Lensa
Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung dan Cembung
1) Benda terletak lebih jauh dari titik pusat kelengkungan lensa ( 2F2 ).
Bayangan benda terletak di antara F1 dan 2F1, membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperkecil.
2) Benda terletak pada titik pusat kelengkungan lensa ( 2F2 ).
Bayangan benda terletak di 2F1 membentuk bayangan nyata, terbalik dan sama besar.
3) Benda terletak di antara titik fokus (F2) dan titik pusat kelengkungan lensa (2F2)
Bayangan benda terletak di belakang 2F1, membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar.
4) Benda terletak di titik fokus ( F2 )
Tidak terbentuk bayangan karena tidak ada perpotongan antara sinar – sinar istimewa.
5) Benda terletak di antara titik fokus F2 dan O
Bayangan benda terletak di antara F2 dan 2F2 , membentuk bayangan maya, tegak dan diperbesar
1) Benda terletak lebih jauh dari titik pusat kelengkungan lensa ( 2F1 )
2) Benda terletak di antara titik pusat kelengkungan lensa (2F1 ) dan titik fokus lensa (F1)
3) Benda terletak di antara titik fokus (F1) dan O
Bayangan yang terbentuk bersifat maya, tegak, diperkecil, dan terletak di antara F1 dan O
Pembiasan Cahaya pada Lensa Cembung
Pak Mono akan menjelaskan pembiasan cahaya pada lensa cembung. Contoh lensa cembung yang mudah kita temukan dalam kehidupan sehari-hari adalah lensa kacamata positif (pada kacamata orang yang sudah tua) dan kaca pembesar atau lup. Jika berkas cahaya mengenai sebuah cermin, maka berkas cahaya itu akan dipantulkan. Jika berkas cahaya mengenai sebuah lensa, maka akan dibiaskan. Lensa merupakan sebuah benda bening sehigga cahaya bisa diteruskan. Misalnya kalau kita menyoroti plastik bening dengan senter, maka akan sinar senter akan tembus atau melewati plastik bening tersebut, Nah begitu juga dengan lensa cembung yang akan kita bahas sekarang.
Lensa cembung sebut juga dengan lensa konvergen atau lensa yang mengumpulkan sinar. Bagian tengah lensa cembung lebih tebal dibandingkan dengan pinggirnya. Jadi bagian yang tebal itu menghambat laju atau kecepatan berkas sinar yang melewati lensa cembung.
Jenis-jenis lensa cambung :
Secara umum, lensa cembung ada tiga macam yaitu bikonveks, plankonveks, dan konkaf-konveks.
Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung :
Untuk menggambarkan sebuah bayangan pada lensa cembung, kita harus tahu apa saja sinar-sinar istimewa pada lensa cambung sebagai berikut :
- Berkas sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokusnya.
- Berkasi sinar yang datang melalui titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
- Berkas sinar yang datang melalui pustat lensa akan diteruskan atau tidak dibiaskan.
bisa juga digambarkan sebagai berikut :
Cara menggambarkan pembentukan bayangan pada lensa cembung :
Untuk mempermudah kita menggambarkan bayangan yang terbentuk pada lensa cembung bisa membagi ruangan pada lensa seperti berikut ini :
Pastikan kita menggambar jarak fokus di depan lensa dan di belakang lensa adalah sama.
Kemudian kita menggambar minimal dua buah sinar istimewa pada lensa cembung.
Tarik garis sampai kedua sinar isimewa itu bertemu pada satu titik.
Setelah ketemu satu titik baru digambarkan bayangannya. Contohnya sebagai berikut :
Berikut contoh pembentukan bayangan benda di ruang 1, kemudian bayangan di ruang 2. Sifat bayangannya adalah maya (karena bayangan di depan lensa ), tegak, dan diperbesar.
Berikut pembentukan bayangan benda di ruang dua, kemudian bayangan ada di ruang 3, sifat bayangannya adalah nyata (karena bayangan di belakang lensa), terbalik, dan diperbesar.
Contoh berikut gambar benda di ruang 3, kemudian bayangannya ada di ruang dua. Sifat bayangannya nyata, terbalik, dan diperkecil.
Rumus lensa cembung :
S0 = jarak benda ke lensa cembung
Si = jarak bayangan ke lensa cembung
f = jarak fokus (titip api) lensa.
M = perbesaran benda
hi = tinggi bayangan
h0 = tinggi benda
Contoh soal lensa cembung :
Sebuah pensil diletakkan 60 cm di depan lensa cembung yang mempunyai titik fokus 20 cm. Tentukan letak, sifat, dan kedudukan bayan gannya serta lukis lah bayangan tersebut.
So = 60 cm ; f = 20 cm
Sifat bayangannya adalah nyata, diperkecil, dan terbalik.
Cara Melukis Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
Peristiwa pembiasan cahaya terjadi ketika cahaya melewati dua medium bening dengan kerapatan optik berbeda. Lensa termasuk benda bening, jadi pembiasan cahaya juga terjadi pada lensa. Lensa ada dua jenis, salah satunya adalah lensa cembung. Lensa cembung adalah benda bening tembus cahaya dengan ciri-ciri bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepi. Lensa cembung atau lensa konveks memiliki dua sebutan, yaitu lensa konvergendan lensa positif.
Disebut lensa konvergen karena berkas-berkas sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan mengumpul/memusat pada satu titik, yaitu di titik fokus belakang lensa. Pada lensa cembung, titik fokus tempat berpotongan sinar-sinar bias selalu berada di bagian belakang lensa cembung, maka fokus lensa cembung adalah fokus sejati. Sehingga jarak fokus lensa cembung selalu bertanda positif. Oleh karena itu, lensa cembung disebut juga lensa positif.
Pada pembiasan cahaya oleh lensa cembung, jarak benda ke lensa mempengaruhi sifat bayangan yang dihasilkan. Bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung merupakan hasil perpotongan langsung dari sinar-sinar bias atau merupakan perpotongan dari perpanjangan sinar-sinar bias. Oleh karena itu, bayangan yang dihasilkan oleh lensa cembung dapat bersifat nyata atau maya.
Untuk melukis proses terjadinya bayangan pada lensa cembung, kita dapat menggunakan dua cara atau metode, yaitu metode praktis dan metode analitis (menurut perspektif penulis). Dengan metode praktis, pembentukan bayangan dapat dilukiskan menggunakan sinar-sinar istimewa pada lensa cembung. Sedangkan dengan metode analitis, pembentukan bayangan dapat dilukiskan tanpa menggunakan sinar-sinar istimewa. Untuk lebih jelas mengenai dua metode tersebut, sima penjelasan berikut.
Melukis Bayangan pada Lensa Cembung Menggunakan Sinar Istimewa
Menggambarkan pembentukan bayangan pada lensa cembung dengan menggunakan sinar istimewa merupakan cara yang paling mudah dan praktis, akan tetapi kalian harus hafal sinar-sinar istimewa pada lensa cembung. Masih ingatkah kalian dengan 3 sinar istimewa lensa cembung? Jika lupa, perhatikan gambar dan penjelasan di bawah ini.
Berdasarkan gambar di atas, sinar-sinar istimewa pada lensa cembung dapat dijelaskan sebagai berikut.
■ Sinar istimewa 1: Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus (F1) di belakang lensa.
■ Sinar istimewa 2: Sinar datang menuju titik fokus di depan lensa (F2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
■ Sinar istimewa 3: Sinar yang datang melewati pusat optik lensa (O) akan tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
Untuk menggambarkan proses pembentukan bayangan pada lensa cembung, kita cukup menggunakan dua dari tiga sinar istimewa di atas. Langkah-langkah yang dapat kalian gunakan untuk menentukan bayangan pada lensa cembung adalah sebagai berikut.
Langkah pertama, gambarkan lensa cembung lengkap dengan bagian-bagiannya, serta sebuah garis, misalkan garis AB. Garis AB digambar untuk melambangkan tinggi benda. Adapun garis AB tidak usah terlalu tinggi atau menyesuaikan dengan ukuran lensa. Kemudian letakkan garis tersebut di depan lensa cembung, misalnya di ruang II (di antara titik fokus dan pusat kelengkungan lensa) seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Langkah kedua, gambarkan sinar istimewa ke-1. Terserah kalian mau memilih yang mana. Sebagai contoh, kita gunakan sinar istimewa yang pertama, yaitu sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus belakang lensa (F2). Letakkan pangkal sinar datang di titik B seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Langkah ketiga, gambarkan sinar istimewa ke-2. Kalian bisa memilih dua sinar istimewa yang tersisa. Sebagai contoh, kita pakai sinar istimewa yang ketiga, yaitu sinar datang melewati pusat optik lensa (O) akan diteruskan. Letakkan pangkal sinar datang di titik B seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Langkah keempat, titik yang merupakan perpotongan antara sinar bias-1 dan sinar bias-2 diberi nama B’. Titik ini merupakan bayangan dari titik B. Kemudian garis tegak lurus sumbu utama ditarik dari titik B’ ke arah sumbu utama. Titik ini diberi nama A’ yang merupakan bayangan dari titik A sehingga A’B’ merupakan bayangan dari garis AB. Supaya lebih jelas, perhatikan gambar berikut ini.
Sampai di sini, kita sudah berhasil menggambarkan bayangan garis AB. Bagaimana menurut kalian, sangat mudah bukan? Dari gambar di atas, kita dapat menentukan sifat bayangan yaitu nyata (karena hasil perpotongan langsung sinar bias), terbalik dan diperbesar. Satu hal yang perlu kalian ketahui, bila benda berada di ruang I lensa cembung yaitu di antara titik O dan F2, maka bayangan benda akan berada di depan lensa dan terbentuk dari perpotongan perpanjangan sinar bias sehingga bayangan bersifat maya. Coba kalian lukiskan sendiri!
Melukis Bayangan pada Lensa Cembung Tanpa Sinar Istimewa
Selain menggunakan sinar-sinar istimewa, pembentukan bayangan pada lensa cembung juga dapat dilukiskan dengan menggunakan sinar sembarang. Yang dimaksud sinar sembarang di sini adalah sinar datang yang arahnya acak, tidak sejajar sumbu utama, tidak melalui titik fokus, titik pusat optik maupun titik pusat kelengkungan lensa. Lalu bagimana cara menentukan arah sinar bias apabila sinar datang arahnya sebarang? Coba kalian perhatikan gambar di bawah ini.
Misalkan, sinar datang dari titik A menuju permukaan lensa di titik B. Untuk menentukan ke mana arah sinar biasnya, pertama kita tarik garis OC dari titik pusat optik lensa (O) sejajar dengan sinar AB, dengan demikian OC // AB. Kedua, tarik garis tegak lurus dari titik fokus belakang lensa (F2) ke atas sampai berpotongan dengan garis OC, misalkan garis ini adalah DC.
Nah, titik perpotongan garis OC dan DC yaitu titik C adalah arah sinar biasnya. Jadi sinar bias digambarkan dari titik B melewati titik C kemudian diperpanjang, misalnya sampai ke titik E. Begitulah kira-kira cara menentukan arah sinar bias tanpa mengunakan sifat sinar istimewa, ini disebut metode analitis. Teknik analitis ini bisa digunakan untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa cembung.
Kelebihan melukis bayangan menggunakan metode analitis adalah kita tidak perlu menghafal sinar-sinar istimewa pada lensa cembung. Namun, kekurangannya adalah kita harus benar-benar akurat dalam menggambarkan kesejajaran garis, karena apabila tidak akurat akan menghasilkan bayangan yang berbeda apabila dilukis dengan sinar istimewa.
Adapun langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada lensa cembung dengan menggunakan sinar sembarang adalah sebagai berikut.
Langkah pertama, gambarkan lensa cembung lengkap dengan bagian-bagiannya serta sebuah garis, misalnya garis AB dan letakkan garis tersebut di depan lensa cembung seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini.
Langkah kedua, gambarkan seberkas sinar datang ke sembarang arah dengan titik pangkalnya berada di titik B. Kemudian gambarlah garis putus-putus sejajar dengan garis sinar datang tersebut dimulai dari titik pusat optik lensa (O) dan garis tegak lurus dimulai dari titik F2 ke atas sampai berpotongan dengan garis sebelumnya. Titik perpotongan kedua garis beri nama, misalkan titik C seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Langkah ketiga, biaskan sinar datang menuju titik C kemudian perpanjang sinar bias tersebut sesuai kebutuhan seperti gambar di bawah ini.
Langkah keempat, gambarkan sinar datang kedua dengan arah sembarang dimulai dari titik B. Selanjutnya dengan menggunakan cara yang sama seperti pada langkah kedua dan ketiga, kita peroleh sinar bias kedua yang berpotongan dengan sinar bias pertama seperti pada gambar berikut.
Langkah kelima, jika kalian melukiskannya dengan benar dan akurat, maka sinar-sinar biasnya akan berpotongan tepat di titik yang sama ketika menggunakan sinar-sinar istimewa. Kemudian gambar garis A’B’ secara tegak lurus dari titik perpotongan sinar bias menuju sumbu utama lensa. Garis A’B’ adalah bayangan dari garis AB, seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut.
Bagiamana dengan metode analisis ini menurut kalian? Tidak terlalu sulit bukan?. Sekarang terserah kalian mau menggunakan metode yang mana. Jika kalian lebih suka yang praktis dan cepat maka kalian bisa menggunakan sinar istimewa, tapi syaratnya kalian harus mw menghafal. Sementara itu, jika malas menghafal, kalian bisa menggunakan sinar sembarang, namun resikonya jika gambar tidak akurat, akan menghasilkan bayangan yang tidak akurat pula. Selamat mencoba di rumah.
Sumber : http://fisikaoptik.blogspot.com/2013/05/pembentukan-bayangan-pada-lensa-cekung.html
http://fismath.com/pembiasan-cahaya-pada-lensa-cembung/
http://modulfisika.blogspot.com/2013/04/kelas-viii-persamaan-pada-lensa.html
Komentar
Posting Komentar