata manusia merupakan alat tubuh yang sangat

efektif luar biasa. Walaupun demikian, jangkauannya

masih dapat ditingkatkan dengan perhitungan alat-alat

optis seperti kacamata, surya kanta sederhana, proyeksi

film, kamera (termasuk tv), mikroskop, teleskop dan

sebagainya. Dalam banyak hal alat-alat ini menambah

daerah pengelihatan biasa (visible range), misalnya

dengan menggunakan kamera inframera pada satelit atau

mikroskop sinar x. Dalam bagian berikut akan

dikemukakan tiga contoh alat optis sebagai ilustrasi

dan agar lebih sederhana, disini dianggap bahwa rumus-

rumus lensa tipis tetap berlaku.

Pembiasan dan pemantulan, kebanyakan optik akan

memerlikan dua atau lebih lensa, prisma, atau cermin.

Secara umum, apabila dua buah lensa dengan jarak fokus

F1 dan F2 ditempatkan maka lensa gabungan membentuk

sebuah lensa dengan jarak fokus efektif sebesar:

1Feff

= 1F1

+ 1F2

(2.3)

Peralatan optik seperti kamera persis atau devalis

optik berkualitas tinggi yang lain semuanya mempunyai

lensa gabungan untuk mereduksi efek abrasi kromatis.

Abrasi adalah sembarang simpangan/deviasi dari ukuran

asli, bentuk dan posisi sebenarnya dari bayangan jika

dihitung dengan rumus sederhana yang dihasilkan oleh

sebuah lensa.

Gejala pemantulan dalam secara total ini sangat

menangis sekali. Ternyata cahaya dapat disalurkan dari

satu titik ke titik lain melalui batang plastik

transparan atau gelas dengan sedikit saja cahaya yang

hilang. Cahaya masuk dari salah satu ujung batang dan

mengalami pemantulan secara total pada pembatasan

batang. Mengikuti alur baris tepi batang dan akhirnya

keluar dari ujung yang lainnya. Jadi, misalnya suatu

gambar dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain

dengan menggunakan seberkas serat-serat kaca atau fokus

gelas yang sangat halus, dan masing-masing serat akan

mentransmisikan satu bagian kecil dan gambar tersebut.

Teknik secara optik memungkinkan banyak alat optis

digunakan untuk mentransmisikan dan mentransformasikan

gambar bercahaya (Bueche, 1989).

Sumbu utama cermin dipilih melalui kaki lilin dan

tentu saja juga melalui pusat kelengkungan cermin.

Bayangan titik yang tidak terletak pada sumbu utama

misalnya ujung atas lilin, dapat ditentukan secara

grafis dengan menggunaan sinar-sinar utama berikut ini:

1. Cahaya yang jatuh pada cermin sejajar dengan sumbu

utama akan dipantulkan melalui titik F.

2. Cahaya yang jatuh kecermin setelah melalui titik

api F akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama

pada optik.

3. Cahaya yang jatuh ke cermin setelah melalui pusat

kelengkungan cermin e dipantulkan kembali melalui

jalan semula.

Lensa biconvex sering disebut lensa cembung (kedua

permukaannya cembung) atau lensa positif (fokusnya

bertanda positif) atau lensa konvergen (bersifat

penggumpalan sinar), sedangkan lensa bikonkaf sering

disebut lensa cekung (kedua permukaannya cekung) atau

lensa divergen (bersifat menyebarkan sinar). Ketika

sebuah sinar menembus sebuah lensa, sinar tersebut

membias atau membengkok pada setiap permukaan batas,

jika berhubungan dengan lensa untuk penyederhanaan,

semua pembiasaan dapat diasumsikan terjadi sepanjang

bidang vertikal yang ditarik kebawah bagian dari tengah

lensa. Pada setiap titik tempat sinar membentuk cermin

menggambarkan sinar yang merefleksikannya, jika semua

sinar yang merefleksikan diperpanjang kebelakang,

mereka akan berpotongan disebuah titik 1 dibelakng

cermin yang bergerak sama dengan jarak o, kecermin

disebut sebagai bayangan o.

Ini adalah sebuah pengertian penting, setiap lensa

lebih tebal dipusatnya daripada ditepinya adalah sebuah

lensa convergen dengan F yang positif dan setiap lensa

yang lebih tebal ditepinya daripada dipusatnya adala

sebuah lensa divergen dengan F yang negatif asalkan

lensa itu mempunyai indeks refraksi yang lebih besar

disekelilingnya. Maka manusia merupakan alat tubuh yang

sangat efektif luar biasa. Walaupun demikian

jangkauannya masih dapat ditingkatkan dengan bantuan

alat-alat optik seperti kacamata, surya kanta

sederhana, film, karmera (termasuk tv), mikroskop,

teleskop dan sebagainya. Dalam banyak hal alat-alat ini

menambah daerah pengelihatan biasa (visibel range)

misalnya dengan menggunakan kamera inframerah pada

satelit atau mikroskop sinar x. Dalam bagian berikut

akan dikemukakan tiga contoh alat optis sebagai

ilustrasi dan agar lebih sederhana, disini dianggap

bahwa rumus-rumus lensa tipis tetap berlaku.

Jika kita memiliki dua atau lebih lensa-lensa

tipis.kita dapat menetukan akhir yang di hasilkan oleh

sistem tersebut dengan menentukan jarak bayangan untuk

lensa pertama dan menggunakannya bersama dengan jarak

antara lensa untuk menentukan jarak bayangannya untuk

lensa pertama dan menggunakannya bersama dengan jarak

antara lensa untuk menentukan jarak obyek bagi lensa

kedua. Yaitu kita perhatikan masing-masing bayangan.

Untuk lensa positif sinar utama :

1. Sinar sejajar yang digambarkan sejajar dengan sumbu

utama ini dibelokkan melalui titik fokus kedua

dari lensa tersebut.

2. Sinar pusat digambarkan melalui pusat (verteks)

lensa. Sinar ini tidak dibelokkan (disampingkan).

(Muka-muka lensa adalah sejajar pada titik ini

sehingga sinar memancar pada arah sama tetap

sadikit bergeser, karena lensa tersebut tipis).

Sinar fokus di gambarkan melalui titik fokus

pertama. Sinar ini memcarkan sejajar dengan sumbu

utama.

Bayangan dapat nyata (real) atau maya (virtual)

pada bayangan nyata, cahaya betul-betul melalui titik

bayangan tersebut, sedangkan pada bayangan maya cahaya

seolah-olah terpancar dari titik bayangan, padahal

cahaya tidak melalui titik ini. Bayangan pada cermin

data selalu maya, pengalaman sehari-hari menunjukkan

bahwa bayangan maya memang nyata ada dan letaknya

tertentu dibelakang cermin (Tipler, 2001)

Titik objek untuk mana bayangan terletak jauh tak

hingga, disebut titik fokus pertama lensa yang

bersangkutan diberi tanda F. Titik bayangan untuk objek

yang jauh tak terhingga disebut titik fokus kedua dan

diberi tanda F’.titik-titik fokus lensa tipis terletak

sebelah-menyebelah lensa pada jarak yang sama dengan

panjang yang melalui titik fokus kedua sebuah lensa dan

tegak lurus sebuah sumbu, disebut bidang fokus pertama

dan bidang fokus kedua. Perbesaran yang dihasil sebuah

lensa tak lain ialah hasil kali dari perbesaran ditiap-

tiap permukaannya. Perbesaran yang disebabkan pembiasan

pertama ialah:

m1 = - 1xs'ns1

(2.4)

dan yang disebabkan pembiasan kedua ialah:

m2 = - ns'21xs2

(2.5)

karena itu perbesaran total m lensa itu adalah:

m = (-1xs'ns1¿ (−ns'2

1xs2)

(2.6)

karena lensa itu tipis, maka S2 = -S’1 dan:

m = −s's

(2.7)

Mikroskop adalah sebuah sistem lensa yang

menghasilkan bayangan maya yang diperebesar dari suatu

objek yang kecil. Mikroskop ini terdiri dari dua lensa

konvergen yang masinng-masing disebut lensa objektif,

serta F da F’ lebih kecil dari jarak yang objektif.

Lensa objektif menghasilkan bayangan nyata pertama A’B’

(bayangan ini merupakan objek dari okuler). Bayangan

akhir A”B” merupakan bayangan maya, terbalik dan jauh

lebih besar dari pada objek AB diletakkan sedemikian

rupa sehingga jarak A”B” dari okuler sama dengan jarak

minimal pembeda pengelihatan 8 (sekitar 25 cm). Keadaan

seperti ini dapat dicapai dengan operasi pemfokusan,

yakni menggerakkan mikroskop secara keseluruhan relatif

terhadap objek. Alat optik sederhana yang paling

penting tentu saja adalah lensa tipis. Perkembangan

alat-alat optik dengan menggunakan lensa berawal dari

abad ke 16 dan 17. Walaupun catatan mengenai kacamata

yang paling tua berasal dari akhir abad ke 13. Sekarang

kita menemukan lensa pada kacamata, kamera, kaca

pembesar, teleskop, teropong, mikroskop dan peralatan

kedokteran. Lensa tipis biasanya berbentuk lingkaran

dan kedua permukaanya melengkung. (walupun permukaan

silinder juga mungkin akan berkonsentrasi pada yang

sejenis). Aplikasi penting dari serat optik adalah pada

teleskop, telekomunikasi dan kedokteran. Serat ini

digunakan untuk mentransmisikan percakapan percakapan

elektron, sinyal video, dan data komputer. Sinyal

merupakan berkas cahaya yang di modulasikan (berkas

cahaya yang intensitasnya dapat diubah-ubah). Serat

optik untuk mentansmisikan gambar yang jelas, terutama

berguna dalam bidang kedokteran ilmu kesehatan

(Giancoli, 2001).

Pada waktu sebuah berkas cahaya mengenai sebuah

permukaan bidang batas yang memisahkan dua medium

berbeda, seperti misalnya sebuah permukaan udara kaca

energi cahaya tersebut dipantulkan dan memasuki medium

kedua, perubahan arah dari sinar yang datang yang

ditransmisikan disebut pembiasan. Gelombang yang

ditransmisikan adalah hasil interferensi dari gelombang

datang dan gelombang yang dihasilkan oleh penyerapan

dan radiasi ulang energi cahaya oleh atom-atom dalam

medium tersebut. Untuk cahaya yang memasuki kaca dari

udara, ada sebuah ketertinggalan fase (phase lag) antar

gelombang yang diradiasikan kembali dan gelombang

datang. Demikian juga ada ketertinggalan fase antara

gelombang hasil (resultan) dan gelombang datang.

Ketertinggalan fase ini berarti bahwa posisi puncak

gelombang dari gelombang yang dilewatkan diperlambat

relatif terhadap posisi puncak gelombang dari gelombang

yang datang didalam medium tersebut. Jadi, pada

waktunya gelombang yang dilewatkan tidak berjalan

didalam medium sejauh gelombang datang aslinya, jadi

kecepatan gelombang yang dilewatkan lebih kecil dari

kecepatan gelombang datang.

Sebuah lensa memopunyai sifat bahwa bila seberkas

yang pararel dengan sumbu melalui lensa, maka berkas

sinar itu berkumpul ke sebuah titik F2, dan membentuk

sebuah bayangan nyata dititik tersebut. Lensa seperti

itu dinamakan sebuah lensa pengumpul. Demikian juga

sinar-sinar yang lewat melalui titik F1, muncul keluar

dari lensa itu sebagai seberkas sinar pararel. Titik

F1, dan titik F2 dinamakan titik fokus pertama dan

titik fokus kedua, dan jarak F (yang diukur dari pusat

lensa itu) dinamakan panjang fokus. Untuk sebuah cermin

cekung, panjang fokusnya dari sebuiah lensa konvergen

didefinisikan sebuah kuantitas positif dan lensa

seperti disebut juga lensa positif. Sebuah lensa

divergen, berkas sinar pararel yang masuk pada lensa

berpancar setelah refleksi. Panjang fokus dari sebuah

lensa divergen adalah sebuah kuantitas negatif dan

lensa itu juga dinamakan lensa negatif. Titik-titik

fokus sebuah lensa positif dibuat berlawanan, relatif

terhadap titik-titik fokus sebuah lensa positif. Titik

fokus kedua F2 dari sebuah lensa negatif adalah titik

dimana sinar-sinar yang pada mulanya pararel dengan

sumber muncul berpencar setelah refleksi. Sinar-sinar

yang masuk mengumpulkan menuju titik fokus pertama

muncul F1 muncul keluar dri lensa itu pararel dengan

sumbunya.

Sebuah lensa adalah obyek transparan dengan dua

permukaan pembias yang sumbu pusatnya menyempit. Sumbu

pusat bersamaa adalah sumbu pusat dari lensa tersebut.

Apabila sebuah lensa di kelilingi oleh udara, cahaya

mengalami pembiasan dari udara masuk melalui lensa

tersebut,melintas melalui lensa tersebut dan kemudian

mengalami pembiasan kembali ke udara. Setiap pembiasan

dapat mengubah arah perjalanan dari cahaya tersebut.

Lensa yang menyebabkan sinar cahaya pada awalnya

sejajar terhadap sumbu pusat menjadi mengumpul,disebut

lensa konvergen.sebagai gantinya apabila menyebabkan

sinar itu menyebar,lensa itu di sebut lensa divergen.

Kita hanya akan meninjau keadaan khusus dari sebuah

lensa tipis,yaitu sebuah lensa yang bagian paling

tebalnya adalah tipis dibanding dengan jarak obyek P,

jarak bayangan i,dan radius kelengkungan r, dan r2 dari

dua permukaan luas tersebut. Sebuah lensa tipis

memiliki panjang fokus f. Setelah itu i dan P dikaitkan

satu sama lain oleh

1f=1P

+1i

(lensatipis)

(2.8)

yang merupakan bentuk yang sama dari persamaan yang

telah kita miliki untuk cermin. Kita juga akan

membuktikan bahwa ketika sebuah lensa tipis dengan

indeks bias n dikelilingi oleh udara, panjang fokus f

ini di berikan oleh

1f=(n−1) ( 1r1

−1r2 )

(2.9)

yang sering di sebut persamaan pembuat lensa. Pembiasan

pada bidang melengkung sangat penting misalnya

bagaimana ini diterapkan pada sistem lensa, seperti

pada camera, telescope. Pada pembahasan sekarang akan

di tinjau dua hal penting, yaitu pembiasan pada

permukaan lengkung cembung (convex) dan pembiasan pada

permukaan lengkung cekung (Arkundato, 2007).

Sinar datang yang berimpit sumbu utama menuju

permukaan lengkung tidak disimpangkan sinar datang OA

dengan sudut datang θ, mengenai permukaan lengkung di

titik A selanjutnya dibiaskan mendekati garis normal

CAN dalam lintasan AI pada sudut θ2. Dua sinar yaitu

OAI dan OPI kemudian bertemu di satu titik I, oleh

karena itu bayangan I adalah bayangan real dari objek

O. Garis AN adalah tegak lurus sumbu. Hukum snell

memerlukan bahwa,

n,sinθ=n2sinθ2(2.10)

Perbesaran bayangan dapat dapat dievaluasi dari hukum

snellius

θ1θ2

=n2

n1

(2.11)

Lensa adalah sebah benda yang di buat dari barang

optik transparan yang mempunyai dua sisi permukaan

sebuah benda yang di buat dari benda optik transparan

yang mempunyai dua sisi permukaan. Dalam hal ini, lensa

merupakan medium transparan yang dibatasi oleh dua

permukaan lengkung (namun salah satu permukaan lensa

dapat juga merupakan bidang datar). Karena itu

gelombang datang mengalami dua pembiasan ketika

melewati lensa. Bayangan yang dibentuk oleh permukaan

pertama merupakan obyek bagi permukaan kedua. Agar

sederahana, medium di luar lensa di asumsikan memiliki

indeks biasa yang sama dan indeks bias lensa sama

dengan n (Halliday,1998).

Alat optik yang paling sering digunakan adalah

lensa. Lensa adalah sebuah sistem optis dengan dua

permukaan yang merefraksikan. Lensa yang paling

sederhana mempunyai dua permukaan bola yang cukup dekat

satu sama lain, sehingga kita dapat mengambil jarak

diantara kedua permukaan itu,kita namakan ini sebuah

lensa tipis. Bila berkas sinar yang paralel dengan

sumbu melalui lensa itu, maka berkas sinar itu

berkumpul kesebuah titik F2 dan membuntuk sebuah

bayangan nyata dititik tersebut. Lensa seperti itu

dinamakan sebuah lensa pengumpul (lensa konvergen,

converging lens). Demikian itu, sinar yang lewat

melalui F1 muncul keluar dari lensa itu sebagai

sebersas sinar paralel. Titik F1 dan F2 dinamakan titik

fokus pertama dan titik fokus kedua dan jarak F (yang

diukur dari pusat lensa itu) dinamakan panjang fokus.

Inilah sebuah pengamatan penting: setiap lensa yang

lebih tebal dipusatnya dari pada ditepinya adalah

sebuah lensa konvergen dengan f yang positif dan setiap

lensa yang lebih tebal tepinya adalah pusatnya adalah

sebuah lensa divergen dengan f yang negatif (asalkan

lensa itu mempunyai indeks refraksi yang lebih besar

dari pada material disekelilingnya) (Zemansky, 2001).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Fisika Dasar II mengenai Sistem Lensa

dilaksanakan pada hari Jumat, 18 April 2014 pukul

12.00-14.00 WITA. Bertempat di Laboratorium Fisika

Dasar gedung C, lantai 3, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Mulawarman, Samarinda.

3.2 Alat dan Bahan

1. Sebuah lampu

2. Sebuah layar

3. Penggaris

4. 2 buah lensa positif dan 1 buah lensa negatif

5. Bangku lensa

6. Power supply

3.3 Prosedur Percobaan

3.3.1 Lensa Positif

1. Dipasang posisi benda 0,35 meter dari layar

(L).

2. Dipasang lensa Biconvex antarabenda dan layar.

3. Digeser lensa hingga didapat bayangan yang

jelas pada layar.

4. Dicatat posisi lensa sebagai kedudukan lensa

pertama.

5. Digeser lensa hingga diperoleh bayangan yang

jelas untuk yang kedua (posisi benda dan layar

jangan dirubah).

6. Dicatat posisi lensa sebagai kedudukan lensa

kedua.

7. Diulangi langkah 1-6 dengan merubah posisi

benda untuk jarak (L) 0,30 m, 0,25 m, dan 0,20

m.

3.3.2 Lensa Negatif

1. Digunakan lensa Biconvex dari percobaan

sebelumnya untuk mencari titik fokus lensa

negatif.

2. Dipasang lensa positif.

3. Diletakkan lensa negatif diantara lensa

positif dan layar.

4. Digeser lensa tersebut hingga diperoleh

bayangan yang jelas dan diukur jarak lensa ke

layar (S’).

5. Diulangi langkah 1-4 dengan merubah posisi

benda untuk jarak (L) 0,30 m, 0,25 m, dan 0,20

m.

3.3.3 Lensa Gabungan

1. Dipakai cara yang sama pada pengukuran lensa

positif.

2. Diukur jarak benda dengan layar yang

diletakkan dengan jarak (L) 0,35 m.

3. Digunakan dua buah lensa positif dan disusun

dengan serapat mungkin.

4. Digeser kedua lensa secara bersamaan sehingga

didapatkan bayangan yang jelas pada layar.

5. Dicatat posisi lensa (e1).

6. Digunakan metode Bessel, digeser lagi kedua

lensa secara bersamaan sehingga didapatkan

bayangan yang jelas pada layar.

7. Dicatat posisi lensa (e2).

8. Diulangi langkah 1-7 untuk jarak (L) 0,30 m,

0,25 m, dan 0,20 m.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Pengamatan

4.1.1 Lensa Positif (Biconvex)

No

.

L (m) e1 e2 D = (e1 -

e2) (m)1. 0,35 m 0,29 m 0,045 m 0,245 m2. 0,30 m 0,24 m 0,05 m 0,19 m3. 0.25 m 0,19 m 0,055 m 0,135 m4. 0,20 m 0,13 m 0,06 m 0,07 m

4.1.2 Lensa Negatif (Biconcave)

No

.

L (m) Jarak Bayangan

(S’)

Sifat bayangan

1. 0,35 m 0,29 m diperkecil, terbalik,

maya2. 0,30 m 0,24 m diperkecil, terbalik,



maya

4.1.3 Lensa Gabungan

No L (m) e1 e2 D = (e1 -

. e2) (m)1. 0,35 m 0,29 m 0,055 m 0,235 m2. 0,30 m 0.24 m 0,065 m 0,175 m3. 0,25 m 0,19 m 0,065 m 0,125 m4. 0,20 m 0,13 m 0,07 m 0,06 m

4.2 Analisis Data

4.2.1 Perhitungan Tanpa KTP

4.2.1.1 Lensa Positif

F=L2−d2

4L

F1=L2−d2

4L

¿(0,35)2−(0,245 )2

4 (0,35)

¿0,0621,4

¿0,044 m

F2=L2−d2

4L

¿(0,30)2−(0,19)2

4(0,30)

¿ 0,0541,2

¿0,045m

F3=L2−d2

4L

¿(0,25)2−(0,135)2

4(0,25)

¿0,0441

¿0,044m

F4=L2−d2

4L

¿(0,20)2−(0,07)2

4(0,20)

¿0,0350,8

¿0,044m

4.2.1.2 Lensa Negatif

F=S×SˈS+Sˈ

F1=S×SˈS+Sˈ

¿0,35×0,290,35+0,29

¿0,1020,64

¿0,159m

F2=S×SˈS+Sˈ

¿0,30×0,240,30+0,24

¿0,0720,54

¿0,133m

F3=S×SˈS+Sˈ

¿0,25×0,190,25+0,19

¿0,0480,44

¿0,109m

F4=S×SˈS+Sˈ

¿0,20×0,090,20+0,09

¿0,0180,34

¿0,053m4.2.1.3 Lensa Gabungan

F=L2−d2

4L

F1=L2−d2

4L

¿(0,35)2−(0,235)2

4(0,35)

¿0,0671,4

¿0,048m

F2=L2−d2

4L

¿(0,30)2−(0,175)2

4(0,30)

¿0,0591,2

¿0,049m

F3=L2−d2

4L

¿(0,25)2−(0,125)2

4(0,25)

¿0,0471

¿0,047m

F4=L2−d2

4L

¿(0,20)2−(0,06)2

4(0,20)

¿0,0360,8

¿0,045m4.2.2 Perhitungan Dengan KTP

∆l=13×nstpenggaris

¿13×0,5

¿0,167cm = 167x10-4 m


∆F¿{14 ( d24L2 )

2

(∆L)2+(−2d4L )2

(∆L)2}12

∆F1={14 ( d24L2 )

2

(∆L )2+(−2d4L )2

(∆L )2}12

={14 ( 0,2452

4(0,25)2)2

. (0,167 )2+(−2(0,245)4(0,35) )

2

. (0,167 )2}12

={14 4,185x10−4+3.146×10−3}12

={1,046x10−4+3.416x10−3 }12

=0,059m

∆F2={14 ( d24L2 )

2

(∆L )2+(−2d4L )2

(∆L )2}12

=¿¿

={14 4,185x10−4+3,416x10−3}12

={1,046x10−4+3,416x10−3 }12

=0,059m

∆F3={14 ( d24L2 )

2

(∆L )2+(−2d4L )2

(∆L )2}12

={14 ( (0,135)2

4(0,25)2 )2

. (0,167)2+(−2(0,135)4(0,25) )

2

. (0,167 )2}12

={14 1,482x10−4+2,033x10−3}12

={3,705x10−5+2,033x10−3 }12

=0,045m

∆F4={14 ( d24L2 )

2

(∆L )2+(−2d4L )2

(∆L )2}12

={14 ( (0,07)2

4(0,20)2 )2

. (0,167)2+(−2(0,07)4(0,20) )

2

. (0,167 )2}12

={14 2,616x10−5+8,541x10−4}12

={6,54−6+8,541−8 }12

=0,029m


∆F={s'( (s'+s)−(s−s' )(s'+s)2 ) (∆L )2+(s

1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s)2 ) (∆L)2}

12

∆F1={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s

1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}

12

¿ {0,29( (0,29+0,35 )−(0,29×0,35)

(0,29+0,35)2× (0,167)2+0,29 (0,29+0,35)−(029×0,35)

(0,29+0,35)2(0,167 )2)}

12

={(0,011+5,776x10−3 )}12

=0,130m

∆F2={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s

1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}

12

¿ {0,24( (0,24+0,30 )−(0,30×0,24)

(0,24+0,30)2× (0,167)2+0,24 (0,24+0,30 )−(0,24×0,30)

(0,24+0,30)2(0,167 )2)}

12

={(0,011+5,509x10−3 )}12

=0,130m

∆F3={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s

1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}

12

¿ {0,19( (0,19+0,25 )−(0,25×0,19)

(0,19+0,25)2× (0,167 )2+0,19 (0,19+0,25)−(0,25×0,19)

(0,19+0,25)2(0,167 )2)}

12

={(0,011+5,200x10−3 )}12

=0,126m

∆F4={s'( (s'+s )−(s−s')(s'+s)2 ) (∆L )2+(s

1 (s'+s)−(s−s' )(s'+s )2 ) (∆L )2}

12

¿{0,09( (0,09+0,20)−(0,20×0,09)

(0,09+0,20)2× (0,167)2+0,09 (0,09+0,20)−(0,20×0,09)

(0,09+0,20)2(0,167 )2)}

12

={(8,118x10−3+2,686x10−3 )}12

=0,104m

4.2.2.3 Lensa Gabungan

∆F¿{14 ( D24L2 )

2

(∆L)2+(−2D4L )2

(∆L)2}12

∆F1={14 ( D2

4L2 )2

(∆L )2+(−2D4L )2

(∆L )2}12

={14 ( 0,2352

4(0,35)2 )2

(0,167 )2(−2(0,235)4(0,35) )

2

(0,167 )2}12

={14 (2,543x10)−4+ (3,143x10)−3}12

={(8,858x10)−5+(3,143x10)−3}12

= {3,232x10−3}12

= 0,057 m

∆F2={14 ( D2

4L2 )2

(∆L )2+(−2D4L )2

(∆L )2}12

=¿¿

={14 (2,018x10)−4+ (2,373x10)−3}12

= {(5,045x10)−5+(2,373x10)−3}12

= {2,423x10−3}12

= 0,049 m

∆F3={14 ( D2

4L2 )2

(∆L )2+(−2D4L )2

(∆L )2}12

={14 ( 0,1252

4(0,25)2 )2

(0,167 )2(−2(0,125)4(0,25) )

2

(0,167 )2}12

={14 (1,089x10)−4+ (1,743x10)−3}12

={(2,723x10)−5+(1,743x10)−3}12

= {1,770x10−3}12

= 0,042 m

∆F4={14 ( D2

4L2 )2

(∆L )2+(−2D4L )2

(∆L )2}12

={14 ( 0,062

4(0,20)2 )2

(0,167 )2(−2(0,06)4(0,20) )

2

(0,167 )2}12

={14 (1,412x10)−4+ (6,275x10)−3}12

={(3,53x10 )−5+(6,275x10)−3}12

={6,310x10−4}12

= 0,025 m

4.2.3 KTP Mutlak


(Fn±∆Fn)m

(F1±∆F1)m=(0,044±0,059)m

(F2±∆F2)m=(0,045±0,054)m

(F3±∆F3)m=(0,044±0,045)m

(F4±∆F4)m=(0,044±0,029)m


(Fn±∆Fn)m

(F1±∆F1)m=(0,159±0,130)m

(F2±∆F2)m=(0,133±0,130)m

(F3±∆F3)m=(0,109±0,126)m

(F4±∆F4)m=(0,053±0,104)m


(Fn±∆Fn)m

(F1±∆F1)m=(0,048±0,057)m

(F2±∆F2)m=(0,133±0,049)m

(F3±∆F3)m=(0,109±0,042)m

(F4±∆F4)m=(0,053±0,025)m

4.2.4 KTP Relatif


∆FF×100%

∆F1F1

×100%=0,0590,044

×100%=1,341%

∆F2F2

×100%=0,0540,045

×100%=1,2%

∆F3F3

×100%=0,0450,044

×100%=1,023%

∆F4F4

×100%=0,0290,044

×100%=0,659%


∆FF×100%

∆F1F1

×100%=0,1300,159

×100%=0,818%

∆F2F2

×100%=0,1300,133

×100%=0,977%

∆F3F3

×100%=0,1260,109

×100%=1,156%

∆F4F4

×100%=0,1040,053

×100%=1,962%


∆FF×100%

∆F1F1

×100%=0,0570,048

×100%=1,188%

∆F2F2

×100%=0,0490,049

×100%=1%

∆F3F3

×100%=0,0420,047

×100%=0,894%

∆F4F4

×100%=0,0250,045

×100%=0,556%

4.3 Pembahasan

Lensa adalah alat ukur untuk mengumpulkan atau

menyebarkan cahaya yang merupakan bidang bening yang

dibatasi oleh dua atau lebih permukaan bias dengan

minimal satu permukaan merupakan bidang lengkung. Pada

lensa cembungsinar yang merambat melalui antarmuka akan

dibiaskan (terfokus) menuju kesatu titik pada sumbu

pada sumbu optis lensa yang disebut jarak fokus. Pada

lensa sinar yang merambat akan dibiaskan menjauhi sumbu

optis lensa dengan proyeksi imajiner sinar menuju ke

satu titk. Lensa digunakan untuk membentuk bayangan

pada layar sehingga bayangan yang terbentuk menjadi

lebih kuat dan besar dari ukuran sebenarnya.

Pada percobaan lensa positif dengan panjang

penggaris berturut-turut sebesar 35 cm, 30 cm, 25 cm,

dan 20 cm diperoleh posisi lensa yang pertama yaitu 29

cm, 24 cm, 19 cm, dan 13 cm. Posisi lensa kedua yaitu

24 cm, 19 cm, 13,5 cm, dan 7 cm.

Pada percobaan lensa negatif dengan panjang


dan 20 cm diperoleh jarak bayangan yaitu 29 cm, 24 cm,

19 cm, dan 9 cm. Dari percobaan ini bayangan yang

dihasilkan bersifat yaitu maya, terbalik, dan

diperkecil.

Pada percobaan lensa gabungan dengan panjang


dan 20 cm diperoleh posisi lensa yang pertama yaitu 29

cm, 24 cm, 19 cm, dan 13 cm. Posisi lensa kedua yaitu

5,5 cm, 6,5 cm, 6,5 cm, dan 7 cm. Jarak kedua lensa

yang diperoleh dari percobaan lensa gabungan ini yaitu

23,5 cm, 17,5 cm, 12,5 cm, dan 6 cm.

Perbandingan hasil yang didapatkan dari percobaan

sistem lensa yang membentuk bayangan pada layar

didapatkan bayangan yang bersifat nyata, terbalik,dan

diperkecil sedangkan dalam literatur lensa negatif yang

dihasilkan bayangan yang bersifat maya, tegak, dan

diperkecil.

Adapun faktor kesalahan yang terjadi selama

percobaan adalah:

1. Kurang terampilnya dalam menyusun, merangkai,

serta menggunakan alat dalam percobaan.

2. Kurang telitinya dalam memperhatikan bayangan yang

terbentuk pada layar.

3. Kurang telitinya dalam membaca skala pada

penggaris untuk menentukan e1 dan e2.

4. Kesalahan dalam memilih lensa yang digunakan dalam

percobaan.

Adapun aplikasi sistem lensa yang ditemukan dalam

kehidupan sehari-hari adalah:

1. Pada kontak lensa atau kacamata yang dapat

membantu penderita rabun jauh dan rabun dekat melihat

dengan jelas.

2. Adanya lensa pada kamera digital ataupun kamera

SLR yang sangat populer dalam fotografi.

3. Pada lup (kaca pembesar) digunakan untuk melihat

benda yang kecil yang tidak bisa dilihat dengan

mudah.

4. Pada teropong untuk melihat benda yang sangat

jauh.

5. Pada miksroskop untuk menghasilkan perbesaran

benda/objek.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Lensa adalah bidang bening yang dibatasi oleh

dua atau lebih permukaan bias dengan minimal satu

permukaannya bidang lengkung.ada 2 jenis lensa

yaitu lensa cembung dan lensa cekung.

2. Bayangan yang terbentuk dari lensa positif

bersifat nyata, tegak diperbesar. Sedangkan pada

lensa negatif bayangan bersifat maya, terbalik,

diperkecil.

3. Lensa positif memiliki bagian tengah lebih

tebal daripada tepinya dan bersifat mengumpulkan

cahaya, sedangkan lensa negatif memiliki bagian

tengah lebih tipis daripada bagian tepinya dan

bersifat memencarkan cahaya.

4. Lensa cembung bersifat konvergen atau

mengumpulkan berkas yang biasa digunakan untuk

kaca spion pada kendaraan. Sedangkan lensa cekung

bersifat divergen atau menyebarkan sinar yang

biasa digunakan untuk dop lampu pada kendaraan.

5. Aplikasi lensa dalam kehidupan sehari-hari

adalah Pada kontak lensa atau kacamata yang dapat

membantu penderita rabun jauh dan rabun dekat

melihat dengan jelas. Adanya lensa pada kamera

digital ataupun kamera SLR yang sangat populer

dalam fotografi, serta mikroskop yang digunakan

untuk menghasilkan perbesaran benda-benda kecil.

5.2 Saran

Sebaiknya dalam percobaan Sistem Lensa digunakan

posisi benda terhadap layar sejauh 70 cm atau 90 cm,

percobaan dilakukan ditempat yang lebih gelap, serta

menggunakan lensa yang bervariasi seperti lensa Plan

Concave-Convex agar bayangan yang didapatkan lebih

tajam dan terlihat dan data yang diapatkan lebih

bervariasi.

DAFTAR PUSTAKA

Arkundato. 2007. Fisika Dasar 2. Jakarta: Universitas

Terbuka

Bueche, Frederick. 1989. Fisika. Jakarta: Erlangga

Giancoli, Douglas. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta:

Erlangga

Sutarno. 2013. Fisika Untuk Universitas. Yogyakarta:

Graha Ilmu

Sutisna. 2001. Fisika Dasar 2. Jakarta: Universitas

Terbuka

Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik.

Jakarta: Erlangga

Zemansky, Sears. 1994. Fisika Untuk Universitas.

Jakarta: Erlangga

Theo laporan fisika sistem lensa

Documents

Transcript of Theo laporan fisika sistem lensa