Percobaan Sederhana Lensa Tipis

Rumusan Masalah :

1. Bagaimana hubungan jarak benda , jarak bayangan dan jarak fokus pada lensa positif ?
2. Bagaimana proses pembentukan bayangan pada teropong sederhana ?

Untuk sebuah lensa tipis berlaku :

dengan f = jarak fokus, S = jarak antara benda dengan lensa dan S1 = jarak antara  bayangan dengan lensa.

Jarak fokus lensa cembung

Salah satu penerapan lensa positif yaitu teropong. Adapun pembentukan bayangan pada teropong, sebagai berikut :

1. Pembentukan bayangan untuk mata tidak berakomodasi. Bayangn yang dibentuk teropong adalah terbalik, terbalik, tetapi tidak menyulitkan kesan pengamatan karena benda yang diamati benda-benda angkasa.
2. Pembentukan bayangan untuk mata berakomodasi. Apabila pengamatan benda-benda angkasa dilakukan dengan mata berkomodasi maka bayangan dari lensa objektif harus jatuh di antara titik focus dan titik pusat optic lensa okuler (di ruang okuler). Sehingga lensa okuler membentuk bayangan maya, diperbesar, dan terbalik.

Alat dan Bahan

Bangku Optik 1 buah, Rel presisi 2 buah, Pemegang slide diafragma 1 buah, Bola lampu 12 V, 18 W, Lensa cembung focus panjang 50 cm 1 buah, lensa cembung fokus pendek 10 cm 2 buah, Catu daya (Power Supply 10 A, 12 V AC/DC) 1 buah, Layar optic penangkap bayangan  1 buah, Tempat lampu bertangkai 1 buah, Diafragma anak panah 1 buah, Beberapa kabel penghubung ganda. Mistar plastik  (100 cm) 1 buah, Kertas HVS.

Langkah Kerja

Kegiatan I : Menentukan hubungan jarak focus, jarak benda, dan pembentukan bayangan pada lensa posistif.

1. Letakkan sumber cahaya, lensa positif 1 (fokus 100 mm, untuk menfokuskan cahaya di benda), benda, lensa positif 2 (fokus 200 mm, yang akan ditentukan jarak fokusnya), dan layar pada bangku optik secara berurutan. Atur Jarak antara sumber cahaya dan lensa positif 1 sebesar jarak fokus lensa 1 yaitu 10 cm. Atur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm. Tempatkan layar pada jarak tertentu dari benda. Perhatikan gambar dibawah.!
   
2. Geser lensa positif 2 yang berada diantara benda dan layar kearah benda sehingga diperoleh bayangan yang jelas pada layar. Ukur jarak dari benda ke lensa positif 2 sebagai jarak benda dan ukur jarak dari lensa positif 2 ke layar sebagai jarak bayangan.
3. Ulangi kegiatan 2 dan 3 secukupnya. Catat data yang kamu peroleh dalam tabel hasil pengamatan.
4. Dari data yang diperoleh, Plot grafik hubungan antara 1/s terhadap 1/s’ dan tentukan besar jarak fokus lensa yang digunakan berdasarkan grafik yang diperoleh. Adapun angkah-langkah memplot grafik, sebagai berikut : (1) Buka program Ms. Excel 2007 atau versi keatas, (2) Masukkan data yang telah Anda peroleh dari percobaan, (3) Blok tabel data yang akan di plot, (4) Pilih menu Insert , pada submenu Chart pilih mode Scatter, (5) Pilih menu Design, pada submenu Chart Layouts pilih Layout 3, (6) Pada grafik akan terbentuk gradient yang tidak tepat pada skala grafik, maka buat garis dengan memilih menu Insert, kemudian pada submenu Shapes pilih Line . Disesuaikan dengan garis kemudian tarik kedua ujung garis yang akan membentuk sebuah grafik sehingga kedua ujung garis tepat memotong kedua sumbu xy dan pada skala grafik. (7) Nilai yang diperoleh dari grafik pada sumbu x dan y dimasukkan ke dalam persamaan.
5. Berikan pembahasan berdasarkan hasil yang diperoleh dari grafik, bandingkan dengan hasil pengamatan!

Kegiatan II : Mengetahui pembentukan bayangan pada teropong sederhana

1. Letakkan sumber cahaya, lensa positif focus 100 mm (untuk menfokuskan cahaya di benda), benda, lensa positif focus 200 mm pada bangku optik secara berurutan dengan jarak seperti pada gambar di bawah ini.
   
2. Letakkan layar HVS seperti pada gambar, geser layar HVS kebelakang hingga memperoleh bayangan yang jelas.
3. Setelah diperoleh bayangan yang jelas pada layar, pasang sebuah lensa cembung focus 50 mm. Mintalah teman Anda mengamati bayangan itu melalui sebuah lensa cembung yang berjarak fokus 50 mm. Lensa cembung ini digunakan sebagai lup untuk memperbesar bayangan sumber cahaya yang ada pada layar. Bagaimanakah pembentukan bayangan yang terlihat pada lup? Catat hasil pengamatan anda pada table pengamatan.
4. Lakukakan kegiatan ini secara bergantian dengan teman Anda hingga diperoleh 5 data pengamatan.

Tabel Hasil Pengamatan

Kegiatan I : Menentukan hubungan jarak focus, jarak benda, dan pembentukan bayangan pada lensa posistif

Tabel hasil pengamatan kegiatan I

Kegiatan II : Mengetahui Pembentukan Bayangan pada Teropong Sederhana

Tabel hasil pengamatan kegiatan II

Analisis data kegiatan 1 menggunakan analisis grafik (Mc. Excel) sesuai dengan petunjuk yang telah diberikan pada prosedur kerja, kemudian cetak hasil grafik.

Pembiasan Cahaya pada Lensa

Pembiasan Cahaya pada Lensa

Telah anda ketahui bahwa peristiwa pembelokkan sinar tersebut dikenal sebagai pembiasan. Untuk mengamati peristiwa pembiasan cahaya, dapat digunakan sebuah lensa. Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan bidang datar. Lensa ada dua macam, yaitu lensa cekung dan lensa cembung.

Pembiasan pada Lensa Cekung

Bagian-bagian lensa cekung

Lensa cekung atau lensa konkaf merupakan lensa yang bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut sebagai lensa divergen. Jari-jari kelengkungan lensa cekung bernilai negatif. Ada beberapa macam lensa cekung, yaitu lensa konveks konkaf, lensa plan konkaf, dan lensa bikonkaf. Perhatikan gambar dibawah.

Macam-macam lensa cekung

Lensa konveks konkaf adalah lensa yang salah satu permukaannya berbentuk bidang cekung dan permukaan lainnya berbentuk bidang cembung. Lensa plan konkaf adalah lensa cekung yang salah satu permukaannya berbentuk bidang datar. Sedangkan lensa bikonkaf adalah lensa cekung yang kedua permukaannya berupa bidang cekung.
Lensa cekung memiliki tiga sinar istimewa.

Sinar-sinar istimewa

Sinar-sinar istimewa tersebut adalah sebagai berikut.
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.
b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
Persamaan yang berlaku pada lensa cekung adalah sebagai berikut.

Rumus lensa cekung

Perbesaran (M) pada lensa cekung dapat dicari dengan menggunakan rumus.

Perbesaran bayangan

Lensa cekung memiliki kemampuan untuk menyebarkan sinar. Kemampuan ini disebut kekuatan lensa. Semakin kecil jarak fokus lensa, semakin besar kekuatan lensa untuk menyebarkan sinar. Kekuatan lensa (P) cekung dirumuskan sebagai berikut.

Rumus kekuatan lensa

Contoh soal

Benda setinggi 1 cm berada di depan lensa cekung dengan fokus 2 cm. Jika jarak benda 4 cm maka tentukanlah: (1) jarak bayangan, (2) perbesaran, (3) tinggi bayangan, (4) sifat, dan (5) lukis jalannya sinar!
Penyelesaian
(1) 1/f = 1/s + 1/s'
      1/-2 = 1/4 + 1/s'
      s' = - (4/3) cm
(2) M = |s'/s| = |-(3/4)/4| = 1/3 kali
(3) M = |h'/h|
      1/3 = |h'/1|
      h' = 1/3 cm
(4) dan (5)

sifat bayangan : maya, tegak, diperkecil

Pembiasan pada Lensa Cembung

Lensa cembung atau lensa konveks merupakan lensa yang bersifat mengumpulkan cahaya sehingga disebut sebagai lensa konvergen. Berbeda dengan lensa cekung, jari-jari kelengkungan lensa cembung bernilai positif. Perhatikan gambar dibawah!

Bagian-bagian lensa cembung

Lensa cembung ada tiga macam, yaitu konkaf konveks, plan konveks, dan bikonveks.

Macam-macam lensa cembung

Dari gambar dibawah dapat diketahui bahwa sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai berikut.

Sinar-sinar istimewa lensa cembung

a. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus.
b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang melalui fokus depan lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
Persamaan lensa dan kekuatan lensa cembung sama dengan lensa cekung, perbedaannya terletak pada nilai jari-jari dan fokus untuk lensa cembung bernilai positif.

Persamaan lensa cembung

Perbesaran (M) pada lensa cembung juga dapat ditentukan dengan rumus berikut.

Rumus perbesaran bayangan

Kekuatan lensa (P) cembung dapat ditentukan dengan rumus berikut.

Rumus kekuatan lensa

Contoh soal

Sebuah benda setinggi 1 cm diletakkan di depan lensa cembung pada jarak 3 cm. Jika fokus lensa adalah 2 cm, tentukan: (a) jarak bayangan, (b) perbesaran, (c) tinggi bayangan, (d) sifat, dan (e) lukisan bayangan!
Penyelesaian
(1) 1/f = 1/s + 1/s'
      1/2 = 1/3 + 1/s'
      s' = 6 cm
(2) M = |s'/s| = |6/3| = 2 kali
(3) M = |h'/h|
      2 = |h'/1|
      h' = 2 cm
(4) dan (5)

Sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar

Baca juga :

• Sifat Pemantulan Cahaya
• Hukum Snelius

Bagaimana mengenai materi Pembiasan Cahaya pada Lensa? Gabung juga di Fanspage kami di Facebook Menu Pengetahuan untuk terus update materi terbaru.

Percobaan Sederhana Pembiasan Cahaya

Pembiasan Cahaya

Ketika suatu berkas sinar melalui dua buah medium yang berbeda kerapatannya maka sinar tersebut akan dibelokkan. Peristiwa pembelokkan sinar tersebut dikenal sebagai pembiasan. Untuk lebih mengenal/paham tentang Pembiasan Cahaya, silahkan lakukan percobaan sederhana berikut ini :

A. Tujuan : Mengamati peristiwa pembiasan.

B. Alat dan Bahan

• Gelas berisi air 1 buah.
• Pensil 1 buah

C. Langkah Kerja

1. Masukkan pensil ke dalam gelas berisi air. Perhatikan gambar dibawah!

   

   Pencil dalam gelas berisi air

2. Amati bentuk pensil setelah dimasukkan ke dalam air.
3. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! Sampaikan hasil kesimpulanmu di depan kelas untuk didiskusikan bersama kelompok lain dan gurumu.
4. Kembalikan semua alat dan bahan yang telah selesai kamu gunakan ke tempat semula!

Baca juga :

• Sifat Pemantulan Cahaya

Bagaimana mengenai materinya? Gabung juga di Fanspage kami di Facebook Menu Pengetahuan untuk terus update materi terbaru.

Pembiasan Cahaya | Hukum Snellius

Pembiasan Cahaya

Ketika suatu berkas sinar melalui dua buah medium yang berbeda kerapatannya maka sinar tersebut akan dibelokkan. Peristiwa pembelokkan sinar tersebut dikenal sebagai pembiasan. Untuk lebih mehami tentang pembiasan cahaya, baca juga Percobaan Sederhana Pembiasan Cahaya untuk melihat lebih jelas fenomena tersebut.

Pembelokan ini terjadi karena cepat rambat cahaya dalam medium satu dengan yang lain berbeda-beda. Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dan cepat rambat cahaya dalam medium disebut indeks bias (Indeks bias udara sebesar 1 dan indeks bias air yaitu 1,33) dan dirumuskan sebagai berikut.

Rumus indeks bias

Contoh soal

Jika laju cahaya di udara dianggap sebesar 3x10⁸ m/s dan indeks bias air 4/3, berapakah laju cahaya di dalam air?
Penyelesaian
4/3 = 3x10⁸ m/v
v = 2,25x10⁸ m/s

Hukum Pembiasan Snelius

Pada pembiasan berlaku hukum Snellius tentang pembiasan, yang berbunyi sebagai berikut.
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.
2. Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar bias pada bidang batas merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias relatif.

Hukum Snelius

Sudut sinar datang (i) adalah sudut antara sinar datang dan garis normal. Sudut sinar bias (r) adalah sudut antara sinar bias dan garis normal. Garis normal (N) adalah garis tegak lurus pada bidang batas antara dua medium. Besar sudut bias akan lebih kecil dibanding sudut datang, jika sinar datang dari medium renggang ke medium rapat. Namun sebaliknya, jika sinar datang dari medium rapat ke renggang maka sudut bias akan lebih besar dibandingkan dengan sudut datang. Secara matematis, dapan dirumuskan sebagai berikut :

Rumus pembiasan dua medium berbeda

karena n = c/v, maka rumus pembiasan dua medium dapat juga dituliskan :

Rumus pembiasan dua medium berbeda

Contoh soal

Cahaya datang dari gelas (n=1,6) menuju ke air (n=4/3) dengan sudut datang 60. Tentukan sudut biasnya!
Penyelesaian
sin r = (sin 60 x 1,6)/(4/3)
sin r = 1,039230

Untuk mengamati peristiwa pembiasan cahaya, dapat digunakan sebuah lensa. Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau bidang lengkung dan bidang datar. Lensa ada dua macam, yaitu lensa cekung dan lensa cembung.
Baca juga

• Pembiasan Cahaya pada lensa
• Pemantulan Cahaya pada Cermin

Bagaimana mengenai materi Pembiasan Cahaya dan hukum Snellius? Gabung juga di Fanspage kami di Facebook Menu Pengetahuan untuk terus update materi terbaru.