PERCOBAAN 3
BAYANGAN OLEH LENSA CEMBUNG
- TUJUAN
Menyelidiki
sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa
cembung
- ALAT DAN BAHAN
Nama Alat / Bahan
|
Jumlah
|
Meja Optik
|
1
|
Rel presisi
|
2
|
Pemegang slide
diafragma
|
1
|
Bola lampu 12
V, 18 W
|
1
|
Diafragma panah
1 celah
|
1
|
Tumpukan
Penjepit
|
4
|
Lensa f=100 mm
|
1
|
Lensa f = 300
mm
|
1
|
Catu-Daya
|
1
|
Kabel
penghubung merah
|
1
|
Kabel
penghubung hitam
|
1
|
Tempat lampu
bertangkai
|
1
|
Penyambung rel
|
1
|
Kaki rel
|
2
|
Mistar 30 cm
|
1
|
Busur derajat
|
1
|
- DASAR TEORI
LENSA
Lensa adalah suatu benda bening yang dibatasi dua bidang
lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar. Berdasrkan
kelengkungannya lensa dibedakan menjadi 2 macam yaitu : lensa Cembung dan lensa
Cekung
Pembentukan
bayangan karena pembiasan
P = Pusat
kelengkungan bidang permukaan
i
r’ P
n n’
Bila
didepan sebuah bidang sferik yang tebal atau daap dianggap sebuah lensa yang
tebal dan jari-jari kelengkungan permukaannya R ditempatkan sebuah benda, maka
didalam medium kelengkungan tersebut akan kita dapatkan bayangan benda yang
memenuhi persamaan :
(1.01)
n = indeks bias tempat benda
n’ = indeks bias lensa tebalnya
R = jari-jari kelengkungan
S = jarak benda ke permukaan lengkungan
S’ = jarak bayangan ke permukaan kelengkungan
Telah
kita ketahui, bila bendanya berada jauh tak terhingga, atau S = ~ maka bayangan
benda akan berada pada titik fokus kelengkungan tersebut, atau S’=f, maka
persamaan (1.01) dapat menjadi :
(
1.02 )
Bila lensa tebal berada diudara yang
mempunyai indeks bias 1 maka n = 1 dan persamaan (1.02) menjadi
(
1.03 )
Lensa Tipis
Apabila lensa tebal mempunyai hanay sebuah permukaan,
maka lensa tipis mempunyai dua buah permukaan, yang mempunyai jari-jari
kelengkungan R1 dan R2.
Untuk lensa tipis ketebalan lensa dianggap nol atau tidak diperhitungkan.
I II
R1
R2
I = permukaan
pertama
II = permukaan kedua
R1
dan R2 jari-jari kelengkungan masing-masing permukaan.
Persamaan pembentukan bayangan benda
(
1.04 )
n = indeks bias tempat dan bayangan, atau
indeks-bias disekeliling lensa
n’ = indeks bias lensa
Untuk n = 1(indeks bias udara) maka
persamaan (1.04) menjadi
(
1.05 )
Dan Bila bendanya ada jauh tak hingga S= ~, maka
bayangan benda akan berada pada titik fokus lensa atau S’ = f, maka persamaan
(1.05) menjadi :
(
1.06 )
f = jarak fokus lensa
Ketentuan :
-
Untuk lensa cembung-cembung (bekonveks) R1 =
positif dan R2 negatif.
-
Untuk lensa cekung-cekung (bekonkav) R1 =
negative dan R2 positif
-
Atau dapat disebutkan R didsepan lensa negative dan R
dibelakang lensa Positif.
1.
Lensa Cembung
Lensa
Cembung adalah lensa yang bagain tegahnya lebih tebal dari pada bagian tepinya.
Jenis-jenis lensa cembung seperti di tunjukkan gambar 12
Gambar 12a. Bikonveks b.
plan konveks c. konkaf konveks
Lensa
cembung bersifat konvergen, artinya sinar sejajar yang datang ke permukaan
lensa dibiaskan menuju satu titik fokus (F). Lensa cembung juga biasa disebut
lensa (+).
Sinar
P
F datang
Gambar.13 lensa cembung bersifat konvergen
Bagian-bagian lensa cembung
R4
+ R1 R2
R3
2F1 F1 O F1 2F2
f1 f2
R3 R2 R1 R4
Gambar.14
Bagian-Bagian Lensa
Keterangan lukisan Gambar :
O = pusat optik
R1 =
jari-jari kelengkungan permukaan 1
R2 = jari-jari kelengkungan permukaan 2
F1 =
titik api permukaan 1
F2 = titik api permukaan 2
f1 = jarak titik api (fokus) 1
f2 = jarak titik api (fokus) 2
R1 = ruang 1
R2 = ruang 2
R3 = ruang 3
R4 = ruang 4
Pembentukan bayangan oleh lensa cembung
Lensa
cembung mempunyai 2 titik fokus nyata(positif) yang berjarak sama dari titik
pusat optic. Untuk menggambar bayangan lensa cembung diperlukan sinar-sinar
istemewa sebagai berikut ;
F O F
Gambar.15.a
F O
F
Gambar.
15.b
F O
F
Gambar.15.
c
a.
Berkas sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan
menuju titik api utama (F)
b.
Berkas sinar datang melalui fokus dibiaskan sejajar
sumbu utama
c.
Berkas sinar melalui titik pusat optic O tidak
dibiaskan melainkan diteruskan.
Dalam menggambar bayangan lensa cembung digukan
dua sinar istemewa
+
P
F O F P
Gambar.16 Pembentukan bayangan lensa cembung
Sifat bayangan pada lensa Cembung
Sifat bayangan pada lensa cembung tegantung letak
atu jarak benda terhadap lensa. Perhatikan tabel berikut ini !
Letak benda
|
Sifat bayangan
|
Letak bayangan
|
R1
|
Maya,
tegak dan diperbesar
|
R4
|
F
|
Tidak
terbentuk bayangan
|
-
|
R2
|
Nyata,
terbalik dan diperbesar
|
R3
|
P
|
Nyata,
tebalik dan sama besar
|
R1
|
R3
|
Nyata,
terbalik dan diperkecil
|
R2
|
Jika kita perhatikan letak benda dan letak
bayangan, dapat disimpulkan sebagai berikut :
1)
Benda diruang dua R2 sebelah kiri lensa ,
bayangan ada di ruang tiga R3 sebelah kanan lensa dan sebaliknya.
2)
Apabila ruang benda lebih kecil dari ruang bayangan,
bayangan akan diperbesar, dan sebaliknya.
Hubungan antara
jarak Benda (s0) , jarak bayangan (si), dan jarak fokus
(f) Lensa Cembung.
Hubungan antara jarak Benda (s0) , jarak
bayangan (si), dan jarak fokus (f) pada lensa cembung secara
matematis dapat ditulis sebagai berikut :
atau (
1.07 )
Keterangan :
S0 = jarak benda
Si = jarak bayangan
F = fokus
R = jari-jari kelengkungan cemin
Ada
beberapa hal yang perlu diingat mengenai lensa cekung dan lensa cembung
diantaranya ialah
Perlu
diingat ! untuk lensa cembung
1)
Benda didepan lensa merupakan benda sejati/ nyata,
harga s positif
2)
Bayangan dibelakang lensa merupakan bayangan sejati,
diyatakan dalam bilangan positif. Untuk bayangan semu (bayangan didepan lens)
dinyatakan dalam bilangan negative
3)
Harga f untuk lensa cembung selalu positif.
Perbesaran BAYANGAN
Sedangkan untuk perbesaran bayangan pada lensa
cembung maupun lensa cekung secara matematis dituliskan sebagai berikut :
(
1.08 )
Keterangan :
M = perbesaran bayangan
S0 =
jarak benda
Si = jarak bayangan
= tinggi benda
= tinggi bayangan
Kekuatan Lensa ( P )
Kekuatan lensa, atau sering
juga dikenal atau disebut dengan daya lensa adalah kebalikan dari jarak fokus
lensa
Kekuatan lensa, atau sering
juga dikenal atau disebut dengan daya lensa adalah kebalikan dari jarak fokus
lensa
(
1.09 )
f = jarak fokus lensa diudara
P = kekuatan lensa diudara
Bila f bersatuan meter maka P bersatuan dioptri.
- PERSIAPAN PERCOBAAN
Setelah seluruh peralatan siap sesuai daftar alat, maka :
- Susunlah alat-alat yang diperlukan, dari kiri, sumber cahaya, lensa f = 100 mm, diagfragma, lensa f = 300 mm, meja optic dan layer.
- Sebagai benda digunakan difragma anak panah yang diterangi sumber cahaya.
- Sebagai layar penangkap bayangan digunakan meja optic yang diberdirikan.
- Memotong kertas sehingga ukurannya kira-kira 2 cm lebih lebar dari meja optic.
- Menyisipkan kertas itu kedalam meja optik
Kertas itu akan bertindak sebagai pelapis layar, agar layar berwarna
bersih putih.
- Atur kesesuaian sumber cahaya dengan adaptor maupun sumber tegangan lainya.
- Sambungkan rel perisisi yang satu dengan rel perisisi yang lain, agar diperoleh rel yang lebih panjang.
- PROSEDUR EKSPERIMEN
a.
Mengaturlah jarak sumber cahaya ke lensa f=100 sama
dengan 10 cm. nyalakan sumber cahaya untuk menerangi objek ( anak panah ).
b.
Meletakkan meja optik (layar) di ujung kanan rel.
c.
Mengeser-geser lensa f= 300 mm kekiri atau kekanan,
sehingga di layar terbentuk anak panah yang tajam. Bayangan dapat ditangkap di
layar disebut bayangan nyata.
d.
Mengamati arah bayangan itu. Membandingkan dengan arah
benda. Mengambarkan bayangan itu pada tabel kolom hasil pengamatan. Mengukur
bayangannya sama, lebih kecil atau lebih besar ?
e.
Menetapkan jarak benda seperti dinyatakan pada tabel 2
dibawah ini. Mencari bayangannya dengan menggeser-geser layar, kalau-kalau ada
bayangan nyata, mencari bayangan dengan melihat kedalam lensa dari arah
belakang lensa, kalau-kalau bayangannya maya. Mencatat hasilnya pada tabel 2.
- HASIL PENGAMATAN
Menempelkan data yang berupa garis-garis sinar datang dan
sinar bias oleh lensa pada tempat di bawah ini.
Bentuk Benda
|
Bentuk Bayangan
|
|||
|
|
|||
|
||||
|
|
|||
|
Jarak benda
|
Jarak bayangan
|
Sifat Bayangan
|
Kurang
dari f
|
-0,1 cm
|
Maya,
tegak, diperbesar
|
Sama
dengan f
|
~
|
Tak
terbentuk bayangan / tak terhingga
|
Antara
f dan 2f
|
22 cm
|
Nyata,
terbalik, diperbesar
|
Sama
dengan 2f
|
20,5 cm
|
Nyata,
terbalik, sama besar
|
Lebih
dari 2f
|
39,5 cm
|
Nyata,
terbalik, diperkecil
|
- Kesimpulan
Sifat bayangan pada lensa cembung tegantung letak
atu jarak benda terhadap lensa. Perhatikan tabel berikut ini !
Letak benda
|
Sifat bayangan
|
Letak bayangan
|
R1
|
Maya,
tegak dan diperbesar
|
R4
|
F
|
Tidak
terbentuk bayangan
|
-
|
R2
|
Nyata,
terbalik dan diperbesar
|
R3
|
P
|
Nyata,
tebalik dan sama besar
|
R1
|
R3
|
Nyata,
terbalik dan diperkecil
|
R2
|
Letak benda R1
P
F
F P
Letak bayangan di F
P F F P
Letak bayangan di R2
P F F P
Letak Bayangan di P
P F F P
Letak bayangan di R3
P F F P
min, mana gambarnya ?
BalasHapus