Lensa, penjelasan dan fungsi

Pengertian Lensa, Jenis Lensa dan Pembiasan pada Lensa

1. Pengertian Lensa
Lensa merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua buah bidang lengkung.Dua bidang lengkung yang membatasi lensa berbentuk silindris maupun bola. Lensa silindris bersifat memusatkan cahaya dari sumber titik yang jauh pada suatu garis, sedangkan lensa yang berbentuk bola yang melengkung ke segala arah memusatkan cahaya dari sumber yang jauh pada suatu titik.

2. Jenis-jenis lensa
Ada dua jenis lensa yaitu lensa cembumg dan lensa cekung.
a. Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepinya. Sinar-sinar bias lensa cembung bersifat mengumpul (konvergen).
lensa cembung digolongkan menjadi :
1. cembung rangkap (bikonveks)
2. cembung datar (plan-konveks)
3. cembung-cekung (konkaf-konvek)
b. Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis daripada begian tepinya. Sinar-sinar bias lensa cekung bersifat memancar (divergen).
lensa cekung digolongkan menjadi :
1. cekung rangkap (bikonkaf)
2.cekung datar (plan-konkaf)
3. cekung-cembung (konveks-konkaf).

jenis-jenis lensa
3. Pembiasan cahaya pada Lensa
a. Pembiasan Cahaya pada Lensa cembung
Ada tiga Sinar-sinar istimewa pada pembiasan lensa cembung, yaitu :
1. Sinar datang menuju lensa sejajar sumbu utama lensa akan dibiaskan melalui titik fokus aktif F1 lensa
2. Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 lensa akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama lensa
3. Sinar datang menuju lensa melalui titik pusat optik lensa akan

diteruskan tanpa di biaskan.

sinar sinar istimewa pada lensa cembung

b. Pembiasan Cahaya pada Lensa cekung

Ada tiga sinar-sinar istimewa pada pembiasan lensa cekung yaitu :
1. Sinar datang menuju lensa sejajar sumbu utama akan lensa dibiaskan seakan-akan dari titik fokus aktif F1 lensa
2. Sinar datang menuju lensa seakan-akan melalui titik fokus pasif F2 lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama lensa
3.  Sinar datang meuju lensa melalui titik pusat optik lensa akan diteruskan tanpa dibiaskan

sinar-sinar istimewa pada lensa cekung


Rumus Lensa Tipis
1/f = 1/So + 1/Si
[M] = Si / So
[M] =hi/ho
P = 1 / f
Keterangan:
So = jarak jarak benda (m)
Si = jarak bayangan (m)
hi = tinggi bayangan
ho = tinggi benda
f = jarak fokus (m)
M = Perbesaran linier bayangan
P = Kuat lensa (dioptri)

Perjanjian penggunaan rumus pada lensa :
1) Jarak fokus lensa cembung bernilai poeitif, sedangkan jark fokus lensa cekung bersifat negatif.
2) Jika Si, So, hi maupun ho bernilai positif bayangan bersifat nyata.
3) Jika Si, So, hi maupun ho bernilai negatif bayangan bersifat maya.
4) Jika M bernilai positif bayangan tegak dan maya.
5) Jika M bernilai negatif bayangan terbalik dan nyata.

Contoh soal pembiasan pada lensa
 Sebuah benda berada 40 cm dari sebuah lensa. Tentukan sifat-sifat bayangan yang dihasilkan jika jarak fokus lensa 25 cm
a. Lensa cembung
b. Lensa cekung
Penyelesaian
a. lensa cembung

S = 40 cm (di ruang II) dan f = + 25 cm,Bayangan benda oleh lensa dapat ditentukan dari dua sinar istimewa saja. Hasilnya seperti pada Gambar 5. Dari gambar itu terlihat bayangan bersifat :nyata, terbalik, diperbesar.
b. lensa cekung

S = 40 cm (ruang IV) dan f = (−) 25 cm, Bayangan dapat ditentukan dari sinar istimewa ke-2 dan ke-3. Hasilnya seperti pada Gambar 1.6. Sifat bayangannya : maya, tegak, diperkecil.

Sumber :

http://www.informasi-pendidikan.com/2014/12/pengertian-lensa-jenis-lensa-dan.html

Pembentukan Bayangan pada Cermin Cembung

Sama halnya dengan cermin cekung, pada cermin cembung juga mempunyai tiga macam sinar istimewa. Karena jarak fokus dan pusat kelengkungan cermin cembung berada di belakang cermin maka ketiga sinar istimewa pada cermin cembung tersebut adalah :

1.Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).

Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus

2.Sinar yang datang menuju titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

Sinar yang datang seolah-olah menuju fokus akan di pantulkan sejajar sumbu utama 

3.Sinar-sinar yang menuju titik pusat kelengkungan ( C ) akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat kelengkungan tersebut.

Sinar yang datang menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali melalui sinar itu juga. 

Contoh melukis bayangan pada cermin cembung

Seperti halnya pada cermin cekung, melukis bayangan pada cermin cembung juga diperlukan minimal dua sinar istimewa. Karena depan cermin adalah ruang IV maka berapapun jarak benda nyata dari cermin tetap berada di ruang IV . Dengan demikian bayangan yang terbentuk berada di ruang I cermin cembung dan bersifat maya, diperkecil.

Proses pembentukan bayangan pada cermin cembung. Bayangan dari benda nyata selalu di ruang I cermin, bersifat maya, diperkecil dan sama tegak dengan bendanya.





Itulah sebabnya bayangan yang terlihat di dalam kaca spion dari benda-benda nyata di depan kaca spion tampak mengecil dan spion mampu mengamati ruang yang lebih luas.

Ketentuan Sifat-sifat Bayangan oleh Cermin Lengkung

Selain dengan cara melukis secara cepat kamu dapat menentukan sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin-cermin sferik dengan menggunakan ketentuan-ketentuan berikut :

- Jumlah nomor ruang benda dan nomor ruang bayangan selalu sama dengan lima

- Benda yang terletak di ruang II dan III selalu menghasilkan bayangan yang terbalikterhadap bendanya. Sedangkan benda-benda yang berada di ruang I dan IV akan selalu menghasilkan bayangan yang sama tegak dengan bendanya.

- Jika nomor ruang bayangan lebih besar daripada nomor ruang benda, bayangan selalu lebih besar daripada bendanya (diperbesar).


- Jika nomor ruang bayangan lebih kecil daripada nomor ruang benda, bayangan selalu lebih kecil daripada bendanya (diperkecil).

Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Fokus dan Jarak Bayangan

Hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s’), dan jarak fokus (f) dalam ukuran geometri.

Hubungan antara jarak benda (s), jarak fokus (f) dan jarak bayangan (s’) pada cermin cekung dapat ditentukan dengan bantuan geometrik.

Perhatikan perbandingan-perbandingan geometri dan trigonometri dari gambar 17 tersebut di atas. Jarak AB ke O adalah jarak benda (s), jarak A’B’ ke cermin adalah jarak bayangan (s’) dan jarak F ke O adalah jaraak fokus (f). Pada gambar tersebut tampak bahwa segitiga GFO dan A'B'F sebangun sehingga berlaku,

 sehingga 

Pada gambar tampak juga bahwa segitiga ABO dan A'B'O sebangun sehingga diperoleh,

 sehingga  . Substitusikan kedua persamaan sehingga diperoleh persamaan , gunakan perkalian silang sehingga,

s’.f = s.s’ – s.f

Bagilah semua ruas dengan ss'f, akhirnya diperoleh :

atau 

Bila jarak fokus sama dengan separuh jarak pusat kelengkungan cermin f = ½ R, sehingga persamaan cermin lengkung juga dapat dituliskan dalam bentuk sebagai berikut

Dalam menggunakan persamaan tersebut perlu diperhatikan kesepakatan tanda yang telah disepakati bersama yaitu :

a. Jarak benda s bernilai positif (+) jika benda nyata terletak di depan cermin.

Jarak benda s bernilai negatif (-) jika benda maya terletak di belakang cermin.

b. Jarak bayangan s’ bernilai positif (+) jika bayangan nyata di depan cermin.

Jarak bayangan s’ bernilai negatif (-) jika bayangan maya di belakang cermin.

c. R dan f bertanda positif (+) untuk cermin cekung dan bertanda (-) untuk cermin cembung.

Berbeda dengan cermin datar besar bayangan yang dibentuk oleh cermin lengkung berbeda-beda sesuai dengan letak benda tersebut terhadap cermin. Untuk mengetahui perbesaran linier pada pembentukan bayangan pada cermin lengkung maka dapat dibandingkan tinggi bayangan h’ dengan tinggi benda h atau jarak bayangan terhadap cermin s’ dengan jarak benda terhadap cermin s.

dengan

M : perbesaran linier

h’ : tinggi bayangan

h : tinggi benda

s’ : jarak bayangan terhadap cermin

s : jarak benda terhadap cermin

Jika dalam penghitungan ternyata diperoleh M >1 artinya bayangan yang dibentuk lebih besar daripada bendanya, jika M = 1 maka bayangan sama besar dengan bendanya sedangkan jika 0<M<1 maka bayangan yang dibentuk akan lebih kecil dari bendanya.

Contoh Soal:

1. Sebuah benda terletak 5 cm di depan sebuah cermin cekung yang berjari-jari 20 cm. Tentukan

a. jarak bayangan

b. Perbesaran bayangan

c. sifat-sifat bayangan!

Penyelesaian:
Diketahui : s = 5 cm

R = 20 cm maka f = 10 cm
Ditanya :
a. s’
b. M
c. sifat-sifat bayangan

Jawab:

a. 

     = 1/10 - 2/10

 sehingga s’ = - 10 cm

Jadi jarak bayangannya 10 cm

b. M =  kali

c. Sifat-sifat bayangannya adalah : maya, tegak, diperbesar, di ruang IV.

Soal :

1. Sebuah benda yang tingginya 4 cm diletakkan 15 cm di depan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 20 cm. Tentukan (a) jarak bayangan (b) tinggi bayangan (c) sifat-sifat bayangan yang terbentuk!

2. Sebuah benda yang tingginya 12 cm diletakkan 10 cm di depan cermin cembung yang jari-jari kelengkungannya 30 cm. Tentukan (a) jarak bayangan (b) tinggi bayangan (c) sifat-sifat bayangan

3. Di manakah sebuah benda diletakkan di depan sebuah cermin cekung yang jari-jari kelengkungannya 60 cm, agar bayangan yang dibentuk cermin itu bersifat nyata dan berukuran 3 kali ukuran bendanya?

4. Dua cermin cekung A dan B yang masing-masing berjari-jari 40 cm disusun saling berhadapan dengan sumbu utama dan pusat kelengkungannya berhimpit. Sebuah benda diletakkan 25 cm di depan cermin A. Tentukan (a) jarak bayangan benda yang dibentuk oleh cermin A (b) jarak bayangan benda yang dibentuk oleh cermin B (c) perbesaran bayangan total!

Sumber :
http://www.onfisika.com/2013/01/pembentukan-bayangan-oleh-cermin-cembung.html

Pembentukan dan Pemantulan Bayangan pada Cermin Cekung

Cermin cekung adalah cermin yang memiliki permukaan cekung. cermin cekung bersifat konvergen, yaitu bersifat mengumpulkan sinar, seperti gambar di bawah ini. Pada pemantulan cahaya oleh cermin cekung, jarak antara benda dan cermin memengaruhi bayangan yang dihasilkan. Bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung merupakan perpotongan sinar pantul atau merupakan perpotongan dari perpanjangan sinar pantul. Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya (konvergen). Dengan demikian, jika terdapat berkas-berkas cahaya sejajar mengenai permukaan cermin cekung, maka berkas-berkas cahaya pantulnya akan melintasi satu titik yang sama.

Pembentukan Bayangan Pada Cermin Cekung

Letak dan sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung bergantung pada letak benda. Sebuah benda yang diletakkan di depan cermin cekung akan memiliki bayangan dengan sifat-sifat tertentu. Pada cermin cekung terdapat tiga sinar istimewa seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah ini, yaitu sebagai berikut.

1. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus.
   
   
   
2. Sinar datang melalui titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
   
   
   
3. Sinar datang melalui pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali melalui titik pusat kelengkungan cermin.

Pembentukan Bayangan Pada Cermin Cekung

Dengan menggunakan ketiga sinar istimewa cermin cekung di atas, dapat dilukis pembentukan bayangan pada cermin cekung sebagai berikut

1. Jika benda diletakkan di luar pusat kelengkungan (P), pembentukan bayangannya seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Dari gambar terlihat bahwa jika benda (A) diletakkan di luar pusat kelengkungan cermin, bayangan (A’) yang dibentuk akan bersifat nyata, terbalik, diperkecil dan terletak di antara pusat kelengkungan cermin (P) dan titik fokus (F).
   
   
   
   
   
2. Jika benda (A) diletakkan di antara titik fokus (F) dan titik potong sumbu utama dengan cermin cekung (O), pembentukan bayangannya (A’) ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Dari gambar terlihat bahwa jika benda diletakkan di antara titik fokus (F) dan titik potong sumbu utama dengan cermin cekung (O), bayangan (A’) yang terbentuk bersifat maya, tegak dan diperbesar. Letak bayangan di belakang cermin.
   
   
   
   
   
3. Jika benda diletakkan di antara titik pusat kelengkungan cermin (P) dan titik fokus cermin (F). Pembentukan bayangannya ditunjukkan seperti pada Gambar di bawah ini. Dari gambar terlihat bahwa jika benda diletakkan di antara pusat kelengkungan (P) dan titik fokus (F), bayangan yang dibentuk akan bersifat nyata, terbalik, diperbesar dan terletak di depan titik pusat kelengkungan cermin.
   
   
   
   
   
4. Jika benda diletakkan tepat pada titik fokus (F), pembentukan bayangannya ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Dari gambar terlihat bahwa jika benda diletakkan tepat di titik fokus cermin (F), akan membentuk bayangan maya di tak terhingga.
   
   
   
   
   
5. Jika benda diletakkan tepat di pusat kelengkungan cermin (P), pembentukan bayangannya ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Dari gambar terlihat bahwa jika benda diletakkan tepat di pusat kelengkungan cermin (P), bayangan yang terbentuk bersifat nyata, terbalik dan sama besar. Letak bayangan di depan cermin.

 

Iklan

Hubungan antara jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin

Hubungan antara jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin dapat dicari dengan menggunakan gambar berikut ini.

Pada gambar di atas, tampak bahwa sinar yang sejajar dengan smbu utama cermin cekung, kemudian dipantulkan melalui titik fokus. Sinar-sinar ini mengikuti hukum pemantulan, yaitu sudut datang sama dengan sudut pantul. Oleh karena itu, segitiga AFP merupakan segitiga sama kaki (sisi AF = sisi FP). Jika sinar datang dekat sekali dengan sumbu utama AF, dapat dianggap sama dengan OF sehingga FP = OF. Dari sini, diperoleh bahwa 2f = R atau

Keterangan:

f = jarak fokus

R = jari-jari kelengkungan cermin

Rumus Pada Cermin Cekung

Selain secara geometri, letak dan sifat bayangan benda dapat ditentukan dengan perhitungan dengan persamaan sebagai berikut. Sama halnya seperti mencari hubungan antara jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin dapat dicari dengan menggunakan gambar berikut ini.

Berdasarkan gambar di atas, tampak bahwa ΔBAO dan ΔEDO sebangunsehingga DE/AB = OD/OA atau h’/h = s’/s atau h/h’ = s/s’. Pada gambar di atas juga tampak bahwa ΔABP dan ΔDEP sebangun maka:

untuk ΔABP berlaku tan α = AB/AP = h/(s-R)

untuk ΔDEP berlaku tan α = DE/DP = h’/(R-s’)

sehingga:

h/(s-R) = h’/(R-s’)

h/ h’ = (s-R) /(R-s’)

Oleh karena h/h’ = s/s’, maka

s/s’ = (s-R) /(R-s’)

s(R-s’)= s’(s-R)

sR-ss)= s’s-s’R

sR+ s’R = 2ss’

R(s+s’) = 2ss’

(s+s’)/ss’ = 2/R

oleh karena f = R/2 atau 1/f = 2/R, maka

Dengan menggunakan persamaan cermin tersebut, Anda dapat menentukan jarak bayangan sebuah benda. Adapun pembesaran baynagn M didefinisikan sebagai perbandingan antara besar (tinggi) bayanga dengan besar (tinggi benda). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Perlu diingat (penting)!

• jarak benda (s) pada cermin cekung bernilai negatif (-) jika benda (s) berada di depan cermin (objek maya). Sedangkan jarak benda (s) pada cermin cekung bernilai positif (+) jika benda berada (s) di belakang cermin (objek nyata).
• jarak bayangan (s’) pada cermin cekung bernilai negatif (-) jika bayangan benda (s’) berada di belakang cermin (objek maya). Sedangkan jarak bayangan benda (s’) pada cermin cekung bernilai positif (+) jika benda berada di depan cermin (objek nyata).
• Jari-jari kelengkungan cermin (R) dan jarak fokus (f) bertanda positif (+) jika kelengkungan berada di depan cermin (cermin cekung), jari-jari kelengkungan cermin (R) dan jarak fokus (f) bertanda negatif (- ) jika kelengkungan berada di belakang cermin (cermin cembung)

Contoh Soal Tentang Pemantulan Pada Cermin Cekung

Sebuah cermin cekung memiliki jari-jari kelengkungan 2 m. Sebuah benda diletakkan pada jarak 1,5 m dari cermin dan tinggi benda 5 cm. Hitunglah letak, tinggi, dan pembesaran bayangan.

Jawab:

Diketahui:

s = 1,5 m

h = 5 cm

R = 2 m

Ditanyakan : s’, h’ dan M = ?

Penyelesaiannya:

Dengan menggunakan rumus yang diperoleh pada pembahasan di atas maka

2/R = 1/s + 1/s’

2/2 = 1/1,5 + 1/s’

1/s’ = 2/2 – 1/1,5

1/s’ = 2/2 – 1/1,5

1/s’ = 1 – 2/3

1/s’ = 1/3

s’ = 3 m

setelah jarak bayangan (s’) diperoleh maka pembesaran bayangan dapat dicari dengan rumus:

M = s’/s

M = 3 m/1,5 m

M = 2

Dengan diketahuinya pembesaran bayangan (M) maka tinggi bayangan benda (h’) dapat dicari dengan persamaan M yakni:

h’/h = 2

h’/5 cm = 2

h’ = 10 cm

Jadi, letak bayangan benda 3 m di depan cermin, dengan tinggi bayangan benda 10 cm dan pembesaran bayangan benda adalah 2 kali.

Sumber :
https://mafia.mafiaol.com/2013/02/pemantulan-dan-pembentukan-bayangan.html