Laporan Hukum Lensa

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan maupun menjumpai

benda-benda seperti kacamata, lup (kaca pembesar), kamera dan masih banyak lagi. Tetapi tentunya kita belum begitu paham bagaimana cara kerja dan masih banyak lagi fungsi yang belum kita ketahui dari alat-alat tersebut. Selain itu juga masih kurang paham bagaimana benda-benda tersebut membentuk suatu bayangan dan sifat-sifat bayangan yang terbentuk pada benda-benda tersebut. Alat optik yang paling sering digunakan adalah lensa, sepertikamera, teleskop dan mikroskop. Lensa ini merupakan alat optik yang sangat berguna. Lensa yang paling sederhana mempunyai dua permukaan bola yang cukup dekat satu sama lain, sehingga kita dapat mengambil jarak diantara kedua permukaan itu, kita namakan ini sebuah lensa tipis. Lensa merupakan sebuah benda yang dibuat dari barang optic transparan yang mempunyai dua sisi permukaan sebuah benda yang dibuat dari benda optic transparan yang mempunyai dua sisi permukaan. Bidang bening yang dibatasi oleh dua atau lebih permukaan bias dengan minimal satu permukaan merupakan bidang lengkung. Jenis lensa dibagi menjadi dua yaitu lensa positif dan lensa negatif. Lensa positif (konveks) memiliki bagian tengah lebih tebal daripada tepinya dan bersifat mengumpul (konvergen) sedangkan lensa negatif (konkaf) memiliki bagian tengah lebih tipis daripada bagian tepinya dan bersifat memancar (dirvergen). Oleh karena itu, percobaan system ini perlu dilakukan agar dapat mengetahui dasar-dasar system lensa, untuk mengetahui sifat-sifat bayangan yang terbentuk antara lensa positif dan negative serta lensa gabungan dan untuk mengetahui aplikasiaplikasi system lensa dalam kehidupan sehari-hari.

1

1.2 Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui bayangan yang terbentuk pada lensa positif dan lensa negatif. 2. Menentukan panjang focus (titik api) dari dua lensa cembung dengan mengukur jarak bayangan dan jarak benda. 3. Menetukan panjang focus sebuah lensa cembung dan kombinasi dari lensa 4.

cembung dan lensa cekung dengan menggunakan metode Bessel. Menyusun alat-alat optic sederhana sbb : a) Proyektor slide, skala/ukuran bayangan yang ditentukan. b) Mikroskop, pembesaran yang ditentukan. c) Teleskop dari Johannes Kepler. d) Teleskop dari Galileo Galileo (kaca opera).

1.3 RumusanMasalah Adapun rumusan masalahnya adalah sebagai berikut : 1. 2. 3. 4.

Apa saja jenis-jenis lensa? Apa perbedaan lensa cekung dan lensa cembung? Bagaimana prinsip dasar mengunakan metode Bessel? Bagaimana bayangan yang terbentuk pada proyektor slide, mikroskop dan teleskop

dari Johannes Kepler serta teleskop dari Galileo Galileo (kaca

opera).

BAB II DASAR TEORI

2

2.1 Pengertian Lensa Lensa adalah sebuah benda yang dibuat dari barang optik transparan yang mempunyai dua sisi permukaan sebuah benda yang dibuat dari benda optik transparan yang mempunyai dua sisi permukaan. Dalam hal ini, lensa merupakan medium transparan yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung (namun salah satu permukaan lensa dapat juga merupakan bidang datar). Karena itu gelombang datang mengalami dua pembiasan ketika melewati lensa. Bayangan yang dibentuk oleh permukaan pertama merupakan obyek bagi permukaan kedua (Halliday,1999).

Gambar 2.1.1 Bentuk standar lensa (a) lensa positif dan (b) lensa negatif. Lensa biconvex sering disebut lensa cembung (kedua permukaannya cembung) atau lensa positif (fokusnya bertanda positif) atau lensa konvergen (bersifat penggumpalan sinar), sedangkan lensa bikonkaf sering disebut lensa cekung (kedua permukaannya cekung) atau lensa divergen (bersifat menyebarkan sinar). Untuk lensa positif sinar utama : 1. Sinar sejajar yang digambarkan sejajar dengan sumbu utama ini dibelokkan melalui titik fokus kedua dari lensa tersebut. 2. Sinar pusat digambarkan melalui pusat (verteks) lensa. Sinar ini tidak dibelokkan (disampingkan). (Muka-muka lensa adalah sejajar pada titik ini sehingga sinar memancar pada arah sama tetap sadikit bergeser, karena lensa tersebut tipis). Sinar fokus di gambarkan melalui titik fokus pertama. Sinar ini memancarkan sejajar dengan sumbu utama. Bayangan dapat nyata (real) atau maya (virtual) pada bayangan nyata, cahaya betul-betul melalui titik bayangan tersebut, sedangkan pada bayangan maya cahaya 3

seolah-olah terpancar dari titik bayangan, padahal cahaya tidak melalui titik ini. Bayangan pada cermin data selalu maya dan menunjukkan bahwa bayangan maya memang nyata ada dan letaknya tertentu dibelakang cermin. Persamaan untuk pembesaran bayangan :

M=

h' −q = h p

(Tipler, 2001). Alat optik yang paling sering digunakan adalah lensa, seperti kamera, teleskop dan mikroskop. Lensa yang paling sederhana mempunyai dua permukaan bola yang cukup dekat satu sama lain, sehingga kita dapat mengambil jarak diantara kedua permukaan itu,kita namakan ini sebuah lensa tipis. Bila berkas sinar yang paralel dengan sumbu melalui lensa itu, maka berkas sinar itu berkumpul kesebuah titik F 2 dan membuntuk sebuah bayangan nyata dititik tersebut. Lensa seperti itu dinamakan sebuah lensa pengumpul (lensa konvergen). Demikian itu, sinar yang lewat melalui F1 muncul keluar dari lensa itu sebagai sebersas sinar paralel. Titik F1 dan F2 dinamakan titik fokus pertama dan titik fokus kedua dan jarak F (yang diukur dari pusat lensa itu) dinamakan panjang fokus (Zemansky, 2001). Mikroskop dan teleskop memiliki sebuah lensa objektif dan sebuah lensa okuler. Keduanya dinyatakan sebagai lensa tipis. Fokus utama lensa tipis yaitu permukaan sinar yang sejajar dan berada dekat pada sumbu x terputuskan. Titik fokus ini bersifat maya untuk lensa divergen dan bersifat nyata untuk lensa bersifat konvergen. Jarak fokus F adalah jarak titik fokus utama dan lensa. Karena setiap lensa dapat dibalik tanpa merubah sinar pada setiap lensa terdapat 2 titik fokus yang simetris (Sutisna, 2001). Persamaan pembuat lensa tipis adalah 1 1 1 =( n−1 ) − f R1 R 2

(

) 4

Persamaan diatas dapat digunakan untuk menetukan nilai R 1 dan R2yang diperlukan untuk suatu nilai indeks bias dan panjang fokus yang diinginkan. Persamaan ini memiliki hubungan objek tayangan untuk lensa postif maupun negatif sehingga didapatkan persamaan lensa tipis : 1 p

1 1 = q f

+

dengan p adalah jarak objek, q adalah jarak bayangan dan f adalah jarak fokus lensa (Serway, 2010). Hubungan antara focus lensa, jarak benda, dan jarak bayangan untuk sebuah lensa dapat diperoleh dengan menggambarkan jalan-jalan sinar sbb :

Gambar 2.1.2 Sinar – sinar istimewa lensa konveks Dengan hukum kesebandingan (kesebangunan) segitiga antara dengan ∆ TSR dapat dituliskan persamaan : B b = G g Dan karena ∆ URF2 ≈

(2.1)

∆ TSF2 maka :

G f = B b−f

(2.2)

5

∆ PQR

B : tinggi bayangan

g: jarak benda

G : tinggi benda (objek)

f: focus benda

Persamaan (2.1) dan persamaan (2.2) dapat digabungkan menjadi : 1 1 1 = + f b g

atau f =

b. g b+ g

(2.3)

Untuk metode Bessel pada Gambar 2.1.2, karena g1 = bII (jarak benda untuk kasus I sama dengan jarak bayangan untuk kasus II) dan karena bI = g II , maka : g1 + b1 = d

(2.4)

b1 - g1 = e

(2.5)

atau

gt = ½ (d - e)

(2.6)

bt = ½ (d + e)

(2.7)

Dengan memasukkan persamaan (2.6) dan (2.7) ini ke dalam persamaan (2.3), maka diperoleh : f=

d2 e2 4d

(2.8)

Jadi penentuan fokus lensa konfeks f dapat dilakukan dengan mengukur d dan e. Kalau selanjutnya digunakan susunan lensa yang terdiri atas sebuah lensa cembung (konveks) yang telah diukur fokusnya dengan cara di atas dan sebuah lensa cekung (konkaf), maka fokus lensa cekungnya adalah : 1 1 1 = − f z f com f s

supaya ada bayangan real (nyata), maka :

(Abaikan jarak antara kedua lensa).

6

f s−¿f f com.f ¿

com

atau fz =

s

2.2 Ukuran pembesaran a. Proyektor Slide Ukuran pembesaran diperoleh dari : B b−f = G f

V=

misalkan b=700 mm dan f=100 mm, maka V=6 (3.13) b. Mikroskop Pembesaran lensa obyektif : β ob=

y , a, a , = = −1 y g f1

Pembesaran angular dari lensa pembesar (okuler) untuk akomodasi minimum : τL =

250 mm f2

Jadi pembesaran total adalah : c. Teleskop Kepler Lensa L1 memberikan gambar atau bayangan real terbalik sebesar y’ 1 untuk obyek yang jauh dan gambar ini diamati melalui lensa pembesar (lensa okuler) L2. , , ∈ y /f 2 f 1 τ= = , = ∈ y ¿f1 f2

d. Teleskop Galileo Suatu lensa cekung ditempatkan pada lintasan sinar di depan gambar real yang dihasilkan oleh lensa L1 (lensa obyektif), sehngga F’ 1 dan F2 berimpit. Mata akan melihat gambar semu (maya) yang tegak, maka pembesaran angular adalah : 7

τ

f1 If 2 I

=

(PHY-WE, volume I-5).

BAB III METODE PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat pada tabel 3.1.1 di bawah ini. Tabel 3.1.1 Alat dan Bahan yang digunakan No. Alat dan bahan 1 Lensa ,f=+20 mm 2 Lensa ,f=+50 mm 3 Lensa ,f=+100 mm 4 Lensa ,f=+300 mm 5 Lensa ,f=-50 mm 6 Lensa ,f=-200 mm 7 Layar translusen 250 mm x 250 mm 8 Celah 9 Ground glass acreen, 50x50x2 mm 10 Double condensor, f=60 11 Stage mikrometer 12 objek 13 Penaruh Panjang lintasan objek,

Kode 08018.01 08020.01 08021.01 08023.01 08026.01 08028.01 08064.00 08133.01 08136.01 08137.00 62046.00 08132.01 08282.00

Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

14

l=1000 mm Slide mount for optical profile bench,

08286.01

5

15

h= 30 mm Slide mount for optical profile bench,

08286.02

1

16 17

h= 80 mm dudukan lensa Experiment lamp

08282.00 11601.10

2 1

8

18 19 20 21 22 23

Dudukan diafragma Kabel penghubung, 500 mm Swinging arm Power supply 0-12v DC/6v, 12v AC Meteran /rule 1000mm Ground glass screen

08040.00 07361.04 08256.00 13505.93 09937.01 08136.01

2 2 1 1 1 1

3.2 Cara Kerja

Gambar 3.2.1 Set – up eksperiment hukum lensa dan alat-alat optik 1. 2. 3. 4. 5.

Dirangkai peralatan seperti terlihat pada gambar 3.2.1 Dihidupkan lampu dengan menekan tombol power pada catu daya Disesuaikan cahaya agar sinar masuk ke celah Dipasang objek didepan lensa Diukur jarak panjang fokus dari dua lensa cembung dengan mengukur jarak

bayangan dan jarak benda 6. Diamati bayangan objek yang terbentuk pada layar

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 9

4.1 Data Hasil Pengamatan Tebel 4.1 Hasil gambar pada jarak yang bervariasi No Jarak (cm)

1

20

2

23

3

26

10

Gambar

4

29

5

30

4.2 Analisa Data 11

Tabel 4.2.1 Hasil pembesaran bayangan pada jarak yang bervariasi No

e

h’

h

1.

20

10

3,5

2.

23

9,5

3,5

3.

26

8,6

3,5

4.

29

8,2

3,5

Dengan f1 = +100 f2= +300 S’(jarak dari lensa ke layar) = 88 cm 4.2.1 Perhitungan Titik Fokus Keterangan F= Titik fokus S= Jarak dari lensa 1 ke lensa 2 S’= Jarak lensa ke layar

12

1 f1

=

1 s1

+

+

1 88

1 S'

1 f2

1 s2

=

+

1 ' S =

1 20

=

88+20 1760

=

108 1760

=

111 2024

f1 =

1760 108

f2 =

2024 111

= 16,29

1 f3

=

1 23

=

88+23 1760

+

1 88

= 18,23

1 ' S

=

1 s3

+

1 f4

=

1 26

+

1 88

=

88+26 2288

=

114 2288

=

117 2552

f3 =

2288 114

f4 =

2552 117

1 s4

=

1 S'

= 20,07

=

1 26

=

88+29 1760

= 21,81

13

+

1 88

+

'

M 1=

h h

8,6 3,5

= 2,46

M 2=

h' h

8,2 3,5

= 2,34

=

=

10 3,5

9,5 3,5

'

= 2,86

M 3=

h h

=

= 2,71

M 4=

h' h

=

Maka sudut magnetik yang didapatkan adalah :

ε ε

Y 11 / F 2 F 1 = Y 11 / F 1 = F 2

=

100 300

1

ΓL

¿

= 0,33

14

4.3 Pembahasan Pada percobaan

hukum lensa yang bertujuan untuk menentukan panjang

focus dari dua lensa cembung dengan mengukur jarak bayangan dan jarak benda dan menentukan panjang focus sebuah lensa cembung dan kombinasi dari lensa cembung dan lensa cekung dengan menggunakan metode Bessel. Secara teori ada banyak jenis ukuran pembesaran yaitu slide proyektor, mikroskop, teleskop keppler, dan teleskop Galileo. Namun pada percobaan ini ukuran pembesaran yang kami gunakan adalah teleskop keppler dikarnakan metode ini lebih sederhana. Pada teleskop keppler menggunakan lensa cembung (f1=+300mm) dan (f2=+50 mm). akan tetapi lensa cembung yang kami gunakan memiliki panjang focus (f1 = +100mm) dan (f2 = +300mm). Mula-mula kami mengukur jarak laser ke lensa 1. Kemudian kami memberi lensa cembung dimana lensa 1 menggunakan f1 = +100 sedangkan pada lensa 2 menggunakan f2= +300. Selanjutnya digeser kedua lensa secara bersamaan sehingga didapatkan bayangan yang ada pada layar dimana jarak lensa 1 ke layar sebesar 88 cm. Setelah itu Jarak lensa l ke lensa 2 divariasikan dimulai dengan jarak 20 cm sampai 29 cm sehingga menghasilkan bayangan yang bervariasi dengan panjang benda yang digunakan sebesar 3.5 cm. semakin pendek jarak lensa 1 ke lensa 2 (e) maka semakin besar pula bayangan yang terbentuk begitu juga sebaliknya. Artinya jarak

lensa 1 ke lensa 2 (e) berbanding terbalik dengan bayangan benda yang

terbentuk. Berdasarkan analisa data yang didapatkan pembesaran bayangan benda maka ukuran bayangannya semakin besar, artinya pembesaran bayangan berbanding lurus dengan besarnya bayangan yang terbentuk (h’). Pada titik focus yang didapatkan semakin besar jarak lensa 1 ke lensa 2 maka semakin besar pula titik focus yang dihasilkan. Artinya jarak lensa 1 ke lensa 2 berbanding lurus dengan titik focus. Pada teleskop keppler ini diperoleh sudut magnet sebesar 0.03 yang didapatkan dari perbandingan (f1 = +100mm) dan (f2 = +300mm).

15

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan yang didapatkan pada percobaan ini yaitu : 1. Panjang focus ditentukan oleh jarak benda ke lensa dan jarak bayangannya ke lensa dan jarak benda bayangan menggunakan metode Bessel. 2. Teleskop keppler menggunakan lensa cembung (f1=+300mm) dan (f2=+50 mm). 3. Jarak lensa 1 ke lensa 2 (e) berbanding terbalik dengan bayangan benda yang terbentuk. 4. Jarak lensa 1 ke lensa 2 berbanding lurus dengan titik focus. 5.2 Saran

16

Pada percobaan ini diharapkan asisten lebih mengerti agar didapatkan analisa data yang sesuai dengan teori.

17