o1 - lensa - labdasar dan sentral UNAND

LISTRIK DAN OPTIK
O1 - LENSA
TUJUAN
1. Mengamati dan memahami sifat pembiasan cahaya pada lensa
2. Mengukur jarak fokus dari lensa positif dan lensa negatif
3. Mengamati cacat bayangan (aberasi) dan penyebabnya.
I. LANDASAN TEORI
Secara umum lensa dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : lensa cembung dan lensa cekung. Pada lensa cekung
cahaya yang sejajar dan dekat dengan sumbu optik (paraksial) dibiaskan menyebar seakan-akan berasal dari
suatu titik fokus maya di belakang lensa oleh sebab itu lensa cekung dikatakan bersifat divergen. Sedangkan
pada lensa cembung cahaya paraksial dibiaskan menuju ke titik fokus nyata di depan lensa sehingga lensa
cembung dikatakan bersifat konvergen. Jarak antara lensa dengan titik fokusnya dinamakan jarak fokus. Bila
sebuah benda (obyek) ditempatkan sejauh o dari lensa tipis yang mempunyai jarak fokus f, akan dihasilkan
bayangan yang terletak sejauh i dari lensa yang memenuhi persamaan Gauss. 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.
A. Menentukan jarak fokus lensa positif (konvergen)
A. 1 Bayangan diperbesar
.Hubungan antara jarak fokus lensa f, jarak benda S, dan jarak bayangan SI diperoleh dari optik geometris.
Tiga berkas cahaya utama, sinar fokus, sinar paralel dan sinar pusat terlihat pada Gambar 1 :
d
SI
S
H
HI
Gambar 1 : Arah jalannya tiga berkas cahaya pada lensa
Sebuah benda H diletakan disebelah kiri lensa positif dan bayangan sejati H1 yang terbentuk sebelah
kanan dapat diamati pada layar
Berdasarkan hukum kesamaan segitiga, dengan H1 adalah besar bayangan dan H besar objek
=
Laboratorium Fisika Dasar – UNAND
dan
=
23
LISTRIK DAN OPTIK
Maka diperoleh persamaan lensa :
1
=
1
1
+ 1
=
.
+
1
1
Jika m pembesaran bayangan ( perbandingan tinggi H dengan H1 ) ke lensa dan d jarak antara benda ke
bayangan (layar) , maka jarak fokus lensa f dapat ditentukan dari persamaan :
f =
( S1) 2
md
……………………………………………………………….. ( 1 )
Jarak fokus f juga ditentukan dengan persamaan :
f
=
S1
1+m
……………………………………………………………….. ( 2 )
Dimana S1 adalah jarak bayangan (layar) terhadap lensa (gambar 1) dan m pembesaran bayangan .
A. 2 Bayangan diperkecil
Dalam kasus jarak d yang sama antara objek dan bayangan (posisi I) diperoleh bayangan diperbesar, kita
dapat merubah posisi dari lensa sehingga jarak objek dan bayangan berubah (posisi II) hingga diperoleh
bayangan yang jelas namun diperkecil seperti terlihat dari Gambar 2.
H
H11
H1
Gambar 2 : Menentukan jarak fokus metode Bessel
Bila S = SII ( jarak objek pada posisi I = jarak bayangan pada posisi II) dan karena S = SII. Sedangkan
diketahui S + S1 = d dan S + S1 = e, maka diperoleh hubungan :
Sedangkan
1
1
( + )
2
( − )
Bila disubtitusikan ke persamaan (1), maka akan diperoleh :
=
……………………………………………………. ( 3 )
Laboratorium Fisika Dasar – UNAND
24
LISTRIK DAN OPTIK
B. Menentukan jarak fokus ( f ) lensa negative (divergen)
Gambar 3 : Menetukan fokus lensa negatif dengan bantuan lensa positif
Dengan pertolongan lensa positif dapat dibuat sebuah bayangan benda pada layar seperti gambar (3 )
Tempatkan lensa negative yang akan ditentukan jarak fokusnya diantara lensa positif dan layar. Bayangan
pada layar oleh lensa positif merupakan benda dari lensa negatif. Jarak antara lensa negative dan layar ( I )
adalah S. geser-geserkan
geserkan layar sehingga terbentuk bayangan yang jelas pada layar , maka jarak layar ( II
)dengan lensa negative dalam hal ini adalah S’.
Jarak fokus lensa negative dapat ditentukan
ditentu
dengan persamaan :
=
.
……………………………………………………….. ( 4 )
II. PROSEDUR KERJA
II.1 Alat dan Bahan
1. Meja optis 100 cm
2. Lensa positif dan negatif
3. Celah bentuk mata panah
4. Lampu filamen 100 watt
5. Cermin
II.2 Cara Kerja
A. Menentukan Jarak Fokus Lensa Positif
1. Pembesaran
1. Susun alat seperti pada Gambar 1!
2. Ukur tinggi benda yang berada dekat lampu
3. Atur jarak sumber cahaya terhadap layar (S
( + S1 lebih dari 100 cm)
4. Ukurlah dan Catat posisi benda ke layar.
5. Geser-geserkan
geserkan lensa hingga didapat bayangan diperbesar pada layar
6. lalu catat posisi lensa. Dan ukurlah tinggi bayangan pada layar .
7. hitunglah jarak fokus lensa dengan menggunakan rumus ( 1 ) dan ( 2 )).
8. Ulangi 3 kali untuk mendapat variasi data
2. Pengecilan ( Metode
Metod Bessel)
1. Berdasarkan percobaan A,
A, gerakkan lensa (ke depan dan ke belakang) sepanjang sumbu
utama antara objek dan bayangan sehingga diperoleh
diperoleh bayangan yang diperkecil (lihat
Gambar 2)
2. Ukurlah dan catat posisi lensa yang memberikan bayangan yang diperkec
diperkecil. Tentukan
jarak lensa pembesaran dan pengecilan (e).
(
3. Ulangi untuk jarak d yang berbeda (minimal lima kali)
4. Fokus lensa dapat
dapa ditentukan dengan persamaan (3)
Laboratorium Fisika Dasar – UNAND
25
LISTRIK DAN OPTIK
B. Menentukan Fokus Lensa Negatif
1. Bentuklah bayangan jelas dengan menggunakan bantuan lensa positif seperti pada Gbr.
Gbr.3.
2. Catat posisi objek lensa dan layar!
3. Letakkan lensa negatif antara lensa positif dan layar. Sehingga bayangan yang ada pada layar
tadi jadi buram
4. Ukurlah jarak antara lensa negative dan layar ( I ) sebagai S
Gambar 3 : Menetukan
Menetukan fokus lensa negatif dengan bantuan lensa positif
5. Geser layar sehingga terbentuk bayangan yang jelas pada layar.
6. Ukurlah jarak antara lensa negative dan layar ( II ) sebagai S’
7. Tentukan jarak fokus lensa dengan persamaan (4)
PERTANYAAN
1. Untuk masing-masing
masing lensa, lukiskan jalan cahaya dari sebuah benda di depan lensa!
2. Buktikan Persamaan (1) dan Persamaan (2)!
(2
3. Sebutkan macam-macam
macam aberasi pada lensa dan adakah pengaruhnya dalam penentuan fokus lensa?
Jelaskan!
4. Bagaimana hubungan antara perbesaran
perbesaran bayangan dengan jarak fokus lensa dan jarak benda?
5. Buat bagan data pengamatan!
EVALUASI
1. Buatlah grafik antara (S-S
S1) terhadap (S + S1) dan hitung jarak fokus dan kuat lensa!
2. Hitung jarak fokus lensa serta kuat lensanya dengan metode A1, A2
3. Cari fokus lensa gabungan dengan Persamaan (1) dan Persamaan (2) dengan memakai fokus lensa
yang didapat dari no. 2!
4. Dari metode A1 dan A2
5. Mengapa jarak antara lensa negatif dengan cermin pada percobaan B merupakan fokus lensa negatif?
6. Buatlah analisis dan berii kesimpulan dari percobaan!
Laboratorium Fisika Dasar – UNAND
26