Materi Fisika, Lensa Cekung

Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar. Lensa cekung memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

• Sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa cekung seolah-olah berasal dari titik fokus.
• Sinar-sinar yang menuju titik fokus dibiaskan oleh lensa cekung sejajar sumbu utama.
• Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

 

Sifat-sifat di atas berlaku hanya bagi lensa tipis dan sinar-sinar merupakan sinar paralax.

 

Gambar 1. Sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa cekung seolah-olah berasal dari titik fokus.

 

Gambar 2. Sinar-sinar yang menuju titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.

 

Gambar 3. Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) diteruskan tanpa dibiaskan.

 Titik Fokus Lensa Cekung

Titik fokus lensa cekung dapat ditentukan dengan suatu rumus yang disebut rumus pembuat 

lensa (lens maker equation) seperti tertulis di bawah ini:

 

di mana :

• f = jarak titik fokus lensa cekung.
• n = indeks bias lensa.
• R₁= radius kelengkungan permukaan 1 lensa.
• R₂= radius kelengkungan permukaan 2 lensa.

 

Cara menentukan nilai R₁ dan R₂ apakah positif atau negatif dapat dilihat pada aturan lensa. Berapapun nilai R₁ dan R₂ titik fokus dari lensa cekung selalu negatif.

Contoh soal :

1. Suatu lensa cekung-cekung memiliki indeks bias 1.5, radius permukaan 1 (R₁) = 5 cm, dan radius permukaan 2 (R₂) = 5 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa cekung-cekung berarti R₁ bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex), sementara R₂ bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex). Dengan demikian

2. Suatu lensa cekung-datar memiliki indeks bias 1.5, radius permukaan 1 (R₁) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa cekung-datar berarti R₁ bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex), sementara R₂ bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian

3. Suatu lensa datar-cekung memiliki indeks bias 1.5, radius permukaan 2 (R₂) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa datar-cekung berarti R₂ bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex), sementara R₁ bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian

Perhatikan dari contoh-contoh di atas bahwa titik fokus lensa cekung selalu negatif sekalipun nilai R₁ atau R₂ bisa positif atau negatif.

Kekuatan Lensa Cekung

Kekuatan lensa adalah besarnya ukuran suatu lensa membelokkan sinar yang datang padanya.

Dengan demikian semakin besar kekuatan suatu lensa maka sudut bias yang dihasilkan semakin besar. Sebaliknya semakin kecil kekuatan suatu lensa maka sudut bias yang dihasilkan semakin kecil.

 

Sekarang perhatikan gambar-gambar di bawah ini :

Gambar 1.

Gambar 2.

Gambar 3.

Angka (1) pada gambar-gambar di atas menunjuk pada sinar utama (1) yakni sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama. Gambar (1) memiliki titik fokus paling panjang dan gambar (3) memiliki titik fokus paling pendek. Perhatikan bahwa sinar utama (1) dibiaskan dengan sudut bias paling kecil pada gambar (1), dan dengan sudut bias paling besar pada gambar (3). Dengan demikian dapat kita ambil kesimpulan bahwa lensa dengan jarak titik fokus kecil akan memberikan sudut bias yang besar atau dengan kata lain memiliki kekuatan yang besar. Sebaliknya lensa dengan jarak titik fokus besar akan memberikan sudut bias yang kecil atau dengan kata lain memiliki kekuatan yang kecil.

Lensa dengan kekuatan yang besar bukan berarti akan menghasilkan bayangan dengan perbesaran yang lebih besar dibandingkan lensa dengan kekuatan kecil. Kekuatan di sini adalah ukuran besarnya sudut bias yang dihasilkan oleh lensa.

Contoh Soal

Dua buah lensa masing-masing memiliki jarak titik fokus -20 cm dan -30 cm. Manakah lensa yang memiliki kekuatan yang lebih besar?

Jawab

Karena lensa pertama memiliki jarak titik fokus yang lebih kecil maka lensa pertama yang memiliki kekuatan yang lebih besar.

Rumus Kekuatan Lensa

Rumus kekuatan lensa (berbanding terbalik dengan jarak titik fokus) adalah :

f dalam satuan m, dan P dalam satuan dioptri.

 

Setelah anda melihat gambar-gambar di atas atau setelah mencoba percobaan (3) pada simulasi 2 maka tampak jelas bahwa kekuatan lensa berbanding terbalik dengan jarak titik fokusnya. Rumus di atas hanya berlaku bila satuan f dinyatakan dalam m.

Contoh Soal :

Suatu lensa cekung memiliki jarak titik fokus 25 cm, berapakah kekuatan lensa tersebut?

Jawab

f= -25 cm atau -0.25 m. Dengan demikian

P=1/f

P= 1/(-0.25)

P= -4 dioptri.

Materi Fisika, Lensa Cembung

Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar. Lensa cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

• Sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa cembung melewati titik fokus.
• Sinar-sinar yang datang dari titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.
• Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

Sifat-sifat di atas berlaku hanya bagi lensa tipis dan sinar-sinar merupakan sinar paralax.

Perhatikan gambar-gambar di bawah ini :

Gambar 1. Sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa cembung melewati titik fokus

Gambar 2. Sinar-sinar yang berasal dari titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama

Gambar 3. Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) akan diteruskan tanpa dibiaskan.

 Titik Fokus Lensa Cembung

Titik fokus lensa cembung dapat ditentukan dengan suatu rumus yang disebut rumus pembuat lensa (lens maker equation) seperti tertulis di bawah ini:

di mana :

• f = jarak titik fokus lensa cembung.
• n = indeks bias lensa.
• R₁= radius kelengkungan permukaan 1 lensa.
• R₂= radius kelengkungan permukaan 2 lensa.

  

Cara menentukan nilai R₁ dan R₂ apakah positif atau negatif dapat dilihat pada aturan lensa. Berapapun nilai R₁ dan R₂ titik fokus dari lensa cembung selalu positif.

Contoh soal :

1.Suatu lensa cembung-cembung memiliki indeks bias 1.5, radius permukaan 1 (R₁) = 5 cm, dan radius permukaan 2 (R₂) = 5 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa cembung-cembung berarti R₁ bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex), sementara R₂ bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex). Dengan demikian

2. Suatu lensa cembung-datar memiliki indeks bias 1.5, radius permukaan 1 (R₁) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa cembung-datar berarti R₁ bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex), sementara R₂ bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian

3. Suatu lensa datar-cembung memiliki indeks bias 1.5, radius permukaan 2 (R₂) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa datar-cembung berarti R₂ bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex), sementara R₁ bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian

Perhatikan dari contoh-contoh di atas bahwa titik fokus lensa cembung selalu positif sekalipun nilai R₁ atau R₂ bisa positif atau negatif.

Kekuatan Lensa Cembung

Kekuatan lensa adalah besarnya ukuran suatu lensa membelokkan sinar yang datang padanya.

Dengan demikian semakin besar kekuatan suatu lensa maka sudut bias yang dihasilkan semakin besar. Sebaliknya semakin kecil kekuatan suatu lensa maka sudut bias yang dihasilkan semakin kecil.

 

Sekarang perhatikan gambar-gambar di bawah ini :

 

Gambar 1.

Gambar 2.

Gambar 3.

Angka (1) pada gambar-gambar di atas menunjuk pada sinar utama (1) yakni sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama. Gambar (1) memiliki titik fokus paling panjang dan gambar (3) memiliki titik fokus paling pendek. Perhatikan bahwa sinar utama (1) dibiaskan dengan sudut bias paling kecil pada gambar (1), dan dengan sudut bias paling besar pada gambar (3). Dengan demikian dapat kita ambil kesimpulan bahwa lensa dengan jarak titik fokus kecil akan memberikan sudut bias yang besar atau dengan kata lain memiliki kekuatan yang besar. Sebaliknya lensa dengan jarak titik fokus besar akan memberikan sudut bias yang kecil atau dengan kata lain memiliki kekuatan yang kecil.

Lensa dengan kekuatan yang besar bukan berarti akan menghasilkan bayangan dengan perbesaran yang lebih besar dibandingkan lensa dengan kekuatan kecil. Kekuatan di sini adalah ukuran besarnya sudut bias yang dihasilkan oleh lensa.

Contoh Soal

Dua buah lensa masing-masing memiliki jarak titik fokus 20 cm dan 30 cm. Manakah lensa yang memiliki kekuatan yang lebih besar ?

Jawab

Karena lensa pertama memiliki jarak titik fokus yang lebih kecil maka lensa pertama yang memiliki kekuatan yang lebih besar.

Rumus Kekuatan Lensa

Rumus kekuatan lensa (berbanding terbalik dengan jarak titik fokus) adalah :

f dalam satuan m, dan P dalam satuan dioptri.

 

Setelah anda melihat gambar-gambar di atas atau setelah mencoba percobaan (3) pada simulasi 2 maka tampak jelas bahwa kekuatan lensa berbanding terbalik dengan jarak titik fokusnya. Rumus di atas hanya berlaku bila satuan f dinyatakan dalam m.

Contoh Soal :

Suatu lensa cembung memiliki jarak titik fokus 50 cm, berapakah kekuatan lensa tersebut ?

Jawab

f= 50 cm atau 0.5 m. Dengan demikian

P=1/f

P= 1/0.5

P= 2 dioptri.

 

Materi Fisika, Lensa

Lensa adalah peralatan sangat penting dalam kehidupan manusia. Mikroskop menggunakan susunan lensa untuk melihat jasad-jasad renik yang tak terlihat oleh mata telanjang. Kamera menggunakan susunan lensa agar dapat merekam obyek dalam film. Teleskop juga memanfaatkan lensa untuk melihat bintang-bintang yang jaraknya jutaan tahun cahaya dari bumi.

Kamera adalah salah peralatan optik yang menggunakan lensa



Teleskop juga menggunakan lensa untuk digunakan melihat benda-benda langit

 

 

Defenisi Lensa

Lensa adalah material transparan (umumnya terbuat dari kaca atau plastik) yang memiliki dua permukaan ( salah satu atau keduanya memiliki permukaan melengkung) sehingga dapat membelokkan sinar yang melewatinya.

Ada 2 jenis lensa yakni : lensa cembung dan lensa cekung. Ciri-ciri suatu lensa cembung :

• bagian tengah lensa lebih tebal dibandingkan bagian tepinya.
• bersifat mengumpulkan sinar.
• titik fokusnya bernilai positif.

Sementara ciri-ciri lensa cekung :

• bagian tengah lensa lebih tipis dibandingkan bagian tepinya.
• bersifat menyebarkan sinar.

titik fokusnya bernilai negatif.
 

Umumnya lengkung permukaan lensa mengikuti persamaan lingkaran sehingga letak titik fokus dapat ditentukan dengan mudah. Bayangan yang tajam dapat diperoleh dengan mudah dengan lensa semacam ini.

Lengkung permukaan yang tidak mengikuti persamaan lingkaran tentu saja tetap dapat membelokkan sinar; hanya saja letak titik fokusnya tidak menentu dan akibatnya bayangan yang terbentuk tidak tajam.
Berikut ini adalah contoh-contoh lensa cembung :

(1)	(2)	(3)	(4)

Perhatikan bagian tengah lensa lebih tebal daripada bagian tepinya !
Lensa (1) disebut lensa cembung-cembung(bi-convex), lensa (2) disebut lensa cembung-datar(convex-plano), lensa (3) disebut lensa datar-cembung(plano-convex), dan lensa (4) disebut lensa cembung-cekung(convex-concave).

Contoh-contoh lensa cekung :

(5)	(6)	(7)	(8)

Perhatikan bagian tengah lensa lebih tipis daripada bagian tepinya !
Lensa (4) disebut lensa cekung-cekung(bi-concave), lensa (2) disebut lensa cekung-datar(concave-plano), lensa (3) disebut lensa datar-cekung(plano-concave), dan lensa (4) disebut lensa cekung-cembung(concave-convex). 

 

Bagian-bagian Lensa

 

Lensa selalu memiliki 2 permukaan. Permukaan lensa dapat berupa suatu busur lingkaranatau suatu bidang datar. Permukaan lensa yang berupa suatu busur lingkaran tentu saja mengikuti persamaan lingkaran dan memiliki radius kelengkungan (R).

Gambar di bawah ini adalah gambar suatu lensa cembung-cembung dengan bagian-bagiannya.

Bagian-bagian dari suatu lensa cembung-cembung

Bagian-bagian suatu lensa :

• V : pusat lensa (vertex).
• R₁ : radius kelengkungan permukaan 1.
• R₂ : radius kelengkungan permukaan 2.
• C₁ : pusat kelengkungan permukaan 1.
• C₂ : pusat kelengkungan permukaan 2.
• F₁ : titik fokus 1.
• F₂ : titik fokus 2.

 

Lensa yang memiliki permukaan datar dianggap memiliki radius kelengkungan yang besarnya tak terhingga. Titik pusat permukaan tersebut berada di titik tak berhingga. Lensa cembung-datar seperti contoh di bawah ini memiliki R₂ yang besarnya tak berhingga.

Lensa cembung-datar memiliki R₂ yang tak berhingga

Aturan dalam menentukan besarnya radius kelengkungan

Nilai radius kelengkungan suatu lensa dapat bernilai positif, negatif, atau tak berhingga. Berikut ini aturan untuk menentukan nilai radius kelengkungan (diasumsikan bahwa sinar datang dari arah kiri):

• Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kanan vertex memiliki R positif.
• Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kiri vertex memiliki R negatif.
• Permukaan datar memiliki R tak berhingga.

Dengan aturan ini maka lensa cembung-cembung memiliki R₁ positif dan R₂ negatif; lensa cembung-datar memiliki R₁ positif dan R₂ tak berhingga. Lensa cekung-cekung di bawah ini memiliki R₁ negatif dan R₂ positif.

Lensa cembung-datar memiliki R₁ negatif dan R₂ positif

Bagaimana jika arah sinar diasumsikan dari arah kanan ?