BAB II LANDASAN TEORI
E. Pembiasan Cahaya pada Lensa
Lensa adalah benda yang bening atau transparan yang memiliki 1 atau 2 permukaan lengkung. Sebuah lensa dapat terdiri dari satu bidang lengkung dan satu bidang datar atau juga dapat terdiri dari dua bidang lengkung (Raharja.dkk, 2013: 133).
1. Jenis-Jenis Lensa
Lensa terbagi menjadi 2 macam, yaitu lensa cembung (lensa kovergen atau lensa konveks) dan lensa cekung (lensa divergen atau lensa konkaf).
a. Lensa Cembung
Lensa cembung ialah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dan bagian tepiannya lebih tipis. Berdasarkan bentuknya (lihat gambar 2.1), lensa cembung dikelompokkan menjadi:
1) lensa cembung-cembung (bikonveks); 2) lensa cembung-datar (plan-konveks); 3) lensa cembung-cekung (konveks-konkaf).
Gambar 2.1 Jenis Lensa Cembung
b. Lensa Cekung
Lensa cekung ialah lensa yang bagian tengahnya tipis dan bagian tepinya lebih tebal. Lensa cekung disebut juga dengan lensa divergen atau lensa konkaf. Berdasarkan bentuknya (lihat gambar 2.2), lensa cekung dikelompokkan menjadi:
1) lensa cekung-cekung (bikonkaf); 2) lensa cekung-datar (plan-konkaf); 3) cekung-cembung (konkaf-konveks).
Gambar 2.2 Jenis Lensa Cekung
2. Istilah dalam Pembahasan Lensa
a. Sumbu utama adalah garis yang menghubungkan pusat kedua bola yang membentuk permukaan lensa.
b. Jari-jari kelengkungan merupakan jarak antara pusat kelengkungan dan pusat optik lensa.
c. Pusat optik adalah titik pada lensa yang merupakan pertemuan antara gari diameter lensa dan sumbu utama.
Lensa bersifat tembus cahaya sehingga energi cahaya dapat masuk dari kedua sisinya. Oleh sebab itu, ada dua titik fokus yang berjarak sama dari pusat optik dengan anggapan kedua sisi lensa berada pada medium yang sama. Titik-titik itulah yang sering disebut dengan titik fokus pertama F1dan titik fokus kedua F2.
1) Lensa Cembung
Titik fokus pertama F1 adalah titik pada sumbu utama dimana sinar datang yang sejajar sumbu utama setelah dibiaskan seolah-olah menuju titik itu. Sedangkan, titik fokus kedua F2 adalah titik pada sumbu utama dengan sinar yang melewatinya akan merambat sejajar sumbu utama setelah dibiaskan.
2) Lensa Cekung
Titik fokus pertama F1 adalah titik pada sumbu utama dimana sinar datang yang sejajar sumbu utama setelah dibiaskan seolah-olah berasal dari titik itu. Sedangkan, titik fokus kedua F2 adalah titik pada sumbu utama dengan sinar yang menuju kearahnya akan merambat sejajar sumbu utama setelah dibiaskan.
3. Tiga Sinar Istimewa a. Lensa Cembung
1) Sinar datang sejajar dengan sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus F1.
2) Sinar datang melalui titik fokus F2dibiaskan sejajar sumbu utama. 3) Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias
(lihat gambar 2.3).
Gambar 2.3 Tiga Sinar Istimewa Lensa Cembung
b. Lensa Cekung
Tiga sinar istimewa pada lensa cembung yaitu:
1) Sinar datang sejajar dengan sumbu utama lensa dibiaskan seakan-akan melalui titik fokus F1.
2) Sinar datang seakan-akan menuju titik fokus F2 dibiaskan sejajar sumbu utama. F2 F1 F2 F1 F2 F1
3) Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias (lihat gambar 2.4).
Gambar 2.4 Tiga Sinar Istimewa Lensa Cekung
4. Pembentukan Bayangan pada Lensa
Dengan menggunakan ketiga sinar istimewa pada lensa cembung yang telah dipaparkan pada penjelasan diatas maka dapat digambarkan pembentukan bayangan oleh lensa cembung. Berikut adalah contoh pembentukan bayangan pada lensa cembung untuk salah satu posisi benda (lihat gambar 2.5).
Jarak benda lebih besar dari 2 kali jarak fokus kedua (2f2). Maka, dengan menggunakan sinar istimewa lensa cembung diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, diperkecil, dan letak bayangannya di antara titik fokus pertama (F1) dan 2 kali jarak fokus lensa pertama (2f1).
Gambar 2.5 Contoh Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
F1 F2 F1 F2 F1
5. Perbesaran Bayangan oleh Lensa
Perbesaran lensa didefinisikan sebagai perbandingan antara ukuran bayangan dengan ukuran benda, atau jarak bayangan dibagi jarak benda
dengan h adalah tinggi benda, h’ adalah tinggi bayangan, s adalah jarak benda ke lensa, dans’adalah jarak bayangan ke lensa.
6. Menentukan Letak Bayangan pada Lensa
a. Letak Relatif Bayangan pada Lensa Cembung (tabel 2.1)
Tabel 2.1 Letak Bayangan pada Lensa Cembung
Letak Benda Letak Bayangan Sifat Bayangan
Di tak berhingga Di titik fokus F1 pada sisi seberang lensa
Nyata, terbalik, diperkecil
Di antara pusat kelengkungan lensa dan tak berhingga
Di antara titik fokus F1dan pusat kelengkungan di seberang posisi benda Nyata, terbalik, diperkecil Di pusat kelengkungan lensa Di pusat kelengkungan pada sisi seberang lensa
Nyata, terbalik, sama besar
Di antara titik fokus dan pusat
kelengkungan lensa
Di belakang pusat kelengkungan pada sisi seberang lensa
Nyata, terbalik, diperbesar
Di titik fokus kedua F2
Di jarak tak
berhingga pada sisi seberang lensa
Nyata, terbalik, sangat
diperbesar Di antara titik fokus
dan pusat optik
Pada sisi yang sama dari lensa dan di belakang benda
Maya, tegak, diperbesar
b. Letak Relatif Bayangan pada Lensa Cekung (tabel 2.2)
Tabel 2.2 Letak Bayangan pada Lensa Cekung
Letak Benda Letak Bayangan Sifat Bayangan
Di tak berhingga Di titik fokus F1 pada sisi lensa yang sama dengan benda Nyata, tegak, sangat diperkecil Di manapun di antara pusat kelengkungan lensa dan tak berhingga
Di antara pusat optik dan titik fokus F1pada sisi yang sama dengan benda
Maya, tegak, diperbesar
7. Rumus Umum Lensa Tipis
Lensa tipis merupakan lensa yang memiliki ketebalan dapat diabaikan terhadap diamater kelengkungan lensa, sehingga sinar-sinar sejajar sumbu utama tepat difokuskan ke suatu titik, yaitu titik fokus (Kanginan, 2013: 412). Secara umum, jarak benda, jarak bayangan, dan jarak fokus lensa memenuhi hubungan :
rumus tersebut sama seperti pada rumus cermin. Rumus di atas juga berlaku untuk lensa tipis. Lensa cekung merupakan lensa divergen, jarak fokusnya dianggap negatif. Ketentuan yang berhubungan dengan perjanjian tanda pada penggunaan rumus umum lensa tipis ditunjukkan pada tabel 2.3.
Tabel 2.3 Ketentuan Penggunaan Rumus Lensa
Besaran Simbol Bernilai Postif Bernilai Negatif
Jarak benda
S
Benda di depan lensa Benda di belakang lensa Jarak bayangan s’ Bayangan di belakang lensa (nyata) Benda di depan lensa (maya) Tinggi Bayangan h’
Jari-jari kelengkungan
R
Di belakang lensa Di depan lensa
Jarak fokus F Lensa cembung Lensa cekung