Pembiasan Cahaya Pada Lensa Gabungan

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Pembiasan Cahaya Pada Lensa Gabungan

Dosen Pengasuh: Jumingin, S.Si

Disusun Oleh: Lilis Sonia

12222058

Tadris Biologi Fakultas Tarbiyah

Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang 2013

DAFTAR ISI

Daftar Isi... Latar Belakang... Tujuan Praktikum... Tinjauan Pustaka... Alat dan Bahan... Prosedur Praktikum... Hasil dan Pembahasan... Kesimpulan ... Lampiran ... Daftar Pustaka

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 pembiasan cahaya pada lensa gabungan. Mahasiswa dituntut dapat bekerja, mengamati, menganalisis, serta menyimpulkan apa yang terjadi selama percobaan. Pengabungan cahaya pada lensa merupakan salah satu materi pokok sistem optik. Dari percobaan kali ini kita akan mengetahui, mengamati dan mempelajari penggabungan cahaya pada lensa lebih mendalam dan spesifik.

Pembiasan cahaya pada lensa gabungan ialah bab yang mempelajari mengenai proses yang dialami oleh lensa gabungan, seperti proses jalannya sinar, proses pembentukan bayangan, proses menentukan titik fokus pada lensa, menentukan sifat bayangan, dan sebagainya. Lensa itu sendiri terbagi menjadi dua, yaitu lensa cekung dan lensa cembung. Tapi, pada percobaan ini kita akan membahas pembiasan cahaya pada lensa gabungan yang mengunakan kedua lensa tersebut.

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang bias. Lensa Cembung (konveks) memiliki bagian tengah yang lebih tebal daripada bagian tepinya. Lensa cembung terdiri atas 3 macam bentuk yaitu lensa bikonveks (cembung rangkap), lensa plankonveks (cembung datar) dan lensa konkaf

konveks (cembung cekung). Lensa cembung disebut juga lensa positif. 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.

Cahaya mempunyai sifat dapat dibiaskan, yaitu pembelokan cahaya sehubungan dengan perubahan kelajuan cahaya rambat dari satu medium ke medium yang lain. Pembiasan cahaya dapat terjadi pada lensa. Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar. Lensa dibedakan menjadi dua yaitu:

1. Lensa cekung

Lensa cekung adalah lensa yang permukaan lengkungnya menghadap ke dalam dan bersifat menyebarkan sinar atau divergen. Pada lensa cekung terdapat tiga sinar istimewa yaitu:

a. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa, dibiaskan seolah-olah berasal dari titik focus f.

b. Sinar menuju titik focus f, dibiaskan sejajar sumbu utama.

c. Sinar dating melalui titik pusat O tiak dibiaskan melainkan diteruskan. Untuk melukiskan pembentukan bayangan pada lensa cekung cukup diperlikan minimal dua sinar istimewa.

Hubungan antara titik focus dengan jarak lensa dan bayangan adalah Dimana :

f(-) : titik focus (cm)

Su : jarak benda ke lensa (cm) S’ : jarak bayangan ke lensa (cm)

1. Lensa cembung

Lensa cembung adalah lensa yang permukaan lengkungnya menghadap keluar dan bersifat mengumpulkan sinar atau konvergen. Pada lensa cembung terjadi tiga sinar istimewa yaitu:

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa, dibiaskan melalui titik focus (f). 2. Sinar dating dari titik focus (f), dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar dating melalui titik pusat optic (o), tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

4. Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa cembung cukup diperlukan minimal dua sinar istimewa

Bayangan yang dihasilkan dari lensa cembung adalah nyata, terbalik, diperbesar. Namun lensa cembung dapat membentuk bayangan yang bersifat maya, tegak, diperbesar ketika benda berada di ruang satu. Hubungan antara titik focus dan jarak benda dapat dituliskan dalam bentuk:

Dimana:

f : titik focus (cm)

Su : jarak benda ke lensa (cm) S’ : jarak bayangan ke lensa (cm)

2. Tujuan Praktikum

Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum adalah :

1. Mengetahui sifat-sifat bayangan yang dihasilkan. 2. Menentukan jarak fokus lensa gabungan.

3. Tinjauan pustaka

Sifat sebuah lensa adalah jika sebuah bekas cahaya yang sejajar dengan sumbu melalui lensa itu, maka berkas cahaya itu berkumpul ke sebuah titik fokus dan membentuk sebuah bayangan nyata dititik tersebut. Lensa seperti ini dinamakan lensa konvergen (lensa cembung). Demikian juga, cahaya yang melalui titik fokus F1 muncul keluar dari lensa itu sebagai seberkas cahaya paralel. Titik F1 dan F2 dinamakan titik fokus pertama dan titik fokus kedua.

Sifat sebuah lensa lainnya adalah jika berkas cahaya paralel masuk pada sebuah lensa akan berpencar setelah refraksi, lensa seperti ini dinamakan lensa divergen (lensa cekung). Panjang fokus dari sebuah lensa divergen adalah sebuah kuantitas negatif. Titik fokus kedua F2 dari sebuah lensa negatif adalah titik dinama cahaya yang pada mulanya paralel dengan sumber muncul berpencar setelah refraksi.

Suatu lensa gabungan merupakan gabungan dari dua atau lebih lensa dengan sumbu utamanya berhimpit dan disusun berdekatan satu sama lain sehingga tidak jarak antara lensa yang satu dengan lensa yang lain (d=0). Lensa (l) dan lensa (2) digabung dengan sumbu utama berhimpit tanpa ada jarak antara keduanya (d=0).

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan dan minimal salah satu permukaannya itu merupakan bidang lengkung. Lensa tidak harus terbuat dari kaca yang penting ia merupakan benda bening (tembus cahaya) sehingga memungkinkan terjadinya pembiasan cahaya. lensa digunakan disetiap ujung pada ujung benda untuk membawa berkas cahaya secara paralel dan pada ujng pengamat.

Cahaya merupakan suatu gejala gelombang elektromagnet. Akibat sifatnya yang dapat menjalar, cahaya sering ditinjau berdasarkan perubahan-perubahan yang terjadi bila dalam penjalarannya mengalami perubahan-perubahan medium. Cahaya hanya menjalar sebagai gelombang tranversal dengan dua macam komponen getar, yaitu komponen medan listrik dan kompnen medan imbas magnet. Olehnya karenanya keadaan tersebut turut diamati secara eksperimental.

Pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan cahaya, yang terjadi karena cahaya melewati batas medium yang berbeda indeks biasnya. Banyak kejadian sehari-hari yang dapat dijelaskan dengan konsep pembiasan, seperti dasar bak mandi yang berisi air terlihat lebih dangkal, ikan-ikan dan karang dipantai terlihat lebih jelas dari atas perahu, dan sebagainya. Ada dua jenis lensa yaitu lensa cembung atau lensa positif dan lensa cekung atau lensa negatif.

 Bentuk dan Sifat Lensa Cembung (Positif)

Lensa cembung adalah lensa yang permukaan lengkungnya menghadap keluar dan bersifat mengumpulkan sinar atau konvergen. Pada lensa cembung terjadi 3 sinar istimewa yaitu :

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa, dibiaskan melalui titik fokus.

2. Sinar datang melalui titik fokus, dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui titik pusat optik, tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Lensa cembung terdiri dari 3 macam yaitu :

1) Lensa bikonveks (cembung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cembung.

2) Lensa plankonveks (cembung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu

cembung dan yang lain datar.

3) Lensa konkaf konveks (meniskus cembung/cembung cekung) yaitu lensa yang permukaannya satu cembung yang lainnya cekung.

Lensa cembung bersifat konvergen atau mengumpulkan cahaya. Titik dimanacahaya mengumpul disebut titik fokus.

 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung

Setiap lensa mempunyai dua buah titik fokus di sebelah kiri dan kanannya, tetapi ke dua jarak fokus ke lensanya sama. Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cembung di bawah ini:

SU : sumbu utama

O : titik pusat optik lensa

f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa. O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa. R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.

I, II, III : nomor ruang untuk meletakkan benda (I), (II), (III), (IV) : nomor ruang untuk bayangan benda 1) Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung

a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan melalui titi api (fokus/f);

b. Sinar datang melalui titik api (f) akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU);

c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan melainkanditeruskan.

Sebenarnya, dua dari tiga berkas cahaya ini sudah cukup untuk mencari lokasititik bayangannya, yang merupakan titik perpotongannya. Penggambaran yangketiga dapat digunakan untuk memeriksa.

Lensa cembung mempunyai sifat seperti cermin cekung. Oleh karena itu

bayangan yang dibentukpun hampir sama, yaitu :

- Bayangan nyata, terjadi dari perpotongan sinar-sinar bias yang mengumpul.

Bayangan nyata pada lensa cembung terjadi jika benda teletak di ruang II dan III.

- Bayangan maya, terjadi dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias yang divergen (menyebar). Bayangan maya pada lensa cembung terjadi jika benda terletak di ruang I. 2) Pembentukan bayangan pada lensa cembung dan

sifat bayangannya

a. Benda terletak lebih jauh dari dua jarak fokus (di ruang III)

Sifat bayangan yang terjadi : - nyata (dibelakang lensa) - terbalik

- di ruang (II)

- diperkecil (dari III ke (II))

 Bentuk dan Sifat Lensa Cekung

Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis dari bagiantepinya. Lensa cekung terdiri dari 3 macam yaitu :

1) Lensa bikonkaf (cekung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cekung.

2) Lensa plankonkaf (cekung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu cekungdan yang lain datar.

3) Lensa konveks konkaf (meniskus cekung/cekung cembung) yaitu lensa yang

permukaannya satu cekung yang lainnya cembung.

Lensa cekung bersifat divergen atau menyebarkan cahaya.

 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung

Lensa cekung bersifat seperti cermin cembung. Oleh karena itu, lensa cekungmempunyai titik api (fokus) yang dinyatakan dengan negatif. Agar lebih mudahmemahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagianlensa cekung di bawah ini:

SU : sumbu utama

O : titik pusat optik lensa f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa.

O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa. R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.

 Pembiasan Pada Permukaan Cembung

Pada peristiwa pembiasan, cahaya yang menumbuk permukaan akan diteruskan (ditransmisikan) menembus permukaan pemantul (refraktor) sehingga daerah medium kedua (tempat cahaya dibiaskan) selalu dilalui cahaya. Oleh karena itu, pada peristiwa pembiasan daerah ini didefinsikan sebagai daerah nyata bagi bayangan. Sebaliknya, jika

bayangan terletak di daerah sinar datang berasal, maka bayangan dikatakan dalam daerah maya. Berdasarkan pada definisi daerah nyata dan maya, maka dibuat perjanjian tanda sebagai berikut:

a. Jarak bayangan S’ bertanda (+) jika bayangan terletak pada daerah nyata (sisi R), yaitu tempat sinar bias berada. Sebaliknya, bayangan S’ bertanda (-) , jika bayangan terletak pada daerah maya (sisi V), yaitu tempat sinar datang berada.

b. Jari-jari kelengkungan permukaan cembung didefinsikan bertanda (+) karena titik pusat kelengkungannya berada dalam daerah nyata (sisi R), yaitu tempat sinar bias berada.

Untuk menentukan jarak bayangan dari benda pada permukaan cembung digunakan persamaan berikut :

dimana :

n1 : indeks bias medium 1 n2 : indeks bias medium 2 S : Jarak benda

S’ : Jarak bayangan

R : Jari-jari kelengkungan permukaan cembung

 Pembiasan Pada Permukaan Cekung

Sama halnya dengan perjanjian tanda dengan pembiasan pada permukaan cembung, maka pada pembiasan permukaan cekung pun, terdapat perjanijan tanda, diantaranya:

a. Jarak bayangan S’ bertanda (+) jika bayangan terletak pada daerah nyata (sisi R), yaitu tempat sinar bias

berada. Sebaliknya, bayangan S’ bertanda (-) , jika bayangan terletak pada daerah maya (sisi V), yaitu tempat sinar datang berada.

b. Jari-jari kelengkungan permukaan cembung didefinsikan bertanda (-) karena titik pusat kelengkungannya berada dalam daerah maya (sisi V), yaitu tempat sinar datang berada.

Untuk menentukan jarak bayangan dari benda pada permukaan cekung digunakan persamaan berikut :

dimana :

n1 : indeks bias medium 1 n2 : indeks bias medium 2 S : Jarak benda S’ : Jarak bayangan

R : Jari-jari kelengkungan permukaan cembung

 Kekuatan (Daya) Lensa

Kekuatan lensa atau daya lensa adalah kemampuan suatu lensa untuk memusatkan/mengumpulkan atau menyebarkan berkas sinar yang diterimanya. Besarnya daya (P) lensa berkebalikan dengan jarak titik apinya (fokus). Semakinkecil fokus semakin besar daya lensanya.

Keterangan :

P = daya lensa, satuannya dioptri f = jarak titik api, satuannya meter (m)

4. Alat dan Bahan (fungsinya)

Alat-alat yang dipergunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Lampu 18 Watt 1 buah

Berfungsi untuk menyinari benda percobaan. 2. Rel presisi 2 buah

Berfungsi untuk meletakkan benda dan lensa serta untuk menentukan jarak benda dan jarak bayangan dengan lensa.

3. Penyambung rel presisi 3 buah

Berfungsi untuk menyambung rel presisi dengan rel presisi yang satunya.

4. Pemegangan kotak cahaya

Berfungsi sebagaitempatdiletakannyalampu 18 watt. 5. Catu daya 1 buah (DC)

Berfungsi sebagai pengontrol kestabilan tegangan output dengan merubah-rubah lebar pulsa untuk menyaklarkan transistor penyaklar.

6. Kabel penghubung warna merah 1 buah dan warna hitam 1 buah

Berfungsi untuk percobaan rangkaian hambatan listrik.

7. Lensa cembung 2 buah

Berfungsi untuk Memahami sifat bayangan yang dibentuk lensa cembung.

8. Tumpakan berpenjepit 4 buah

Berfungsi Untuk meletakan kereta direl presisi. 9. Diafragma anak panah 1 buah

Berfungsi untuk mencegah over exposure pada saat memotret benda dekat (macro).

10. Layar 1 buah.

5. Prosedur Praktikum

1. Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan (konsultasikan dengan dosen pengasuh atau asisten).

2. Susun rangkaian seperti gambaran dibawah ini :

3. Hidupkan catu daya, berikan tegangan 12 Volt. 4. Tentukan jarak antara benda ke lensa L1 (S1).

5. Geser-geser L2 dan layar untuk mendapatkan bayangan pada layar.

6. Ukur jarak lensa L1 ke L2 (S). 7. Ukur jarak lensa L2 ke layar (S2’).

6. Hasil dan Pembahasan  Hasil d=0 F1=50 mm= 5 cm F2=100 mm =10 cm 1 F_gab = 1 F₁ + 1 F₂ = 1 5+ 1 10 = 3,3 cm No Jarak fokus Lensa (f) S1 S S2’ S1+ S2’ S1.S2’ Fgab Fgab2 1 F1=50 mm = 5cm F2=100 mm =10 cm 4cm 0 cm 16 cm 20 cm 64 cm 3,2 cm 10,24 cm 2 6cm 0 cm 12 cm 18 cm 72 cm 4 cm 16 cm 3 8cm 0 cm 7 cm 15 cm 56 cm 3,7 cm 13,69 cm

4 10c m 0 cm 5,5 cm 15,5 cm 55 cm 3,5 cm 12,25 cm 5 12c m 0 cm 5 cm 17 cm 60 cm 3,5 cm 12,25 cm ∑ Fgab= 17,9 cm ∑ Fgab2₌ 64,43 cm Fgab = ∑ F gab_n =17,9 5 = 3,58 cm ΔF =

√

∑ F gab2−n . F gab2 n(n−1) =

√

64,43−5 .(3,58)2 5(5−1) =

√

64,43−5 .(12,81) 20 =

√

761,,29 20 =

√

38,06 = 6,169 cm  Pembahasan

Sifat sebuah lensaadalah jika sebuah berkas cahaya yang sejajar dengan sumbu melalui lensa itu ,maka berkas cahaya itu berkumpul ke sebuah titik fokus dan membentuk sebuah bayangan nyata di titik tersebut.

Ruang I berkisar 0-3,33 cm Ruang II berkisar 3,33-6,66 cm Ruang III berkisar > 6,66 cm

Lensa seperti ini di namakan lensa konvarge ( lensa cembung ). Demikian juga cahaya melalui titik fokus F1 muncul kemer dari lensa seperti ini dinama kan lensa ( cembung ). Demikian juga, cahaya yang melalui tiik fokus F1 muncul keluar dari lensa itu sebagai serbekas lensa paralel. Titik F1 dan F2 dinamakan titik fokus pertama dan kedua.

Sifat sebuah lensa lainnya adalah jenis berkas caya paralel masuk pada sebuah lensa akan berpencar setelah refraksi, lensa seperti ini di namakan lensa difergen ( lensa cekung ). Panjang fokus dari sebuah lensa difergen adalah sebuah kuantitas negatif . titik fokus kedua F2 dari sebuah lensa negatif adalah titik di namakan cahaya yang pada mulanya paralel dengan sumber muncul berpencar setelah refresi cahaya yang masuk mengumpul

menuju titik fokus pertama F1, muncul keluar dari lensa paralel dengan sumbuhnya. Fgab = 1 S 1 + 1 S 2 1. Sifat bayangan :  Maya  Terbalik  Diperbesar

Ruang benda yang di pakai adalah ruang II dan III, hal ini di kanarkan benda berada di ruang II maka bayangan berada di ruang III.

Dari hasil analisa data, diperoleh bahwa focus lensa gabungan yaitu dimulai dari 3,3cm. Dari hasil pengamatan bisa dilihat bayangan yang terbentuk adalah nyata, terbalik, diperbesar. Pada percobaan 2,3,4,dan 5, untuk lensa gabungan.

7. Kesimpulan

Setelah melakukan praktikum mengenai pembiasan cahaya pada lensa gabungan, pada saat benda di letakkan pada ruang II maka bayangan benda akan berada di ruang II dan saat benda di letakkan pada ruang III maka benda berada pada ruang II dan pada saat benda di letakkan pada ruang II dan bayangan benda berada pada ruang I itu di krenakan adanya kesalah dalam melakukan praktikum baik kesalahan karena alat ataupun kesalahan pengamat. Bayangan yang akan di hasilkan oleh benda bersifat nyata, terbalik, dan di perbesar.

Giancoli.D.C. 2001. Fisika. Jilid 2. Edisi Kelima. Erlangga : Jakarta

Halliday & resnick. 1985. Fisika. Jilid 2. Erlangga : Jakarta

Surya, Yohannes, M.Sc.,PhD. 1997. Olimpiade Fisika Jilid 2. Primatika

Cipta Ilmu : Jakarta

Sutrisno. 1985. Fisika. Jilid 2. ITB : Bandung

Young & freedman. 2002. Sears dan Zemansky. Fisika Universitas. Jilid 2. Edisi Kesepuluh. Erlangga : Jakarta

Evaluasi

1 Tiga lensa tipis,masing-masing dengan panjang fokus sebesar 4 cm dijajarkan pada sebuah sumbu bersama,lensa-lensa yang berdekatan terpisah sejauh 52 cm. Carilah posisi dari bayangan sebuah benda kecil pada sumbu itu yang diletakkan pada jarak 80 cm,disebelah kiri dari lensa pertama dan lukiskan bayangan akhirnya

2 Buktikan persamaan pembuat lensa berikut : 1/f=(n-1)[1/R1– 1/R2]

Jawaban: 1.

2.

Sebuah benda AB diletakkan pada jarak s1 dari kedua lensa itu pembiasan pada lensa(1) membentuk bayangan A’B’pada jarak s1.bagi lensa (2) bayangan A’ B’ merupakan benda yang jaraknya –s2 dari lensa (tanda minus karena benda dibelakang lensa)”benda” ini lalu dibiaskan oleh lensa (2) sehingga terbentuk bayangan A’ B’ pada jarak s’ 2 dari lensa itu.dengan menggunakan persamaan pembuat lensa kita dapatkan: