JARAK FOKUS LENSA TIPIS Dian Saputri Yunus, Ni Nyoman Putri Ari, Fitri Safitri, Sadri. LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR Abstrak Telah dilakukan praktikum fisika dasar dengan judul “Jarak Fokus Lensa Tipis”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika Universitas Negeri Makassar. Praktikum ini bertujuan untuk menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa cekung, memperoleh nilai jarak fokus berdasarkan plot grafik antara jarak bayangan dan jarak benda, dan membandingkan nilai teoritis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa yang diperoleh. Dalam praktikum ini, diadakan percobaan sebanyak dua kali. Percobaan pertama dilakukan untuk menentukan jarak fokus pada lensa cembung. Percobaan kedua dilakukan untuk menentukan jarak fokus pada lensa cekung. Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis grafik didapatkan bahwa Semakin jauh jarak tersebut juga membuat bayangan yang dihasilkan semakin besar atau diperbesar dari ukuran sebelumnya. Sementara hasil plot grafik menunjukkan bahwa jarak fokus yang diperoleh adalah hubungan 1/S dan 1/S’ dapat diketahui bahwa semakin besar jarak benda ke lensa maka semakin kecil nilai S’ maka ( 1/S berbanding terbalik dengan 1/S’) pada lensa cembung S’ bernilai positif. Sedangkan dari grafik hubungan 1/S dan 1/S’ pada lensa cekung dapat diketahui bahwa grafik hubungan naik turun. Artinya jika 1/S bernilai besar , maka 1/S’ bernilai kecil atau lebih besar ( nilai S’ selalu negative karena sifat bayanganya maya).
Kata Kunci : Jarak Fokus. Jarak Bayangan. Lensa Cembung. Lensa Cekung. RUMUSAN MASALAH 1.
Bagaimana cara menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa cekung ?
2.
Bagaimana plot grafik hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda sehingga diperoleh nilai jarak fokus berdasarkan grafik ?
3.
Bagaimana perbandingan nilai teoritis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa yang diperoleh ?
TUJUAN 1.
Untuk menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa cekung.
2.
Memplot grafik hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda sehingga diperoleh nilai jarak fokus berdasarkan grafik.
3.
Membandingkan nilai teoritis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa yang diperoleh.
METODOLOGI EKSPERIMEN Teori Singkat Untuk sebuah lensa tipis berlaku : = + dengan f = jarak fokus, S = jarak antara benda dengan lensa dan S1 = jarak antara bayangan dengan lensa. Berikut dapat dilihat gambar berikut :
Gambar 1. Jarak Fokus Lensa Tipis (Lensa Cembung) Untuk lensa cekung, bayangan yang dihasilkan oleh benda nyata adalah bayangan maya, sehingga untuk menentukan jarak fokus lensanya maka digunakan sebuah lensa positif.
Alat dan Bahan 1.
Bangku optik 1 buah
2.
Rel presisi 2 buah
3.
Pemegang slide diafragma 1 buah
4.
Bola lampu 12 V, 18 W
5.
Lensa cembung (f = 100 mm) 2 buah
6.
Lensa cekung (f = 100 mm) 1 buah
7.
Catu daya (power supply 10 A, 12 V AC/DC) 1 buah
8.
Layar optik penangkap bayangan 1 buah
9.
Tempat lampu bertangkai 1 buah
10. Diafragma anak panah 1 buah 11. Beberapa kabel penghubung ganda 12. Mistar plastik (100 cm) 1 buah
Identifikasi Variabel Kegiatan 1 1. Variabel Kontrol a. Jarak Bayangan b. Jarak Benda 2. Variabel Manipulasi a. Lensa b. Layar 3. Variabel Respon a. Benda Kegiatan 2 1. Variabel Kontrol a. Jarak Bayangan b. Jarak Benda 2. Variabel manipulasi a. Lensa b. Layar 3. Variabel respon Benda
Definisi Operasional Variabel 1. Variabel Kontrol a. Jarak Bayangan adalah jarak antara lensa ke layar b. Jarak Benda adalah jarak antara benda ke layar 2. Variabel Manipulasi a. Lensa adalah material transparan (umumnya terbuat dari plastik atau kaca) yang memiliki dua permukaan (salah satu atau keduanya memiliki permukaan melengkung sehingga dapat membelokkan sinaryang melewatinya) b. Layar adalah tempat bayangan benda akan terlihat 3. Variabel Respon Benda adalah objek yang digunakan untuk menentukan jarak benda dan jarak bayangan
Prosedur Kerja Kegiatan 1: Menentukan Jarak Fokus Lensa Cembung Dengan Merajah 1/s terhadap 1/s’ 1. Meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1 (untuk menfokuskan cahaya di benda), benda, lensa positif 2 (yang akan ditentukan jarak fokusnya), dan layar pada bangku optic secara berurutan. Mengatur jarak antara sumber cahaya dan lensa positif 1 sebesar jarak fokus lensa 1. Mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm. 2. Menempatkan layar pada jarak tertentu dari benda. 3. Menggeser lensa positif 2 yang berada diantara benda dan layar kearah benda sehingga diperoleh bayangan yang jelas pada layar. Mengukur jarak dari benda ke lensa positif 2 sebagai jarak benda dan mengukur jarak dari lensa positif 2 ke layar sebagai jarak bayangan. 4. Mengulangi kegiatan 2 dan 3 secukupnya. Mencatat data yang diperoleh dalam tabel hasil pengamatan Kegiatan 2 : Menentukan Jarak Fokus Lensa Cekung (Negatif). 1. Meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1 (untuk menfokuskan cahaya di benda), benda, lensa positif 2 (yang akan ditentukan jarak fokusnya), dan layar pada bangku optic secara berurutan. Mengatur Jarak antara sumber cahaya dan lensa positif 1 sebesar jarak fokus lensa 1. Mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm. 2. Membuat bayangan yang jelas dari benda pada layar. Menandai posisi bayangan tersebut (bayangan ini menjadi benda untuk lensa cekung). Menempatkan lensa negatif sebelum posisi bayangan yang ditandai. 3. Menempatkan layar pada posisi tertentu sekitar 100 cm dari posisi yang ditandai 4. Menggeser lensa negatif mendekati atau menjauhi layar untuk memperoleh bayangan yang jelas. 5. Mengukur jarak dari posisi yang ditandai ke lensa negatif sebagai jarak benda dan ukur jarak dari lensa negatif ke layar sebagai jarak bayangan. 6. Mengulangi kegiatan 3, 4, dan 5 dengan menempatkan layar pada posisi yang lain. Catat data yang kamu peroleh dalam tabel hasil pengamatan.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA Hasil Pengamatan Kegiatan 1. Menentukan Jarak Fokus Lensa Cembung Jarak Fokus Lensa Positif
= 10 cm
NST Mistar
= 0.1 cm Tabel 1. Jarak Fokus Lensa Cembung
No 1.
Jarak benda (s)(cm) |14,50 ± 0,05|
Jarak bayangan (s’)(cm) |23,80 ± 0,05|
1/s |0,06±0,05|
1/s’ |0,04 ±0,05|
2.
|13,40 ± 0,05|
|26,70 ± 0,05|
|0.07±0,05|
|0.03±0,05|
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
|12,20 ± 0,05| |11,60 ± 0,05| |12,70 ± 0,05| | 11,30 ± 0,05| |11,00 ± 0,05| |10,70 ± 0,05| |10,10 ± 0,05| |10,50 ± 0,05| |10,30 ± 0,05|
|37,10 ± 0,05| |40,50 ± 0,05| |31,90 ± 0,05| |47,70 ± 0,05| |50,20 ± 0,05| |54,20 ± 0,05| |68,00 ± 0,05| |62,20 ± 0,05| |65,20 ± 0,05|
|0.08±0,05| |0.08±0,05| |0.07±0,05| |0.08±0,05| |0.09±0,05| |0.09±0,05| |0.09±0,05| |0.09±0,05| |0.09±0,05|
|0.02±0,05| |0.02±0,05| |0.03±0,05| |0.02±0,05| |0.01±0,05| |0.01±0,05| |0.01±0,05| |0.01±0,05| |0.01±0,05|
Kegiatan 2. Menentukan Jarak Fokus Lensa Cekung Jarak Fokus Lensa Cekung
= -10 cm
NST mistar
= 0,1 cm Tabel 2. Menentukan jarak fokus lensa cekung
No
Jarak benda (s)(cm)
1. 2. 3. 4. 5. 6.
| -9,40 ± 0,05| | -7,40 ± 0,05| | -6,00 ± 0,05| | -3,80 ± 0,05| | -3,20 ± 0,05| | -1,80 ± 0,05|
Jarak bayangan (s’)(cm) |12,70 ± 0,05| |14,80 ± 0,05| |16,60 ± 0,05| |17,80 ± 0,05| |19,50 ± 0,05| |19,80 ± 0,05|
1/s
1/s’
|-0,1± 0,05| |-0.1± 0,05| |-0.1± 0,05| |-0.2± 0,05| |-0.3± 0,05| |-0.5± 0,05|
|0,07± 0,05| |0.06± 0,05| |0.06± 0,05| |0.05± 0,05| |0.05± 0,05| |0.05± 0,05|
ANALISIS DATA Analisis Grafik Lensa Cembung 0.045 0.04 0.035
1/s'
0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005
0 0
0.02
0.04
0.06 1/s
0.08
0.1
Grafik 1. Hubungan antara 1/s dengan 1/s’ pada Lensa Cembung Perpotongan pada Sumbu x NST
=
1=
= =
=
0,004 cm = 0,002 cm
HP = penunjukan skala x NST = 30 x 0,004 = 0,120 cm = = = 0,120 = 8,33cm
Perpotongan pada Sumbu y NST 2=
=
= =
=
0,001 cm = 0,0005 cm
HP = penunjukan skala x NST = 29 x 0,001 = 0,029 cm = =
0.12
= 0,029 cm = 3,45 cm ̅
| ̅
| |
|
|
|
KR =
100% =
100%
= 0,0002 x 100% = 0,02% (4 AB) PF = │f ± f│ PF = │5,89 ± 0.001│cm
Analisis Grafik Lensa Cekung 0.09 0.08
0.07 0.06 1/s'
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3 1/s
-0.2
-0.1
Grafik 2. Hubungan antara 1/s dengan 1/s’ pada Lensa Cekung Perpotongan pada Sumbu x , y = 1/s’ = 0 NST
=
=
0,02 cm
HP = penunjukanskala x NST = 30 x 0,02 = 0,60 cm = = = 0,60 = 1,67 cm
Perpotongan pada Sumbu y , x = 1/s = 0 NST 2=
=
= =
=
= 0,004 cm cm
HP = penunjukanskala x NST = 45 x 0,004 = 0,18 cm = = 2=
5,56 cm
0
̅=
=
̅ 3,61 cm = = = = = =| KR = =
| ̅=|
| 3,61 = 0,001 cm
100% 100%
= 0,02% (4 AB) PF = │f ± f│ PF = │3,61 ± 1,00 x
│cm
PEMBAHASAN Sistem lensa mempelajari mengenai proses yang dialami oleh lensa, seperti proses jalannya sinar, proses pembentukan bayangan, proses menentukan titik fokus pada lensa, menentukan sifat bayangan, dan sebagainya. Lensa itu sendiri terbagi menjadi dua, yaitu lensa tipis dan lensa tebal. Tapi, pada percobaan ini kita hanya akan membahas mengenai lensa tipis. Lensa tipis terbagi dua, yaitu lensa positif dan lensa negatif. Kedua lensa tersebut kita gunakan di dalam percobaan ini. Lensa tipis biasanya berbentuk lingkaran, dan kedua permukaannya melengkung. Kedua permukaan bisa berbentuk cekung, cembung, atau datar. Keutamaan lensa ialah membentuk bayangan benda. Jika berkas-berkas yang paralel dengan sumbu lensa (garis lurus yang melewati pusat lensa dan tegak lurus terhadap kedua permukaannya) jatuh pada lensa tipis,maka akan difokuskan pada satu titik yang disebut titik fokus, F. Titik fokus merupakan titik bayangan untuk benda pada jarak tak terhingga dari sumbu utama. Ketika sebuah berkas cahaya mengenai sebuah permukaan bidang batas yang memisahkan dua medium berbeda, seperti misalnya permukaan udara dan kaca, energi cahaya tersebut dipantulkan dan memasuki medium kedua. Perubahan arah dari sinar yang ditranmisikan tersebut disebut pembiasan.
Pada percobaan ini dilakukan dua kegiatan, yaitu kegiatan pertama bertujuan untuk menentukan jarak fokus pada lensa cembung. Sedangkan kegiatan kedua bertujuan untuk menentukan jarak fokus pada lensa cekung. Kegiatan pertama dilakukan dengan meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1, benda, lensa positif 2, dan layar pada bangku optik secara berurutan. Kemudian mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm. kemudian menempatkan layar pada jarak tertentu dari benda. Setelah itu,menggeser lensa positif 2 yang berada diantara benda dan layar kearah benda sehingga memperoleh bayangan yang jelas pada layar.Llalu mengukur jarak dari lensa positif 2 sebagai jarak benda dan mengukur jarak lensa positif 2 ke layar sebagai jarak bayangan. Kegiatan kedua dilakukan dengan meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1,benda, lensa positif 2, dan layar pada bangku optik secara berurutan. Kemudian mengatur jarak antara sumber cahaya dengan lensa positif 1 sebesar jarak fokus lensa 1, mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10cm. Kemudian memebuat bayangan yang jelas dari benda pada layar.setelah itu menandai posisi bayangan tersebut, dan menempatkan lensa negatif sebelum posisi bayangan ditandai. Lalu menempatkan layar pada posisi tertentu dari posisi yang ditandai. Menggeser lensa negatif mendekati atau menjauhi layar sebagai jarak bayangan dan langkah terakhir mengulangi kegiatan itu hingga beberapa kali, dengan mengubah-ubah posisi layar. Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan bahwa percobaan benda dengan jarak antara F dengan lensa menghasilkan bayangan nyata, terbalik dan diperkecil. semakin jauh jarak benda ke layar maka semakin dekat jarak bayangan dan bayangan yang dihasilkan semakin maya. Semakin jauh jarak tersebut juga membuat bayangan yang dihasilkan semakin besar atau diperbesar dari ukuran sebelumnya. Untuk benda yang akan ditentukan fokus lensanya akan menghasilkan bayangan yang bentuknya terbalik dari bentuk aslinya. Hal ini terjadi pada lensa cembung maupun pada lensa cekung. Sementara hasil plot grafik menunjukkan bahwa jarak fokus yang diperoleh adalah hubungan 1/S dan 1/S’ dapat diketahui bahwa semakin besar jarak benda ke lensa maka semakin kecil nilai S’ maka ( 1/S berbanding terbalik dengan 1/S’) pada lensa cembung S’ bernilai positif. Sedangkan dari grafik hubungan 1/S dan 1/S’ pada lensa cekung dapat diketahui bahwa grafik hubungan naik turun. Artinya jika 1/S bernilai besar, maka 1/S’ bernilai kecil atau lebih besar (nilai S’ selalu negative karena sifat bayanganya maya).
SIMPULAN DAN DISKUSI Berdasarkan hasil percobaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa : a.
Dalam menentukan jarak fokus sebuah lensa tipis baik cembung maupun cekung berlaku : = +
b.
Hasil plot grafik pada lensa cembung menunjukkan bahwa jarak fokus yang diperoleh adalah hubungan 1/S dan 1/S’ dapat diketahui bahwa semakin besar jarak benda ke lensa maka semakin kecil nilai S’, pada lensa cembung S’ bernilai positif
c.
Hasil plot grafik pada lensa cekung menunjukkan bahwa jika 1/S bernilai besar, maka 1/S’ bernilai kecil atau lebih besar ( nilai S’ selalu negative karena sifat bayanganya maya).
DAFTAR RUJUKAN Herman. 2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Makassar; Unit Laboratorium Fisika Dasar UNM.
