Lensa

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Kamera,

mikroskop,

teropong,

teleskop,

lup,

dan

lainnya merupakan peralatan optik yang dari tahun ke tahun semakin canggih dan alat-alat tersebut sudah tidak asing bagi kita. Kesemua alat tesebut menggunakan lensa yaitu

zat

optis

yang

dibatasi

oleh

dua

permukaan

lengkung atau salah satu permukaannya datar. Untuk

mendapatkan

hasil

bayangan

yang

kita

harapkan, kita harus mengetahui segala sesuatu mengenai lensa, seperti fokus dari lensa yang digunakan, jarijari kelengkunagn bidang lensa, bentuk (jenis) lensa, indeks bias lensa dan lain-lain.

Karena lensa adalah

salah satu bagian terpenting dalam optik, maka perlu dikaji. Untuk itulah percobaan ini dilakukan. I.2

Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari percobaan ini adalah :

α

a. Menentukan jarak titik api lensa. b. Menentukan

jari-jari kelengkungan bidang lensa.

c. Menentukan indeks bias lensa dan zat cair. I.3

Permasalahan Permasalahan yang akan dipecahkan dalam percobaan ini adalah : a. Bagaimana menentukan jarak titik api lensa. b. Bagaimana menghitung jari-jari kelengkungan kedua bidang setiap lensa. c. Bagaimana menghitung indeks bias lensa d. Bagaimana menghitung indeks bias air e. Menarik kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan

1

I.4

Sistematika Laporan Laporan ini disusun dengan menggunakan sistematika laporan sebagai berikut : Bab I yaitu Pendahuluan yang terdiri

dari

permasalahan,

latar dan

belakang,

sistematika

tujuan

laporan.

Bab

percobaan, II

Dasar

teori yang menjadi dasar atas dilaksanakannya percobaan ini, Bab III Peralatan dan Cara kerja. Bab IV berisi Analisa data dan Pembahasan. Dan Bab V Kesimpulan dari serangkaian percobaan yang kami laksanakan.

2

BAB

II

DASAR TEORI Cermin Datar Ada tiga macam bentuk cermin, yaitu : a. Cermin datar b. Cermin cekung c. Cermin cembung Cermin datar merupakan cermin yang tidak memiliki jarijari

kelengkungan.

Sifat

bayangan

yang

dibentuk

olehnya

adalah : 1. Maya 2. Sama besar dengan bendanya 3. Tegak dan menghadap berlawanan arah terhadap bendanya. 4. Jarak

benda

terhadap

cermin

sama

dengan

jarak

bayangan

terhadap cermin. Bayangan yang dibentuk pada cermin datar adalah maya, yaitu

bayangan

yang

terjadi

karena

pertemuan

perpanjangan

sinar-sinar cahaya. Sinar cahaya adalah sinar yang terdapat di

depan

cermin

sedangkan

perpanjangan

sinar

cahaya

yang

dimaksud adalah menuju bagian belakang cermin. Pada cermin lengkung (cekung dan cembung ) ada bayangan yang sifatnya nyata, yaitu bayangan yang terjadi karena pertemuan langsung sinar-sinar cahaya (bukan perpanjangan) dan dapat ditangkap oleh

layar.

Pembentukan

bayangan

pada

cermin

datang

dari

datar

dapat

dilukiskan sebagai berikut : 1. lukis

sinar

pertama

yang

benda

menuju

cermin dan pantulkan ke mata sesuai hukum pemantulan yaitu sudut datang

=

sudut pantul.

2. lukis sinar kedua yang datang dari benda menuju ke cermin

dan

dipantulkan

ke

mata

sesuai

hukum

sinar

pantul

pemantulan. 3. perpanjangan kedua

di

sinar

belakang

pantul cermin

merupakan bayangan. 3

pertama akan

dan

berpotongan

dan

Gambar 1. II.2

Pembentukan bayangan pada cermin datar.

Lensa Ada dua jenis lensa, yaitu lensa cembung dan lensa

cekung. Pada lensa cembung (konveks) bagian tengahnya lebih tebal,mengumpulkan sinar (konvergen), memiliki tiga golongan yaitu cembung ganda (bikonveks), cembung datar (plankonveks), cembung cekung (konkaf-konveks). Pada lensa cekung (konkaf) yang

bersifat

memencarkan

sinar

(divergen)

memiliki

tiga

golongan, yaitu bikonkaf, plankonkaf, dan konkaf-konveks.

bikonveks plankonveks konkaf-konveks bikonkaf plankonkaf konveks-konkaf Gambar 2.

Jenis lensa

Tiga sinar istimewa pada lensa cembung : 1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif f1. 2. Sinar datang melalui titik fokus pasif f2 dibiaskan sejajar sumbu utama. 3. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias.

f2 Gambar 3.

O

f1

Pembentukan bayangan pada lensa cembung

4

Bayangan

yang

dibentuk

pada

lensa

cembung

tergantung

dari letak benda tersebut. Ada beberapa kemungkinan sifat bayangan pada lensa cembung diantaranya : 1. Benda

terletak

antara

O

dan

f2

bayangan

yang

dibentuk

dibentuk

bersifat

bersifat maya tegak diperbesar. 2. Benda

terletak

di

R1

bayangan

yang

nyata, terbalik dan sama besar. 3. Benda terletak di f1 bayangan di tak terhingga (sinar bia sejajar). Tiga sinar istimewa pada lensa cekung : 1.

Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan-

akan dari titik fokus aktif f1. 2. Sinar datang seolah-olah menuju ke titik fokus pasif f2 dibiaskan sejajar sumbu utama. 3. Sinar

datang

melalui

pusat

optik

O

diteruskan

tanpa

membias.

f1

Gambar 4. Bayangan

yang

f2

Pembentukan bayangan pada lensa cekung

dibentuk

oleh

lensa

cekung

tegak, dan diperkecil. Pada lensa berlaku persamaan-persamaan : 1 1 1 = + f s s'

dengan

s

: jarak benda ke lensa 5

bersifat

maya,

s’ : jarak bayangan ke lensa f

: fokus lensa

Apabila n adalah indeks bias lensa dan R1, R2 jari-jari kedua bidang lensa

maka :  1 1 1   = ( n −1) + f  R1 R2 

II.3. a.

Pembiasan Cahaya

Hukum I Pembiasan Menyatakan

bahwa “sinar datang (i), sinar bias (r) , dan

garis normal terletak pada satu bidang datar ”.

θ

i

medium 1 medium 2 θ

r

Gambar 5. b.

Pembiasan

Indeks bias mutlak Sekitar tahun 1591-1626, Snellius, ahli matematika dari

Belanda menemukan persamaan untuk indeks bias mutlak n dari vakum (udara) menuju ke suatu medium tertentu, yaitu n=

:

c v

n : indek bias v : kecepatan cahaya dalam medium c : kecepatan cahaya dalam vakum Maka indeks bias mutlak dapat dipandang sebagai suatu ukuran kemampuan medium itu untuk membelokkan cahaya. Semakin besar indeks bias suatu medium, maka semakin kuat membelokkan cahaya.

6

c.

Indeks bias relatif Apabila cahaya datang dari gelas menuju air dianggap ada

lapisan udara di antaranya,sehingga berlaku persamaan : n1 sin θ

i

=

n2 sin θ

Sin θ i n2 = n1 Sin θ r

dimana :

n1 θ

: i

n2 θ

: :

r

:

indeks bias medium 1 sudut datang medium 1 indeks bias medium 2 sudut bias medium 2

7

r

BAB

III

PERALATAN DAN CARA KERJA III.1

Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah : 1. Lensa bikonveks 1 buah 2. Cermin datar 1 buah 3. Jarum berbentuk garpu 1 buah 4. Statis 1 buah 5. Air III.2

Cara Kerja Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam percobaan

ini adalah sebagai berikut : 1. Menyusun peralatan seperti pada gambar 6. 2. Meletakkan ujung jarum pada sumbu optis lensa. 3. Meletakkan

mata

pada

sumbu

optis

lensa

dan

menggeser

jarum sehingga ujung jarum berimpit dengan bayangannya. Kemudian mencatat jarak antara ujung jarum dengan lensa. Hal ini dilakukan sebanyak 5 kali. 4. Membalik lensa dan mengerjakan langkah 1-3 (dibedakan antara bidang atas dan bidang bawah). 5. Mengulangi langkah 1-4 tetapi antara cermin datar dan lensa diberi cairan.

f

f

lensa

lensa cairan Cermin datar

Gambar

6.

Cermin datar

Susunan peralatan percobaan

8

BAB

IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN IV.1

Analisa Data Ralat Mutlak

:

[ x − x rat ] 2  ∆=   n(n − 1) 

Ralat Nisbi

:

I=

Keseksamaan

:

K = 100% -I

1/ 2

∆ .100 % x rat

1. Lensa + cermin a. Sisi atas. f1 f1-f1rata (f1-f1rata)2 0,5 -0,2 0,04 0,6 -0,1 0,01 0,9 0,2 0,04 0,7 0 0 0,8 0,1 0,01 0,7 0,1 Tabel 1. Ralat f1 pada percobaan lensa + cermin no 1. 2. 3. 4. 5.

Ralat mutlak (∆ )

: 0,0707

Ralat Nisbi (I)

: 10,1 %

Keseksamaan (K)

: 89,9 %

Jadi harga pengukuran =

(0,7

± 0,0707) cm

b. Sisi bawah no 1. 2. 3. 4. 5. Tabel

f1 f1-f1rata (f1-f1rata)2 0,6 -0,12 0,0144 0,9 0,18 0,0324 0,8 0,08 0,0064 0,7 0,02 0,0004 0,6 -0,12 0,0144 0,72 0,068 2. Ralat f2 pada percobaan lensa + cermin

Ralat mutlak (∆ )

: 0,058

Ralat Nisbi (I)

: 8,09%

Keseksamaan (K)

: 91,91%

9

Jadi harga pengukuran =

(0,72

± 0,058) cm

2. Lensa a. Sisi atas p1 p1-p1rata (p1-p1rata)2 1,4 -0,06 0,0036 1,5 0,04 0,0016 1,5 0,04 0,0016 1,4 -0,06 0,0036 1,5 0,04 0,0016 1,46 0,012 Tabel 3. Ralat p1 pada percobaan lensa no 1. 2. 3. 4. 5.

Ralat mutlak (∆ )

: 0,024

Ralat Nisbi (I)

: 1,6 %

Keseksamaan (K)

: 98,4 %

Jadi harga pengukuran = (1,46 ± 0,024) cm b. Sisi bawah p2 p2-p2rata (p2-p2rata)2 1,7 -0,18 0,0324 1,8 -0,08 0,0064 2,1 0,22 0,0484 2 0,12 0,0144 1,8 0,08 0,0064 1,88 0,108 Tabel 4. Ralat p2 pada percobaan lensa no 1. 2. 3. 4. 5.

Ralat mutlak (∆ )

: 0,073

Ralat Nisbi (I)

: 3,9 %

Keseksamaan (K)

: 96,1 %

Jadi harga pengukuran =

(1,88

3 Lensa + cermin + cairan a. Sisi atas no 1. 2. 3. 4. 5.

f1 21,5 21,6 20,8 21,4 21

f1-f1rata 0,24 0,34 -0,46 0,14 -0,26

(f1-f1rata)2 0,0576 0,1156 0,2116 0,0144 0,0676

10

± 0,073) cm

21,26 0,4668 Tabel 5. Ralat f1 pada percobaan lensa + cermin + air Ralat mutlak (∆ )

: 0,152

Ralat Nisbi (I)

: 0,71 %

Keseksamaan (K)

: 99,29 %

Jadi harga pengukuran =

(21,26

± 0,152) cm

b. Sisi bawah f2 f2-f2rata (f2-f2rata)2 21,7 0,66 0,4356 20,7 -0,34 0,1156 21,2 0,16 0,0256 20,4 0,36 0,1296 21,2 0,16 0,0256 21,04 0,732 Tabel 6. Ralat f2 pada percobaan lensa + cermin + air no 1. 2. 3. 4. 5.

Ralat mutlak (∆ )

: 0,191

Ralat Nisbi (I)

: 0,9%

Keseksamaan (K)

: 99,1 %

Jadi harga pengukuran =

(21,04

11

± 0,191) cm

IV.2

Pembahasan

1. Jari-jari kelengkungan lensa didapat dengan cara sebagai berikut : A. Jari-jari kelengkungan lensa sisi atas ( R1 ) Untuk menghitung R1, dicari terlebih dulu f dan p1. Dimana f didapat dari persamaan f

=

f 1 +f 2 2

=

0,7 + 0,72

sebagai berikut :

2 =

0,71

☛ Jadi f

=

0,71 cm

Dan jarak lensa- jarum ( p1 ) adalah : ( 1,46 ± 0,024 ) cm

p1 =

Sehingga R1 dihitung dengan persamaan : p1 . f f - p1

R1 = R1 =

1,484 . 0,71 1,484 – 0,71 =

1,36

☛ Jadi didapatkan R1 = 1,36 cm. B. Jari-jari kelengkungan lensa sisi bawah ( R2 ) Untuk

menghitung

R2,

dicari

terlebih

Dimana f didapatkan : f = 0,71 cm Dan jarak lensa-jarum ( p2 ) adalah : p2 = ( 1,88 ± 0,073) cm Sehingga R2 R2 =

didapatkan :

1,335 1,17 =

☛ Jadi

1,14 didapatkan R2 = 1,14

12

cm

dulu

f

dan

p2.

2. Indeks bias lensa ( n ) Indek bias lensa didapatkan dengan persamaan sebagai berikut : n =

f (p 1 + p 2 ) - p1 .p 2 f (p 1 + p 2 ) - 2.p 1 .p 2

= 0,71 ( 1,46 + 1,88 ) – 1,46 . 1,88 0,71 ( 1,46 + 1,88 ) – 2. 1,46 . 1,88 = 0,11 ☛ Jadi didapatkan indeks bias lensa ( n ) =

0,11

3. Indeks bias air ( n’ ) Untuk mendapatkan indek bias air, dicari terlebih dulu f dengan persamaan : f1’ = ( 21,6 ± 0,04 ) cm f2’ = ( 21,8 + 0,01 ) cm f’ =

f 1 ' +f 2 ' 2

= 21,26 + 21,04 2 = 21,15 ☛ Jadi f’ = 21,15 cm Indek bias air didapat dengan persamaan : n’ =

f ( p1 - f' ) f' ( p1 - f )

n’ = 0,71 ( 21,26 – 21,15 ) 21,15( 1,46 – 0,71 ) = 0,005 ☛ Jadi indeks bias air ( n’ ) Dari

perhitungan

yang

telah

= 0,005 dilakukan

untuk

menentukan

fokus , jari-jari kelengkungan lensa, indeks bias lensa , dan

indeks

berbeda.

bias

Kedua

air

sisi

ternyata lensa

13

didapatkan

mempunyai

nilai

hasil

yang

yang

agak

berbeda dari faktor- faktor tersebut. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh : a. Kekurang telitian praktikan . b. Keterbatasan panca indera dalam menentukan berimpitnya jarum dengan bayangannya di lensa. c. Pembulatan dalam perhitungan. Untuk indeks bias lensa didapatkan harga

n

=

0,11. Sedangkan nilai indeks bias air yang sebenarnya 1,33 ternyata diperoleh nilai n’ yang tidak mendekati harga indek bias air yang sesungguhnya, yaitu= 0,005. Pembentukan Bayangan : 1. Percobaan I (Lensa + Cermin Datar)

f2 f1

2. Percobaan II (Lensa)

f2 R1

f1

14

R2

3. Percobaan III (Lensa + Cermin Datar + Air)

f1

15

BAB V KESIMPULAN

Dari

percobaan

serta

perhitungan

yang

telah

dilakukan

diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Titik api lensa ( f ) = 0,71 cm 2.

Jari-jari kelengkungan lensa bidang atas (R1) = 1,36cm

3.

Jari-jari kelengkungan lensa bidang bawah (R2) = 1,14cm

4. *Indeks bias lensa ( n ) = 0,11 *Indeks bias air ( n’ ) = 0,005

16

DAFTAR PUSTAKA

1. Sears & Zemansky; Fisika untuk Universitas 2; Bina Cipta; Jakarta; 1994. 2.

Halliday,

Resnick;

Fisika

Dasar

2;

Erlangga;

Jakarta;

1977. 3. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar; ITS; Surabaya; 1998.

17