Laporan Praktikum "Sistem Lensa"

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ilmu pengetahuan merupakan ilmu yang sangat pesat perkembangannya. Salah satu cabang ilmu pengetahuan ialah ilmu fisika. Ilmu fisika merupakan suatu ilmu yang sangat penting, karena sering memudahkan kita untuk mewakili suatu alat atau system secara keseluruhan dengan suatu gejala fisis. Oleh karena itu, untuk lebih memahami suatu konsep fisika, maka perlu dilakukan praktikum fisika. Praktikum fisika dilakukan dengan menggunakan alat dan model yang sederhana sehingga dapat diterima dengan mudah untuk dianalisis.

Praktikum fisika kali ini mengenai sistem lensa. Mahasiswa dituntut dapat bekerja, mengamati, menganalisis, serta menyimpulkan apa yang terjadi selama percobaan. Sistem lensa merupakan salah satu materi pokok sistem optik. Dari percobaan kali ini kita akan mengetahui, mengamati dan mempelajari system lensa lebih mendalam dan spesifik.

Sistem lensa ialah bab yang mempelajari mengenai proses yang dialami oleh lensa, seperti proses jalannya sinar, proses pembentukan bayangan , proses menentukan titik focus pada lensa, mementukan sifat bayangan, dan sebagainya. Lensa itu sendiri terbagi menjadi dua, yaitu lensa tipis dan lensa tebal. Tapi, pada percobaan ini kita hanya akan membahas mengenai lensa tipis. Lensa tipis terbagi dua, yaitu lensa positif dan lensa negatif. Kedua lensa tersebut akan kita gunakan di dalam percobaan ini.

1.2 Tujuan Percobaan
1. Mengetahui definisi lensa
2. Mengetahui macam-macam lensa
3. Menentukan jarak titik focus lensa
4. Mengetahui bayangan yang terbentuk pada lensa positif dan lensa negatif.

1.3 Rumusan Masalah
1. Menjelaskan perbedaan antara lensa positif dan lensa negatif.
2. Menjelaskan factor yang mempengaruhi pengambilan data.
3. Menjelaskan sinar-sinar istimewa pada lensa.
4. Mengetahui fungsi alat yang digunakan.
5. Mengetahui aplikasi dari sistem lensa dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

      Lensa adalah benda transparan yang mampu membelokkan atau membiaskan berkas-berkas cahaya yang melewatinya, sehingga jika suatu benda berada di depan lensa, maka bayangan dari benda tersebut akan terbentuk. Lensa umumnya tersebut dari kaca atau plastik.

Lensa memiliki dua permukaan di mana bentuk permukaannya ada yang cembung, cekung atau datar. Bentuk permukaan cembung memiliki permukaan yang melengkung keluar. Bentuk permukaan cekung memiliki permukaan yang cekung ke dalam. Dan bentuk permukaan datar memiliki permukaan yang datar. Berdasarkan bentuk permukaan ini,maka ada lensa yang kedua lensanya memiliki permukaan yang cembung,lensa yang kedua permukaannya cekung,dan ada yang memiliki salah satu permukaannya yang cekung dan yang lain permukaannya cembung (cekung-cembung atau cembung-cekung),dan cekung atau datar. 

Pada umumnya, sebuah lensa memiliki bagian-bagian yang disebut titik fokus pertama dan ke dua, pusat kelengkungan permukaan pertama dan ke dua, radius kelengkungan pertama dan kedua, serta pusat lensa. Titik fokus, pusat kelengkungan, dan radius kelengkungan pertama merupakan titik nyata atau titik yang berada di depan lensa. Sedangkan titik fokus, pusat kelengkungan, dan radius kelengkungan kedua merupakan titik yang ada di belakang lensa, atau titik pada bayangan yang terbentuk.

Nilai jari-jari atau radius kelengkungan suatu lensa dapat bernilai positif, negatif atau tak berhingga. 

Berikut ini aturan untuk menunjukkan radius kelengkungan ( diasumsikan bahwa sinar datang dari arah kiri) :

• Permukaan yang memiliki titik pusat ada di sebelah kanan pusat lensa, jari-jari atau  radiusnya (R) bernilai positif.
• Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kiri pusat lensa, jari-jari atau radiusnya (R) bernilai negatif.
• Untuk lensa yang permukaannya datar, memiliki radius atau jari-jari (R) tak berhingga.

Berdasarkan aturan tersebut, maka lensa cembung-cembung memiliki R1 positif dan R2 negatif. Pada lensa cembung-datar memiliki R1 positif dan R2 tak berhingga. Dan pada lensa cekung-cekung R1 negatif dan R2 positif.

Dari pernyataan di atas, maka dikenal istilah lensa positif untuk lensa cembung dan lensa negatif untuk lensa cekung.

2.1 Lensa Cembung (Lensa Positif)

Lensa cembung (convex) yang biasa disebut juga lensa positif merupakan lensa yang memiliki bagian tengah yang lebih tebal dari pada bagian tepinya. Lensa cembung terdiri atas tiga macam bentuk, yaitu lensa biconvex (cembung rangkap), lensa planconvex (cembung-datar), dan lensa convex-concave (cembung-cekung).

    Lensa cembung memiliki sifat dapat mengumpulkan cahaya sehingga disebut juga lensa konvergen. Apabila ada berkas cahaya sejajar sumbu utama, mengenai permukaan lensa, maka berkas cahaya tersebut akan dibiaskan melalui satu titik. Sinar bias akan mengumpul ke satu titik fokus di belakang lensa. Berbeda dengan cermin yang hanya memiliki satu titik fokus, lensa memiliki dua titik fokus. Titik fokus yang merupakan titik pertemuan sinar-sinar bias disebut fokus utama (f1) yang disebut juga fokus aktif. Karena pada lensa cembung sinar bias berkumpul di belakang lensa, maka letaknya juga di belakang lensa. Sedangkan fokus pasif berada di belakang lensa.

      Pada lensa cembung terdapat tiga sinar-sinar istimewa yang menjadi dasar pembentukan bayangan pada lensa cembung, yaitu:

• Sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus.
• Sinar datang yang melalui titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
• Sinar yang melalui pusat lensa, tidak mengalami pembiasan.

Titik fokus lensa cembung dengan rumus yang disebut rumus pembuat lensa, yaitu:

1/f  =(n-1)(1/R1 -  1/R2 )               (2.1.1)

Dengan :

f = jarak titik fokus lensa cembung

n = indeks bias lensa

R1= radius kelengkungan pertama

R2= radius kelengkungan permukaan kedua

Berapapun nilai R1 dan R2 dari lensa cembung, titik fokusnya akan selalu positif.

Mencari dua posisi lensa yang menghasilkan bayangan yang jelas pada lensa positif, dapat juga dilakukan dengan cara yang disebut Bessel. Jika pada posisi satu didapat bayangan yang jelas pada layar, dan kemudian jika dengan menggeser lensa, pada posisi kedua diperoleh lagi bayangan yang jelas pada layar. Jika jarak antara kedua titik, yaitu titik pertama lensa dan titik kedua lensa cembung yang menghasilkan bayangan yang jelas adalah e,  maka menurut Bessel:

f=(L^2-e^2)/4L                  (2.1.2)

Dengan:

f =fokus lensa

e =jarak antara posisi satu dan posisi dua

L=jarak benda dari pusat lensa

2.2 Lensa Cekung

Lensa cekung atau concave adalah lensa yang memiliki bagian tengah lebih tipis dari pada bagian pinggirnya.   Lensa cekung ada tiga macam, yaitu lensa biconcave (cekung rangkap), lensa plan concave (cekung datar), dan lensa concave-concex (cekung-cembung).

      Lensa cekung disebut juga lensa negatif  dan memiliki sifat yang dapat menyebarkan cahaya atau yang disebut juga divergen.

Seperti halnya lensa cembung, lensa cekung juga memiliki tiga sifat sinar-sinar istimewa , yaitu :

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah datangnya dari titik fokus.
• sinar datang seolah-olah menuju titik fokus, akan dibiaskan sejajar sumbu utama. 
• sinar yang melalui titik pusat kelengkungan tidak akan mengalami pembiasan

Hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s' ), dan titik fokus (f ) secara matematis dirumuskan sebagai berikut:

1/f= 1/s+1/s'          (2.2.1)

 Dengan:

f = titik fokus lensa

s = Jarak benda ke titik pusat lensa

s' = Jarak bayangan yang terbentuk dari titik pusat lensa

Dan untuk mencari perbesaran bayangan pada pemantulan ini, dapat menggunakan rumus berikut:

M=h'/h              (2.2.2)

         =  -s'/s                  (2.2.3)

Dengan:

M = Perbesaran bayangan

h' = tinggi bayangan

h = tinggi benda

jika s bertanda positif, benda berada di depan lensa (nyata). Sedang jika s bertanda negatif, benda berada di belakang lensa (maya).

Dan jika s' bertanda positif, sifat bayangan yang terbentuk nyata. Sedangkan jika s' bertanda negatif, bayangan yang terbentuk berarti bersifat maya. Hal yang sama pada M, jika hasilnya bertanda negatif, berarti bayangan yang terbentuk bersifat nyata dan terbalik terhadap bendanya. Sedang jika hasilnya bertanda positif, maka bayangan yang terbentuk bersifat maya dan tegak terhadap bendanya.

2.3 Lensa Gabungan

Lensa gabungan adalah penggabungan antara lensa positif dan lensa negatif.

Lensa gabungan sering digunakan pada alat-alat optic dengan maksud mengurangi cacat bayangan. 

Untuk lensa gabungan yang terdiri dari dua lensa tipis, dengan jarak fokus masing-masing f1 dan f2 , serta dipisahkan oleh jarak d, maka untuk mencari jarak fokus gabungan kedua lensa dapat menggunakan rumus berikut:

Untuk fokus depan berlaku,

f(gabungan depan)= (f1(d-d_2)) / (d-(f1+f2))     (2.3.1)

Dan untuk fokus belakang berlaku,

f(gabungan belakang)= (f2(d-d_2)) / (d-(f1+f2))      (2.3.2)

Dengan:

f = jarak titik fokus kedua lensa

f1 = titik fokus lensa pertama

f2 = titik fokus lensa kedua

d = jarak antara kedua titik fokus pertama lensa

d2= jarak antara kedua titik fokus lensa kedua

       Kita dapat menentukan bayangan akhir dengan menentukan jarak bayangan untuk lensa pertama dan menggunakannya bersama dengan jarak antara lensa untuk menentukan jarak objek bagi lensa kedua.

1/f= 1/f' +1/f2         (2.3.3)

Persamaan pada lensa pertama:

1/f' =1/s+1/s'        (2.3.4)

     s2 = -s1' , sehingga :

persamaan lensa kedua,

1/-s1' +1/s' =1/f2        (2.3.5)

Dan persamaan akhirnya adalah:

1/s+1/s' =1/f' +1/f2  = 1/f            (2.3.6)

Sedang untuk mencari perbesaran pada lensa gabungan, dapat menggunakan rumus berikut:

M=M1+M2       (2.3.7)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.3 Pembahasan

1. Aplikasi sistem lensa dalam kehidupan sehari-hari yaitu adalah:

• Dapat membantu bagi penderita rabun dekat dan rabun jauh.
• Pada lup (kaca pembesar) digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bias dilihat dengan mata secara langsung.
• Mikroskop, digunakan untuk menghasilkan perbesaran benda/ objek.
• Kamera, alat yang paling popular dalam aktivitas fotografi.

    2.  Perbedaan lensa positif dan lensa negatif adalah:

Lensa positif memiliki ciri tebal di bagian tengah dan bersifat mengumpulkan cahaya. Sedang lensa negatif memiliki ciri lebih tipis pada bagian tengah dan bersifat menyebarkan cahaya.

     3.   Faktor kesalahan dalam percobaan ini:

• Kesalahan dalam menentukan bayangan.
• Kesalahan meletakkan benda.
• Pengaruh tempat yang kurang gelap, sehingga berpengaruh pada pengambilan data.

     4.    Ada tiga sinar istimewa pada lensa positif, yaitu:

• Sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus.
• Sinar datang yang melalui titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
• Sinar yang melalui pusat lensa, tidak mengalami pembiasan.

     5.    Dan tiga sinar istimewa pada lensa cekung:

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah datangnya dari titik fokus.
• sinar datang seolah-olah menuju titik fokus, akan dibiaskan sejajar sumbu utama. 
• sinar yang melalui titik pusat kelengkungan tidak akan mengalami pembiasan

   6.  Dari data pengamatan dan analisis data, dapat kita lihat bahwa pada lensa positif sebagian besar menunjukkan bahwa semakin jauh jarak benda ke layar, semakin kecil jarak fokusnya. Begitu pula pada lensa gabungan, semakin besar nilai L, semakin kecil nilai f (fokus). Pada lensa negatif, terjadi sebaliknya, semakin jauh L dari pusat kelengkungan, maka semakin besar f.

   7.  Percobaan system lensa sangat membutuhkan ruangan yang gelap, dengan sumber cahaya hanya dari satu fokus. Karena itu berpengaruh pada pembentukan bayangan. Sumber cahaya dapat berupa lampu atau senter.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Lensa adalah salah satu system optic berupa medium yang dibatasi oleh dua atau lebih permukaan bias yang memiliki sumbu utama bersama.

Dan secara garis besar, lensa terbagi menjadi dua, lensa cembung (positif) dan lensa cekung (negatif).

Macam-macam lensa cembung (positif) adalah :

• Biconvex
• Planconvex
• Convex-concave

Macam-macam lensa cekung (negatif) adalah :

• Biconcave
• Planconcave
• Concave-convex

Cara menentukan titik fokus suatu lensa adalah dengan menggunakan rumus berikut:

1/s+1/s' =1/f      (5.1)

Bayangan yang terbentuk dari lensa positif bersifat nyata, tegak, diperbesar.

Sedangkan pada lensa negatif bersifat maya, terbalik, dan diperkecil.

5.2 Saran

Secara keseluruhan praktikum system lensa ini berjalan baik. Kekurangannya tidak tersedianya ruangan gelap.

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, Frederick J.1989.Fisika edisi VIII.Jakarta:Erlangga.

Soedojo, Peter. 1999. Fisika Dasar. Yogyakarta: Andi.

Soeharto.1992.Fisika Dasar II.Jakarta:Gramedia.

Tipler, Paul A.2001.Fisika.Jakarta:Erlangga.

Zemansky,dkk.2007.Fisika Universitas Edisi ke-10 jilid 2.Jakarta:Erlangga.