Fisika Dasar 2 Dasar teori bab Lensa P
A. TUJUAN
Menentukan panjang fokus lensa positif dan lensa negatif dengan metode
pembentukkan
bayangan
obyek
oleh
lensa
dan
pengukuran
menggunakan
spherometer.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Landasan lensa
5. Mistar
2. Statif dan Klem
6. Lensa Positif
3. Lampu objek
7. Lensa Negatif
4. Layar
8. Spherometer dan kaca datar
C. DASAR TEORI
Lensa atau kanta adalah medium pembias tembus pandang yang dibatasi oleh
permukaan lengkung (spheris). Berdasarkan permukaan-permukaan pembatasnya,
lensa digolongkan dalam beberapa jenis yaitu : lensa data-cembung (plan-konveks),
lensa datar-cekung (plan-konkav), lensa cekung-cembung (konkav-konveks), lensa
cembung-cembung (bikonveks) dan lensa cekung-cekung (bikonkav). Dua lensa
terakhir disebut lensa positif dan lensa negatif yang masing-masing bersifat
mengumpulkan (konvergen) dan menyebarkan (divergen) berkas cahaya yang
melewatinya. Jika ketebalan kedua lensa tersebut kecil, keduanya disebut lensa tipis
karena objek dan bayangan yang dihasilkan dari proses pembiasan berada di luar
lensa.
Proses pembentukan bayangan oleh lensa tipis, baik lensa positif maupun lensa
negatif mengikuti persamaan berikut :
1 1 1
+ =
s s' f
(1)
dengan ketentuan s, s’, dan f masing-masing adalah jarak objek terhadap lensa, jarak
bayangan terhadap lensadan jarak fokus lensa. Hubungan antara jarak fokus dengan
kedua jari-jari lensa dinyatakan oleh Persamaan (2) berikut :
1
1
1
=( n−1 )
−
f
R1 R 2
(
)
dengan n adalah indeks bias lensa.
(2)
Untuk lensa positif, jika jarak obyek (di depan lensa) lebih besar daripada jarak
fokus lensa, maka bayangan yang dihasilkan bersifat nyata (dapat terbentuk pada layar
yang berada di belakang lensa). Sedangkan untuk lensa negatif, bayangan yang
dihasilkan selalu bersifat maya (tidak dapat terbentuk pada layar yang berada di
belakang lensa). Karena itu, agar bayangan yang dibentuk lensa negatif bersifat nyata,
maka obyeknya harus semu, yaitu berada di belakang lensa. Untuk menghasilkan
obyek semu bagi lensa negatif, maka lensa negatif harus diletakkan diantara lensa
positif dan bayangan nyata lensa positif. Ketika lensa negatif berada diantara lensa
positif dan bayangan nyata yang dihasilkan lensa positif, maka bayangan nyatalensa
positif menjadi objek semu bagi lensa negatif karena obyek tersebut berada di
belakang lensa negatif. Proses pembentukan obyek semu bagi lensa negatif dapat
dijelaskan pada Gambar 1.
Gambar 1. (a) Pembentukan bayangan nyata oleh lensa positif dan (b) Pembentukan
obyek maya bagi lensa negatif
D. PROSEDUR KERJA
Menentukan jarak fokus lensa positif
1. Letakkan lensa positif diantara lampu objek dan layar, kemudian geserlah lensa
sehingga terbentuk bayangan jelas dan tajam pada layar seperti Gambar.2.
2. Ukur jarak lensa ke lampu objek (s), dan jarak lensa ke layar (s’) dengan mistar.
3. Ulangi langkah (1) dan (2) sebanyak 10 kali posisi lensa yang berbeda-beda.
Menentukan jarak fokus lensa negatif
1. Letakkan lensa positif diantara lampu objek dan layar, kemudian geserlah lensa
sehingga terbentuk bayangan nyata terbalik dan kira-kira sama besar dengan
bendanya. Catat posisi lensa (+) dan jangan sampai diubah.
2. Letakkan lensa negatif diantara lensa positif dan layar, ukurlah jarak lensa negatif
ke layar (s).
3. Geserlah layar, sehingga tampak bayangan nyata, jelas, dan tajam, yang dibentuk
oleh lensa negatif.
4. Ukurlah dengan mistar jarak lensa negatif ke layar yang telah digeser tadi (s’).
5. Ulangi langkah (2) sampai (4) sebanyak 10 kali dengan posisi lensa (-) yang
berbeda-beda.
Menentukan jarak fokus lensa positif menggunakan Spherometer
1. Perhatikan bentuk dan skala spherometer. Spherometer
mempunyai 4 buah kaki. Kaki bagian tengah dapat
terdorong ke atas sehingga jarum pada papan skala akan
berputar. Besarnya pergeseran kaki tengah dapat dibaca
pada pergeseran jarum. Jika jarum bergeser 1 skala terkecil,
berarti kaki tengah terdorong sejauh 0,01 mm (skala terkecil
spherometer nilainya 0,01 mm).
2. Sebelum spherometer digunakan, pastikan bahwa keempat
kaki spherometer berada pada ketinggian yang sama. Caranya dengan meletakkan
spherometer pada kaca datar. Jika semua kaki berada pada ketinggian yang sama,
tempatkan jarum pada skala “0”. Artinya spherometer telah siap digunakan.
3. Letakkan lensa positif di bawah spherometer dengan posisi kaki tengah
spherometer berada pada puncak lengkungan lensa positif sehingga kaki tengan
terdorong sejauh h, kemudian catatlah posisi jarum. Dengan demikian h = jumlah
skala pergeseran jarum x 0,01 mm.
4. Ukurlah jarak antara kaki tengah dengan salah satu kaki yang lain (catat sebagai y)
menggunakan jangka sorong.
5. Ulangi langkah (2) dan (3) untuk sisi lensa positif yang lain
6. Untuk menentukan nilai jari-jari salah satu sisi lensa positif yang diukur, digunakan
perhitungan melalui skema pada Gambar 4(a).
Menentukan jarak fokus lensa positif menggunakan Spherometer
1. Lepaskan ketiga kaki samping dari lengan-lengan spherometer dengan cara
memutar kaki-kaki tersebut berlawan dengan arah jarum jam.
2. Pasangkan kembali kaki-kaki tersebut pada bagian lengan terluar (tersedia
lobang) sedemikian sehingga lensa negatif dapat masuk diantara ketiga kaki
spherometer.
3. Letakkan spherometer pada kaca datar lalu sejajarkan ke empat kaki
spherometer kemudian tempatkan jarum pada skala “0”
4. Letakkan lensa negatif diantara ketiga kaki samping sehingga kaki tengah
terdorong ke atas dan kaki tengah berada di tengah-tengah cekungan lensa.
Catatlah pergeseran kaki tengah sebagai h dan catat pula pergeseran jarum pada
skala spherometer (h = jumlah skala pergeseran jarum x 0,01 mm).
5. Ukurlah ketebalan (t) dan diameter (2y) lensa negatif menggunakan jangka
sorong.
6. Ulangi langkah (4) untuk sisi lensa negatif yang lain.
7. Untuk menentukan nilai jari-jari salah satu sisi lensa positif yang diukur,
digunakan perhitungan melalui skema pada Gambar 4 (b).
Menentukan panjang fokus lensa positif dan lensa negatif dengan metode
pembentukkan
bayangan
obyek
oleh
lensa
dan
pengukuran
menggunakan
spherometer.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Landasan lensa
5. Mistar
2. Statif dan Klem
6. Lensa Positif
3. Lampu objek
7. Lensa Negatif
4. Layar
8. Spherometer dan kaca datar
C. DASAR TEORI
Lensa atau kanta adalah medium pembias tembus pandang yang dibatasi oleh
permukaan lengkung (spheris). Berdasarkan permukaan-permukaan pembatasnya,
lensa digolongkan dalam beberapa jenis yaitu : lensa data-cembung (plan-konveks),
lensa datar-cekung (plan-konkav), lensa cekung-cembung (konkav-konveks), lensa
cembung-cembung (bikonveks) dan lensa cekung-cekung (bikonkav). Dua lensa
terakhir disebut lensa positif dan lensa negatif yang masing-masing bersifat
mengumpulkan (konvergen) dan menyebarkan (divergen) berkas cahaya yang
melewatinya. Jika ketebalan kedua lensa tersebut kecil, keduanya disebut lensa tipis
karena objek dan bayangan yang dihasilkan dari proses pembiasan berada di luar
lensa.
Proses pembentukan bayangan oleh lensa tipis, baik lensa positif maupun lensa
negatif mengikuti persamaan berikut :
1 1 1
+ =
s s' f
(1)
dengan ketentuan s, s’, dan f masing-masing adalah jarak objek terhadap lensa, jarak
bayangan terhadap lensadan jarak fokus lensa. Hubungan antara jarak fokus dengan
kedua jari-jari lensa dinyatakan oleh Persamaan (2) berikut :
1
1
1
=( n−1 )
−
f
R1 R 2
(
)
dengan n adalah indeks bias lensa.
(2)
Untuk lensa positif, jika jarak obyek (di depan lensa) lebih besar daripada jarak
fokus lensa, maka bayangan yang dihasilkan bersifat nyata (dapat terbentuk pada layar
yang berada di belakang lensa). Sedangkan untuk lensa negatif, bayangan yang
dihasilkan selalu bersifat maya (tidak dapat terbentuk pada layar yang berada di
belakang lensa). Karena itu, agar bayangan yang dibentuk lensa negatif bersifat nyata,
maka obyeknya harus semu, yaitu berada di belakang lensa. Untuk menghasilkan
obyek semu bagi lensa negatif, maka lensa negatif harus diletakkan diantara lensa
positif dan bayangan nyata lensa positif. Ketika lensa negatif berada diantara lensa
positif dan bayangan nyata yang dihasilkan lensa positif, maka bayangan nyatalensa
positif menjadi objek semu bagi lensa negatif karena obyek tersebut berada di
belakang lensa negatif. Proses pembentukan obyek semu bagi lensa negatif dapat
dijelaskan pada Gambar 1.
Gambar 1. (a) Pembentukan bayangan nyata oleh lensa positif dan (b) Pembentukan
obyek maya bagi lensa negatif
D. PROSEDUR KERJA
Menentukan jarak fokus lensa positif
1. Letakkan lensa positif diantara lampu objek dan layar, kemudian geserlah lensa
sehingga terbentuk bayangan jelas dan tajam pada layar seperti Gambar.2.
2. Ukur jarak lensa ke lampu objek (s), dan jarak lensa ke layar (s’) dengan mistar.
3. Ulangi langkah (1) dan (2) sebanyak 10 kali posisi lensa yang berbeda-beda.
Menentukan jarak fokus lensa negatif
1. Letakkan lensa positif diantara lampu objek dan layar, kemudian geserlah lensa
sehingga terbentuk bayangan nyata terbalik dan kira-kira sama besar dengan
bendanya. Catat posisi lensa (+) dan jangan sampai diubah.
2. Letakkan lensa negatif diantara lensa positif dan layar, ukurlah jarak lensa negatif
ke layar (s).
3. Geserlah layar, sehingga tampak bayangan nyata, jelas, dan tajam, yang dibentuk
oleh lensa negatif.
4. Ukurlah dengan mistar jarak lensa negatif ke layar yang telah digeser tadi (s’).
5. Ulangi langkah (2) sampai (4) sebanyak 10 kali dengan posisi lensa (-) yang
berbeda-beda.
Menentukan jarak fokus lensa positif menggunakan Spherometer
1. Perhatikan bentuk dan skala spherometer. Spherometer
mempunyai 4 buah kaki. Kaki bagian tengah dapat
terdorong ke atas sehingga jarum pada papan skala akan
berputar. Besarnya pergeseran kaki tengah dapat dibaca
pada pergeseran jarum. Jika jarum bergeser 1 skala terkecil,
berarti kaki tengah terdorong sejauh 0,01 mm (skala terkecil
spherometer nilainya 0,01 mm).
2. Sebelum spherometer digunakan, pastikan bahwa keempat
kaki spherometer berada pada ketinggian yang sama. Caranya dengan meletakkan
spherometer pada kaca datar. Jika semua kaki berada pada ketinggian yang sama,
tempatkan jarum pada skala “0”. Artinya spherometer telah siap digunakan.
3. Letakkan lensa positif di bawah spherometer dengan posisi kaki tengah
spherometer berada pada puncak lengkungan lensa positif sehingga kaki tengan
terdorong sejauh h, kemudian catatlah posisi jarum. Dengan demikian h = jumlah
skala pergeseran jarum x 0,01 mm.
4. Ukurlah jarak antara kaki tengah dengan salah satu kaki yang lain (catat sebagai y)
menggunakan jangka sorong.
5. Ulangi langkah (2) dan (3) untuk sisi lensa positif yang lain
6. Untuk menentukan nilai jari-jari salah satu sisi lensa positif yang diukur, digunakan
perhitungan melalui skema pada Gambar 4(a).
Menentukan jarak fokus lensa positif menggunakan Spherometer
1. Lepaskan ketiga kaki samping dari lengan-lengan spherometer dengan cara
memutar kaki-kaki tersebut berlawan dengan arah jarum jam.
2. Pasangkan kembali kaki-kaki tersebut pada bagian lengan terluar (tersedia
lobang) sedemikian sehingga lensa negatif dapat masuk diantara ketiga kaki
spherometer.
3. Letakkan spherometer pada kaca datar lalu sejajarkan ke empat kaki
spherometer kemudian tempatkan jarum pada skala “0”
4. Letakkan lensa negatif diantara ketiga kaki samping sehingga kaki tengah
terdorong ke atas dan kaki tengah berada di tengah-tengah cekungan lensa.
Catatlah pergeseran kaki tengah sebagai h dan catat pula pergeseran jarum pada
skala spherometer (h = jumlah skala pergeseran jarum x 0,01 mm).
5. Ukurlah ketebalan (t) dan diameter (2y) lensa negatif menggunakan jangka
sorong.
6. Ulangi langkah (4) untuk sisi lensa negatif yang lain.
7. Untuk menentukan nilai jari-jari salah satu sisi lensa positif yang diukur,
digunakan perhitungan melalui skema pada Gambar 4 (b).