01 Chesia saranata Simanullang 130462005 7 laporan akhir sifat lensa dan bayangan PDF

Preview

Summary

SIFAT LENSA DAN CACAT BAYANGANKOORDINATOR HARIAN : Kartini ASISTEN LABORATORIUM : Yasmine Luthfia Vidya KartiniTANGGAL PERCOBAAN : 3 DesemberTANGGAL PENGUMPULAN : 9 DesemberPRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 SEMESTER 113NAMA : Chesia Saranata SimanullangNRM 1304620057KELOMPOK : 6 (enam)DOSEN PENGAMPU : Cecep ...

Description

TANGGAL PERCOBAAN

: 3 Desember

TANGGAL PENGUMPULAN : 9 Desember PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1 SEMESTER 113 SIFAT LENSA DAN CACAT BAYANGAN

NAMA

: Chesia Saranata Simanullang

NRM

1304620057

KELOMPOK

: 6 (enam)

DOSEN PENGAMPU

: Cecep Rustana, Ph.D

KOORDINATOR HARIAN : Kartini ASISTEN LABORATORIUM : Yasmine Luthfia Vidya Kartini

Laporan Awal

Laporan Akhir

Kinerja

Total

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Jakarta 2020

A.TUJUAN

1.Memahami sifat pembiasan cahaya pada lensa. 2.Menentukan jarak fokus lensa. 3.Mengamati cacat bayangan (aberasi) dan mengetahui penyebabnya. 4.Mengurangi terjadinya cacat bayangan. B.ALAT DAN BAHAN 1.Lensa positif kuat (++),

6. Lampu pijar,

2.Lensa positif lemah (+),

7. Layar penangkabayangan,

3.Lensa negatif (-),

8. Bangku optik,

4.Benda berupa anak panah,

9. Kabel penghubung dan sumber tegangan listrik.

5.Diafragma dan kaca baur, C.TEORI DASAR 1

Menentukan jarak fokus lensa positif (konvergen)

Sebuah benda O diletakkan disebelah kiri lensa positif, dan bayangan O yang terbentuk disebelah kanan lensa dan dapat diamati pada sebuah layar. Jika M merupakan perbesaran bayangan (perbandingan panjang O dan O), dan L adalah jarak antara benda dan bayangan, maka jarak fokus lensa f, dapat ditentukan dari persamaan berikut s' f =1+ M dimana sadalah jarak bayangan terhadap lensa.

Cara lain untuk menentukan jarak fokus lensa positif adalah sebagai berikut:Sebuah benda O diletakkan pada jarak L darilayar. Kemudian lensa positifyang akan ditentukan jarak fokusnya digeser-geser antara benda O dan layar sehingga diperoleh dua kedudukan (misalnya 1 Tim Dosen Fisika Dasar, Panduan Praktikum Fisika Dasar 2, Jakarta: UNJ, 2018.

kedudukan 1 dan kedudukan 2) dimana lensa memberikan bayanganyang jelas pada layar. Bayangan yang satu diperbesar dan yang lain diperkecil.

Jika r adalah jarak antaradua kedudukan itu, jarak fokus lensa dapat ditentukan sebagai berikut: L2 −r2

Menentukan jarak fokus lensa negatif(divergen) Jarak fokus lensa negatif dapat ditentukan dengan bantuan lensa positif. Mula-mula digunakna lensa positif untuk membentuk bayangan nyata pada layar. Kemudian antara lensa positifdanlayardipasanglensanegatif.

Bayangan pada layar itu merupakan bayangan maya dari lensa negatif. Karenanya pada keadaan ini, jarak dari layar ke lensa negatif disebut jarak benda s. Sekarang, layar digeser ke belakang menjauhi lensa untuk memperoleh bayang baru. Dalam keadaan ini jarak dari layar sampai lensa negatif disebut jarak bayangan s’. Jarak fokus lensa negatif dapat ditentukan dengan persamaan: s. s ' f = s +s

Jarak fokus lensa bersusun

Jika dua lensa tipis dengan jarak fokus masing-masing f1 dan f2 digabungkan (dirapatkan), maka akan diperoleh satu lensa gabungan yang fokusnya adalah fgab, dan dapat diperoleh dengan persamaan berikut: 1 f gab

=

1 f1

+

1 f2

Cacat Bayangan Rumus-rumus persamaan lensa yang telah diberikan di atas dapat diturunkan dengan syarat hanya berlaku untuk sinar “paralaksial“. Jika syarat tersebut tidak dipenuhi, maka akan terjadi cacat bayangan (aberasi). 2

Alat optik sederhana yang paling penting tentu saja adalah lensa tipis. Perkembangan alat-alat optik dengan menggunakan lensa berawal dari abad ke-16 dan 17, meskipun catatan tentang kaca mata ditemukan pada akhir abad ke tiga belas. Beberapa alat optik yang menggunakan lensa diantaranya adalah kacamata, kamera, kaca pembesar, teleskop, teropong, mikroskop dll. Lensa tipis biasanya berbentuk lingkaran, dan kedua permukaannya melengkung, salah satu contohnya adalah lensa pada kaca pembesar. Keutamaan lensa adalah karena lensa membentuk bayangan benda. Sumbu lensa merupakan garis lurus yang melewati pusat lensa dan tegak lurus terhadap kedua permukaannya (Giancoli, 1999: 263).

Gambar 2.1 Sumbu utama pada lensa cembung dan lensa cekung Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau satu bidang dan satu bidang datar (Imam, 1996). Lensa adalah objek tembus pandang dengan dua permukaan pembias yang memiliki sumbu utama berbimpit. Lensa yang menyebabkan sinar sejajar sumbu utama untuk mengumpul biasanya disebut lensa konvergen. Sebaliknya, jika menyebarkan sinar disebut lensa divergen. Sebuah lensa dapat menghasilkan bayangan objek hanya karena lensa dapat membengkokkan sinar, tetapi lensa hanya dapat membengkokkan sinar jika indeks pembiasannya berbeda dengan indeks bias medium disekitarnya (walker, 2010: 409). Lensa Cembung Lensa cembung merupakan lensa yang memiliki bentuk tebal di bagian tengah dan tipis di bagian tepinya (Imam, 1996: 111). Lensa cembung atau lensa positif terdiri atas tiga bentuk, 2Giancoli, Douglas C. 1999. Fisika edisi kelima. Jakarta: Erlangga.

yaitu: a.lensa bikonveks atau lensa cembung dua b.lensa plankonveks atau lensa cembung datar c.lensa konkaf konveks atau lensa cembung cekung. Lensa cembung atau lensa konveks bersifat mengumpulkan sinar-sinar yang datang menuju lensa. Sinar-sinar sejajar menuju lensa cembung dibiaskan lensa dan melalui satu titik pada sumbu utama. Titik ini disebut titik fokus utama (F). Jarak dari F ke O adalah jarak fokus (f). Titik O adalah titik pusat lensa atau pusat optik. Sinar-sinar sejajar sumbu utama datang dari sebelah kanan lensa cembung, maka sinar-sinar dibiaskan oleh lensa melalui satu titik yang disebut titik fokus F . Jarak fokus ini sama dengan jarak fokus utama. Lensa cembung memiliki dua titik fokus utama yaitu F' dan F. Jarak antara F'O dengan FO sama besarnya. Jarak fokus lensa cembung diberi tanda positif sehingga lensa cembung disebut lensa positif. Jika jarak fokus lensa adalah f, jarak benda adalah S, dan jarak bayangan adalah S', maka hubungan antara S, S', dan f dapat dituliskan sebagai berikut. Untuk menggunakan persamaan diatas perhatikan perjanjian tanda sebagai berikut: a.Kalau f positif (+) berarti lensa cembung b.Kalau S positif (+) berarti bendanya nyata. c.Kalau S' positif (+) berarti bayangan nyata. d.Kalau S' negatif (-) berarti bayangan maya. Bayangan yang dibentuk lensa cembung dapat berupa bayangan maya atau bayangan nyata, bergantung pada jarak benda terhadap lensa. Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung ada tiga, yaitu: a.Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus b.Sinar yang melalui titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama c.Sinar yang melalui titik pusat optik lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Lensa Cekung Lensa cekung bentuknya berbeda dengan lensa cembung. Lensa cekung adalah benda bening yang dibatasi dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar yang tipis di tengah-tengah dan tebal di bagian tepi. Lensa cekung terdiri dari tiga jenis, yaitu: a.Lensa bikonkaf atau lensa cekung dua b.Lensa plankonkaf atau lensa cekung datar c.Lensa konveks konkaf atau lensa cekung cembung (meniscus).

Lensa cekung atau lensa konkaf bersifat menyebarkan sinar-sinar yang datang menuju lensa oleh karena itulensa cekung disebut lensa divergen. Jarak fokus lensa cekung diberi tanda negatif, sehingga lensa cekung disebut lensa negatif. Bayangan yang terjadi pada lensa cekung adalah maya, diperkecil, dan tegak. Bayangan ini dibentuk dari perpotongan maupun perpanjangan sinar-sinar istimewa yang berlaku pada lensa cekung. Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung adalah: a.Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus pertama, b.Sinar datang menuju titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama, c.Sinar melalui titik pusat optik lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Lensa cekung selalu membentuk bayangan maya walaupun letak benda diubah-ubah di depan 1 1 1 lensa cekung. = + ' f s s Juga berlaku pada lensa cekung tetapi perlu diperhatikan perjanjian tanda sebagai berikut. a.Kalau f negatif (-) berarti titik fokus untuk lensa cekung. b.Kalau S' positif (+) berarti bayangannya nyata.

c.Kalau S' negatif (-) berarti bayangannya maya. 3

Persamaan Pembuat Lensa

Pada lensa cembung dan lensa cekung berlaku persamaan pembuat lensa. Persamaan ini menghubungkan panjang fokus lensa dengan radius kelengkungan kedua permukaannya dan indeks bias. Posisi titik F tidak tergantung pada dimana berkas cahaya mengenai lensa. Hal ini berarti semua berkas yang paralel dengan sumbu lensa tipis akan melalui titik yang sama. Lensa cembung yang memiliki dua permukaan yang sama-sama cembung, R1 dan R2 dianggap positif. Persamaan yang berlaku untuk lensa cembung dan lensa yang satu atau dua permukaannya merupakan lensa cekung adalah persamaan dibawah ini, tetapi untuk permukaan cekung, radius harus dianggap negatif. 1 F

= (n – 1) (

Keterangan:

1 R2 + 1 ¿ R1

F : Jarak fokus lensa n : Indeks bias lensa R1: jari-jari lensa permukaan pertama R2 : jari – jari lensa permukaan pertama

Jika diperhatikan persamaan tersebut simetris dalam R1 dan R2. Hal ini menyebabkan jika lensa diputar sehingga cahaya mengenai permukaan luar, panjang fokus sama bahkan jika kedua lensa berbeda (Giancoli, 1999: 277). 4

Cahaya

Setiap hari manusia memerlukan cahaya. Dengan adanya cahaya, dunia ini menjaditerang sehingga semua orang dapat melihat benda-benda di sekitarnya dan menikmati indahnya pemandangan alam. Jika tidak ada cahaya, semua tampak gelap gulita. Orang-orang tidak dapat melihat apa-apa. Dengan demikian, cahaya merupakan sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan manusia. 1. Pengertian Cahaya Para ahli telah lama mempelajari cahaya untuk mengetahui hakekatnya. Pada mulanya, cahaya didefinisikan sebagai aliran partikel yang dipancarkan oleh benda penghasil cahaya (sumber cahaya). Tetapi, penyelidikan lain menyatakan bahwa cahaya adalah gelombang karena cahaya memiliki sifat-sifat seperti yang dimiliki oleh gelombang. Pada akhirnya, mereka menyimpulkan bahwa kedua teori di atas yaitu bahwa cahaya adalah materi yang merambat dan cahaya adalah gelombang adalah benar. Panjang gelombang cahaya menentukan jenis cahaya yang dihasilkannya. Berdasarkan panjang gelombangnya, cahaya dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

3Imam, poernomo. 1996. Fisika 2 Petunjuk Guru. Jakarta: Balai Pustaka. 4Yohanes Surya, Olimpiade Fisika : Teori dan Latihan Fisika Menghadapi Masa Depan, PT Primatika Cipta Ilmu, 1997.

1. Cahaya tampak merupakan jenis gelombang elektromagnetik yang paling terkenal. Cahaya ini merupakan bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh mata manusia. Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 4 x 107m (ungu) hingga 7 x 10-7m (merah). Di luar rentang tersebut mata manusia tidak bisa mendeteksinya. 2. Cahaya tidak tampak merupakan cahaya yang tidak dapat dideteksi oleh mata manusia karena panjang gelombangnya berada di luar rentang yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Jika di belakang penghalang terdapat layar atau dinding, pada layar atau dinding terbentuk daerah gelap yang disebut bayang-bayang. Bayang-bayang dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu : 1.Bayang-bayang umbra.Jika seberkas cahaya yang keluar dari sumber cahaya yang kecil (dapat dianggap sebagai titik) terhalang, maka tidak ada bagianlain dari sumber cahaya yang terlihat di belakang penghalang. Dengan demikian, terbentuk bayangbayang gelap yang disebut umbra. 2.Bayang-bayang penumbra.Pada sumber cahaya yang relatif besar, selain terbentuk bayang-bayang umbra juga terbentuk bayang-bayang kabur yang disebut penumbra. 2. Pemantulan Cahaya Cahaya merupakan suatu gelombang. Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan. Jika cahaya jatuh pada suatu permukaan, sebagian dipantulkan dan sebagian diteruskan atau diserap. Jumlah cahayayang dipantulkan atau diserap bergantung pada sifat permukaan benda yang memantulkan cahaya. Jika permukaan berupa cermin, hampir semua cahaya dipantulkan. Jika permukaan berwarna hitam kasar, hampir semua cahaya diserap. Suatu benda dapat dilihat karena benda itu memantulkan cahaya ke mata.Cahaya memiliki hukum pemantulan yang berbunyi : a.Sudut pantul (r) sama dengan sudut datang (i).

b.Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang dan ketiganya berpotongan di satu titik.

Berdasarkan gambar 1 diatas, dapat dilihat bahwa arah garis normal selalu tegak lurus pada permukaan di titik yang diamati. Jika permukaan pemantul berupa bidang datar yang licin, arah garisnormal di berbagai titik sama. Namun, jika permukaan berupa bidang berlekuk-lekuk, arah garis normal pada berbagai titik bisa berbeda. 3.Pembiasan Cahaya

Pembelokan berkas cahaya yang merambat dari satu medium ke medium lain yang kerapatan optiknya berbeda disebut pembiasan (refraksi). Pembiasan terjadi karena kerapatan optik kedua medium berbeda. Kerapatan optik udara lebih kecil dibandingkan kerapatan optik kaca sehingga proses pembiasan cahaya dari udara ke gelas (kaca) adalah seperti gambar 2 berikutini :

Seperti halnya pemantulan cahaya, pembiasan cahaya juga mengikuti aturan-aturan tertentu. Ada dua aturan yang menentukan jalannya pembiasan cahaya, yaitu : a.Hukum I pembiasan yang berbunyi sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang, ketiganya berpotongan di satu titik. b.Hukum II pembiasan yang berbunyi : i. Sinar yang datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal. ii. Sinar yang datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal. Lensa Lensa adalah kaca transparan yang memiliki permukaan lengkung. Permukaan lengkung dapat berupa : a.Dua permukaan cembung (lensa bikonveks). b.Dua permukaan cekung (lensa bikonkaf). c.Satu permukaan cembung dan satu cekung (lensa konkaf-konveks / lensa konveks-konkaf). d.Satu permukaan cembung dan satu permukaan datar (lensa plan-konveks). e.Satu Permukaan cekung dan satu permukaan datar (lensa plan-konkaf).

Kedua permukaan lensa berperan sebagai permukaan pembias. Permukaan yang berbeda menghasilkan efek pembiasan total yang berbeda. Berdasarkan sifat bayangan yang dibentuknya, secara umum lensa dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu : a.Lensa cembung. b.Lensa cekung. 1. Lensa Cembung

Ciri utama lensa cembung adalah bagian tengah lensa lebih tebal daripada bagian pinggirnya. Lensa cembung sering disebut lensa konveks atau lensa positif. Berikut ini adalah jenis-jenis lensa cembung berdasarkan bentuk lengkung permukaannya : a.Lensa bikonveks adalah lensa yang memiliki dua permukaan cembung. b.Lensa plan-konveks adalah lensa yang memiliki satu permukaan cembung dan satu permukaan datar. c.Lensa konveks-konkaf adalah lensa yang memilikisatu permukaan cembung dan satu permukaan cekung. Dalam hal ini, permukaan yang cembung lebih dominan daripada permukaan yang cekung.

Lensa Cekung Ciri utama lensa cekung adalah bagian tengahnya lebih tipis daripada bagian pinggirnya. Lensa cekung sering disebut lensa konkaf atau lensa negatif. Jenis-jenis lensa cekung berdasarkan bentuk lengkung permukaannya adalah sebagai berikut :a.Lensa bikonkaf adalah lensa yang memiliki dua permukaan cekung.b.Lensa plan-konkaf adalah lensa yang memiliki satu permukaan cekung dan satu permukaan datar.c.Lensa konkaf-konveks adalah lensa dengan satu permukaan cembung dan satu permukaan cekung. Dalam hal ini, permukaan yang cekung lebih dominan daripada permukaan yang cembung. 5

Lensa merupakan suatu benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan bidang lengkung atau salah satunya datar. Pembagian lensa berdasarkan banyaknya penyusupan yaitu: a)

Lensa tunggal dengan dua permukaan pembiasan.

b) Lensa gabungan dengan permukaan pembiasan lebih. Berdasarkan jenisnya, lensa terbagi atas: 1. Lensa cembung (lensa + atau konveks) Lensa cembung adalah lensa konvergen yang bersifat mengumpulkan sinar. Selain itu, lensa cembung juga merupakan lensa + karena dapat mengumpulkan bayangan yang bisa ditangkap layar dan nyata. Kombinasi lensa cembung yaitu: bikonveks (cembung-cembung) dan plankonveks (cekung cembung). Sinar-sinar utama pada lensa cembung adalah sbb : a) Sinar datang sejajar pada sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif F1. b) Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama. c) Sinar datang melalui titik pusat oktik O diteruskan tanpa membias. Bayangan yang dibentuk adalah: nyata, terbalik, dan diperbesar. 2. Lensa cekung (lensa – atau konkaf) 55 Daryanto, Fisika Teknik, Penerbit Rineka Cipta dan Bina Adiaksara,

1997.

Lensa cekung disebut juga sebagai lensa divergen yang bersifat menyebarkan sinar. Selain itu, lensa cekung juga merupakan lensa -, karena tidak dapat membentuk bayangan yang bisa ditangkap layar dan memiliki harga fokus negatif. Kombinasi lensa cekung yaitu: bikonkav (cekung- cekung), plankonkav (datar cekung), dan konvek konkav (cembung cekung).

a)

Sinar datang melalui pusat optik O diteruskan tanpa membias. Bayangan yang dibentuk adalah: maya, tegak, dan diperkecil.

A. Menentukan jarak fokus f lensa positif (konvergen).

+

Lensa

Layar S’

F

F’ S L

Sebuah benda O diletakkan sebelah kiri lensa positif dan bayangan O` yang terbentuk disebelah kanan lensa dapat diamati pada sebuah layar. Jika m pembesaran bayangan (perbandingan panjang O` dan O), dan L jarak antara benda dan bayangan (layar) maka jarak fokus lensa f dapat ditentukan dari persamaan:

mL

f =

(1 + m)2

Jarak fokus f juga ditentukasn dengan persamaan : f =

S ' 1+ m

Jika S` jarak bayangan (layar) terhadap lensa, dan m perbesaran bayangan.

+

+ I

II

Layar

F

e

0’

L

Sebuah benda O diletakkan pada jarak L dari layar (L tetap) kemudian lensa positif yang akan ditentukan jarak fokusnya digeser-geserkan antara benda O dan layar,sehingga diperoleh kedudukan ( I dan II ) dimana lensa pada masing–masing kedudukan tersebut dapat memberikan bayangan yang jelas dari benda O pada layar (O’). Bayangan yang satu diperbesar dan yang lain diperkecil. Jika e = jarak antara dua kedudukan lensa yang dapat memberikan bayangan yang jelas pada layar, maka jarak fokus f dari lensa menurut Bessel dapat ditentukan dengan rumus: L2 - e 2 f = 4L dimana, f = jarak titik fokus lensa. L = jarak benda ke layar. E = jarak dua lensa. o+i=L o = L-i o1 + i 1 = L o 1 = L-i1 i-i1 = e i =e + i1 Pada kedudukan lensa I 1/f1 = 1/o + 1/i----------------------/f = (o + I) / oi 1/f = p / (p-1)i................................................................................(1) Pada kedudukan lensa II 1/f1 = 1/o1 + 1/i1---------------------1/f1 = o1 + i1/ o1 x i1 1/f = p/(p-i1)i1................................................................................

B.

Menentukan jarak fokus lensa negatif (divergen).

+

Layar F’

+ 0’

F

+

+

Layar S’

+ 0’

F

+

Jarak fokus lensa negatif dapat dapat ditentukan dengan persamaan

f=

S.S '

…………………………… (1-4)

S+S'

Lensa negatif tidak memberikan gambar pada layar karena memberikan gambar secara tidak ril untuk sebuah benda sejati,untuk mengatasinya kita letakkan lensa positif pada lensa yang jarak fokusnya sudah diketahui

C. Jarak fokus lensa bersusun. Jika dua lensa tipis dengan jarak fokus masing-masing f1 dan f2 digabungkan (dirapatkan) akan diperoleh satu lensa bersusun yang jarak fokusnya f dapat ditentukan dengan persamaan: 1 1 = f f1 +

D.

1 f2

Cacat Bay...