Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Judul Percobaan : Percobaan Lensa
NAMA
: YONATHAN ANDRIANTO SUROSO
NIM
: 12300041
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Geothermal
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
A. TUJUAN PERCOBAAN Tujuan percobaan pada praktikum Fisika Dasar 2 tentang Percobaan Lensa adalah: 1. Menentukan jarak fokus lensa positif 2. Menentukan jarak fokus lensa negatif 3. Menentukan jarak fokus lensa gabungan
B. ALAT DAN BAHAN Alat dan bahan yang kami gunakan dalam d alam praktikum ini adalah: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Sumber cahaya (lampu) Bangku optik dengan dudukan lensa dan rel pengukuran Layar Lensa cembung Lensa cekung Benda
C. DASAR TEORI Lensa adalah benda transparan yang mampu membelokkan atau membiaskan berkas-berkas cahaya yang melewatinya, sehingga jika suatu benda berada di depan lensa, maka bayangan dari benda tersebut akan terbentuk. Lensa umumnya tersebut dari kaca atau plastik. Lensa memiliki dua permukaan di mana bentuk permukaannya ada yang cembung, cekung, atau datar. Bentuk permukaan cembung memiliki permukaan yang melengkung keluar, disebut lensa cembung . Bentuk permukaan cekung memiliki permukaan yang melengkung ke dalam, disebut lensa cekung . Bentuk permukaan datar memiliki permukaan yang datar, disebut lensa datar . Pada umumnya, sebuah lensa memiliki bagian-bagian yang disebut titik fokus pertama dan kedua, pusat kelengkungan permukaan pertama dan kedua, radius kelengkungan pertama dan kedua, serta pusat lensa. Titik fokus, pusat kelengkungan, dan radius kelengkungan pertama merupakan titik nyata atau titik yang berada di depan lensa. Sedangkan titik fokus, pusat kelengkungan, dan radius kelengkungan kedua merupakan titik yang ada di belakang lensa, atau titik pada bayangan yang terbentuk.
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
Nilai jari-jari atau radius r adius kelengkungan suatu lensa dapat bernilai b ernilai positif, negatif atau tak berhingga. Berikut ini aturan untuk menunjukkan radius kelengkungan ( diasumsikan bahwa sinar datang dari arah kiri) : Permukaan yang memiliki titik pusat ada di sebelah kanan pusat lensa, jari-jari atau radiusnya (R) bernilai positif. Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kiri pusat lensa, jari-jari atau radiusnya (R) bernilai negatif. Untuk lensa yang permukaannya datar, memiliki radius atau jari-jari (R) tak berhingga. Berdasarkan aturan tersebut, maka lensa cembung-cembung memiliki R 1 positif dan R 2 negatif. Pada lensa cembung-datar memiliki R 1 positif dan R 2 tak berhingga. Dan pada lensa cekung-cekung R 1 negatif dan R 2 positif. Dari pernyataan di atas, maka dikenal istilah lensa positif untuk lensa cembung dan lensa negatif untuk negatif untuk lensa cekung. 1. Lensa Cembung (Lensa Positif)
Lensa cembung (convex (convex)) yang biasa disebut juga lensa positif merupakan lensa yang memiliki bagian tengah yang lebih tebal dari pada bagian tepinya. Lensa cembung terdiri atas tiga macam bentuk, yaitu lensa biconvex (cembung rangkap), lensa planconvex lensa planconvex (cembung-datar), dan lensa convex-concave (cembung-cekung). Lensa cembung memiliki sifat dapat mengumpulkan cahaya sehingga disebut juga lensa konvergen. konvergen. Apabila ada berkas cahaya sejajar sumbu utama, mengenai permukaan lensa, maka berkas cahaya tersebut tersebu t akan dibiaskan melalui satu titik. Sinar bias akan mengumpul ke satu titik fokus di belakang lensa. Berbeda dengan cermin yang hanya memiliki satu titik fokus, lensa memiliki dua titik fokus. Titik fokus yang merupakan titik pertemuan sinar-sinar bias disebut fokus utama (f 1) yang disebut juga fokus aktif. Karena pada lensa cembung sinar bias berkumpul di belakang lensa, maka letaknya juga di belakang lensa. Sedangkan fokus pasif berada di belakang lensa. Pada lensa cembung terdapat tiga sinar-sinar istimewa yang menjadi dasar pembentukan bayangan pada lensa cembung, yaitu:
Sinar datang yang sejajar sumbu su mbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus.
Sinar datang yang melalui titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
Sinar yang melalui pusat lensa, tidak mengalami pembiasan.
Titik fokus lensa cembung dengan rumus yang disebut rumus pembuat lensa, yaitu:
( ) Dengan : f
: jarak titik fokus lensa cembung
n
: indeks bias lensa
R 1
: jari-jari kelengkungan permukaan pertama
R 2
: jari-jari kelengkungan permukaan kedua
Berapapun nilai R 1 dan R 2 dari lensa cembung, titik fokusnya akan selalu positif. Mencari dua posisi lensa yang menghasilkan bayangan yang jelas pada lensa positif, dapat juga dilakukan dengan cara yang disebut Metode Bessel . Jika pada posisi satu didapat bayangan yang jelas pada layar, dan kemudian jika dengan menggeser lensa, pada posisi kedua diperoleh lagi bayangan yang jelas pada layar. Jika jarak antara kedua titik, yaitu titik pertama lensa dan titik kedua lensa cembung yang menghasilkan bayangan yang jelas adalah d , maka menurut Bessel:
Dengan: f
: fokus lensa
d
: jarak antara posisi satu dan posisi dua (s2 – s – s1)
L
: jarak benda dari pusat lensa
2. Lensa Cekung (Lensa Negatif)
Lensa cekung (concave (concave)) adalah lensa yang memiliki bagian tengah lebih tipis dari pada bagian pinggirnya. Lensa cekung ada tiga macam, yaitu lensa biconcave (cekung rangkap), lensa planconcave (cekung datar), dan lensa concave-convex (cekung-cembung).
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
Lensa cekung disebut juga juga lensa negatif dan memiliki sifat yang dapat menyebarkan cahaya atau yang disebut juga lensa divergen. divergen. Seperti halnya lensa cembung, lensa cekung juga memiliki tiga sifat sinar-sinar istimewa, yaitu :
Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah datangnya dari titik fokus. Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus, akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Sinar yang melalui titik pusat kelengkungan tidak akan mengalami pembiasan
3. Lensa Gabungan
Lensa gabungan adalah penggabungan antara lensa positif dan lensa negatif. Lensa gabungan sering digunakan pada alat-alat optik dengan maksud mengurangi cacat bayangan.
Gambar 1. Spherometer
Spherometer merupakan salah satu alat ukur panjang yang digunakan untuk mengukur jari-jari (radius) dari permukaan suatu lensa. Selain itu, spherometer juga digunakan untuk mengukur ketebalan suatu lempengan atau plat tipis. Untuk cara pembacaan, skala utama (dalam mm) berhimpit dengan skala pada piringan spherometer piringan spherometer (sebagai (sebagai h). Skala pada piringan spherometer dikalikan ketelitian Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
spherometer (0,01 spherometer (0,01 mm). Sedangkan jarak antar kaki spherometer (sebagai L). Setelah hasil pembacaan skala tersebut dimasukkan ke dalam suatu persamaan R, didapatlah hasil pengukuran jari-jari (radius) permukaan lensa. Untuk menghitung jari-jari kelengkungan lensa digunakan rumus:
Dengan: h
: h2 – h – h1
L
: jarak kedua kaki spherometer kaki spherometer
h1 adalah ketinggian skrup spherometer di lensa planparalel dan h 2 adalah sebagai ketinggian sekrup spherometer sekrup spherometer di di atas kedua permukaan lensa.
D. JALANNYA PERCOBAAN I.
Penentua nentuan n J arak Fokus F okus L ens nsa a Pos Posiitif dengan ngan Me M etod tode L ens nsa a Tip Ti pis a. Menggeser lensa agar didapat bayangan paling jelas di layar. Kemudian diukur jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’)
b. Mengulangi langkah a dengan mengubah terlebih dahulu jarak benda ke layar c. Mengulang langkah b sebanyak 3 kali
II.
Penentuan nentuan J arak F okus L ensa Posi ositif tif dengan ngan Me M etode tode Bess sse el a. Menyusun alat seperti pada gambar (untuk lensa posisi 1)
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
b. Mengatur jarak benda ke layar (L) sedemikian rupa sehingga memungkinkan terjadinya bayangan di layar untuk dua kondisi, yaitu kondisi 1 menghasilkan bayangan diperbesar dan kondisi 2 menghasilkan bayangan diperkecil setelah lensa digeser mendekati layar c. Mengukur jarak s1 saat bayangan di layar diperbesar dan jelas serta mengukur jarak s2 saat bayangan di layar diperkecil dan jelas d. Mengulangi langkah a sampai dengan langkah c untuk L yang berbeda sebanyak 3 kali
III.
Penentua nentuan n J arak Fokus F okus L ens nsa a Neg Negati atif a. Membuat bayangan nyata di layar dengan menggunakan lensa positif
b. Meletakkan lensa negatif antara lensa positif dan layar. Tanpa mengubah posisi layar kemudian diukur jarak antara benda dan lensa negatif (sebagai jarak benda untuk lensa negatif s 2) c. Menggeser layar sehingga nampak bayangan yang jelas di layar. Kemudian diukur jarak antara lensa negatif dan layar (sebagai jarak bayangan untuk lensa negatif s2’)
I V.
Penentua nentuan n J arak Fokus F okus L ens nsa a Gabung Gabungan an a. Melekatkan dua buah lensa positif (lensa positif kuat dan lensa positif lemah) b. Mengatur posisi alat-alat seperti gambar
c. Menggeser lensa agar didapat bayangan paling jelas di layar d. Mengukur jarak benda-lensa (s) dan jarak lensa-layar lensa-layar (s’)
V.
Penentuan nentuan Inde I ndeks Bias Bias Bahan Le Lensa a. Melakukan pengukuran jari-jari kelengkungan setiap permukaan lensa positif dengan menggunakan Spherometer b. Meletakkan Spherometer di Spherometer di atas permukaan lensa planparalel Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
c. Mengatur posisi sekrup Spherometer agar ujung sekrupnya menyentuh permukaan lensa, kemudian diamati skala Spherometer nya nya serta mencatat hasil pengukurannya sebagai h1. d. Mengangkat Spherometer dan menggantinya dengan lensa kemudian meletakkan kembali Spherometer di atas permukaan lensa. e. Melakukan seperti langkah c untuk mendapatkan harga h2 f. Meletakkan Spherometer di atas sehelai kertas dan menekan Spherometer agar ketiga kakinya membekas di kertas g. Mengukur jarak antara kedua kaki Spherometer (L) Spherometer (L) untuk masing-masing kaki.
E. DATA HASIL PENGAMATAN
Percobaan I L : 40 cm 0,4 m L : 50 cm 0,5 m L : 60 cm 0,6 m s 19,5 cm 0,195 m 14,5 cm 0,145 m 14 cm 0,14 m s’ 20,5 cm 0,205 m 35,5 cm 0,355 m 46 cm 0,46 m Percobaan II Untuk bayangan diperbesar Untuk bayangan diperkecil L : 60 cm 0,6 m s 14 cm 0,14 m 47 cm 0,47 m s’ 46 cm 0,46 m 13 cm 0,13 m Percobaan III L : 60 cm 0,6 m s2 52 cm 0,52 m s2’ 8 cm 0,08 m Percobaan IV L : 60 cm 0,6 m s 12,5 cm 0,125 m s’ 47,5 cm 0,475 m Percobaan V Lensa (+) kuat Lensa (+) lemah Lensa (-) -3 -3 -3 h2 0,95 mm 0,95 x 10 0,85 mm 0,85 x 10 -1,15 mm -1,15 x 10 m m m -3 h1 = 0,92 mm 0,92 x 10 m L = 3,2 cm 0,032 m
F. PENGOLAHAN DATA
Percobaan I Dik : s40 = 0,195 m s50 = 0,145 m
s60 = 0,14 m s’40 = 0,205 m Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
s’50 = 0,355 m
s’60 = 0,46 m
̅̅ ̅̅ Grafik ss' terhadap s + s' 0.0600
0.0500
0.0400
) m ( 0.0300 ' s s 0.0200
0.0100
0.0000 0.4
0.5
0.6
s + s' (m)
Mencari jarak fokus (f) dan kekuatan lensa (P):
̅ ̅ ̅̅ ̅̅ ̅ ̅
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Percobaan II Dik : sdiperkecil = 0,14 m sdiperbesar = 0,47 m Dit : f (dengan Metode Bassel)
Peny:
Percobaan III Dik : s2 = 0,52 m s2’ = 0,08 m Dit : f Peny:
Percobaan IV Dik : s = 0,125 m s’ = 0,475 m Dit : f Peny: (dengan metode biasa)
(dengan metode Bessel)
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
L : 0,6 m d : s – s – s’ s’ = 0,475 m – m – 0,125 0,125 m = 0,35 m
Percobaan V Dik : L : 0,032 m f : 0,09896 m h1 : 0,00092 m h2 : 0,00085 m Dit : n Peny:
( ) ( ) () ( ) Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
G. PEMBAHASAN
Analisis Data
Kami melakukan perhitungan dan pengolahan data mengenai penentuan jarak fokus lensa positif, lensa negatif, lensa gabungan, serta penentuan harga indeks bias bahan lensa yang digunakan dalam praktikum Fisika Dasar II ini. Untuk perhitungan percobaan pertama tentang menentukan jarak fokus lensa positif, kami menggunakan rumus rumus lensa tipis untuk mencari jarak fokus, yaitu:
dengan f adalah jarak fokus, s adalah jarak benda ke lensa, dan s’ adalah jarak lensa ke layar (jarak bayangan). Bayangan yang terbentuk di layar adalah diperbesar dan terbalik. Karena dalam data untuk percobaan I terdapat 3 kali pengukuran untuk L = 40 cm, L = 50 cm, dan L = 60 cm, maka untuk harga s dan s’ pada masing-masing masing-masing pengukuran dirata-rata (mean). Grafik s + s’ terhadap ss’ merupakan gambaran dari penjabaran rumus dasar di atas:
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
s + s’ adalah jarak dari benda ke layar (L), jadi grafik tersebut dapat dikatakan merupakan hubungan antara ss’ dengan jarak benda ke layar itu sendiri. Untuk mencari nilai kekuatan lensa yang dipakai dalam percobaan I, karena jarak fokus lensa positif telah diketahui, diketahui, maka digunakan rumus:
atau
P = 1 / f berlaku jika harga f dalam satuan meter, dan P = 100 / f berlaku jika harga f dalam satuan sentimeter. Untuk lensa cembung, nilai P adalah positif, sedangkan untuk lensa cekung nilai P adalah negatif. Untuk perhitungan percobaan kedua tentang menentukan jarak fokus lensa positif, kami menggunakan metode metode Bessel dengan rumus:
Pertama-tama, kami mencari harga d, yaitu selisih dari jarak benda posisi pertama (saat bayangan yang terbentuk di layar diperbesar dan jelas) dan jarak benda posisi kedua (saat bayangan yang terbentu di layar diperkecil dan jelas). Dalam pelaksanaan praktikum untuk percobaan II ini ditemukan bahwa jarak benda posisi satu ekuivalen dengan jarak bayangan untuk posisi kedua, dan sebaliknya. Perbandingan hasil yang diperoleh dari perhitungan jarak fokus lensa positif dengan rumus biasa dan perhitungan jarak fokus lensa positif dengan metode Bessel tidak terlampau jauh, karena bila kedua hasil tersebut dibulatkan hingga satu angka di belakang koma (,), maka keduanya akan bernilai 0,1 m atau 10 cm. Untuk perhitungan percobaan ketiga tentang menentukan jarak fokus lensa negatif digunakan rumus seperti dalam percobaan pertama. Jarak fokus yang didapat pada percobaan ini bernilai negatif, karena pada lensa negatif jarak bayangan selalu bernilai negatif karena bayangan benda jatuh di belakang lensa. Untuk perhitungan percobaan keempat tentang nentukan jarak fokus lensa gabungan (yang dimaksud lensa gabungan adalah lensa positif kuat dan lensa positif lemah yang digabung), dilakukan dua cara untuk membandingkan hasil perhitungan, yaitu menggunakan rumus rumus lensa tipis dan metode Bessel. Dalam metode Bessel, harga d merupakan selisih antara jarak benda ke lensa (s) dan jarak lensa ke layar (s’), karena dalam pelaksanaan praktikum percobaan IV, kami hanya mendapatkan bayangan yang jelas di layar pada satu posisi benda Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
dan lensa gabungan saja (tidak digeser-geser digeser- geser seperti pada percobaan II). Nilai jarak fokus dari hasil perhitungan menggunakan rumus lensa tipis dan Nilai jarak fokus dari hasil perhitungan menggunakan metode Bessel adalah sama, yaitu 0,09896 m atau 9,8 cm. Untuk perhitungan percobaan kelima tentang menentukan indeks bias bahan lensa, khususnya lensa positif, kami menggunakan rumus sederhana s ederhana untuk mencari jarak fokus lensa:
( ) dengan harga n yang akan dicari, R 1 adalah jari-jari kelengkungan lensa pertama (lensa positif kuat), dan R 2 adalah jari-jari kelengkungan lensa kedua (lensa positif lemah). Pertama-tama, kami mencari harga R 1 dan R 2 dengan menggunakan rumus kelengkungan lensa:
Setelah harga R 1 dan R 2 telah ditentukan, untuk jarak fokus lensa yang akan digunakan dalam rumus sederhana tersebut kami menggunakan nilai jarak fokus lensa gabungan dalam percobaan IV (0,09896 m), karena nilai tersebut didapat dari percobaan lensa gabungan. Selanjutnya, untuk mendapat harga n digunakan metode aljabar matematik.
Kesalahan Dalam Percobaan
Dalam praktikum tentang percobaan lensa ini, baik dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam pengolahan data yang telah dikumpul, terdapat kesalahankesalahan tertentu yang mungkin terjadi, yaitu: o
o
o
o
Ketidaktelitian dalam mengukur jarak benda ke lensa dan/atau jarak lensa ke layar Kondisi ruangan laboratorium dengan pencahayaan yang terlalu banyak, sehingga mengganggu pengamatan pada layar Kesalahan dalam penempatan posisi lensa yang benar; bayangan yang muncul di layar tidak terlalu jelas namun dimasukkan dalam data Ketidaktelitian dalam membaca alat ukur, tertuama pada spherometer pada spherometer .
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa o
o
Kesalahan pada alat ukur, dalam hal ini adalah meteran dan spherometer dan spherometer yang yang rusak atau tidak dikalibrasi dengan benar. Pemilihan metode penghitungan yang keliru dan ketidaktelitian dalam perhitungan sehingga hasil yang didapat tidak tidak relevan.
H. KESIMPULAN Setelah kami melakukan percobaan, maka dapat ditarik d itarik beberapa kesimpulan: 1. Jarak fokus suatu lensa dipengaruhi oleh jarak benda ke lensa (s), jarak bayangan lensa (s’), (s’), jari-jari kelengkungan lensa, dan nilai indeks bias bahan lensa. 2. Untuk menentukan jarak fokus lensa, terdapat 3 metode yang dapat digunakan, yaitu: a. Metode Umum
( ) b. Metode Lensa Tipis
c. Metode Bassel
3. Nilai kekuatan suatu lensa menunjukkan kuat atau lemahnya lensa. Selain itu nilai kekuatan lensa menunjukkan jenis lensa yang diukur kekuatannya. 4. Semakin kecil nilai jarak fokus lensa, maka semakin besar nilai kekuatan lensanya. Sebaliknya, semakin besar nilai jarak fokus lensa, maka semakin kecil nilai kekuatan lensanya. 5. Metode yang lebih jelas atau teliti dalam perhitungan jarak fokus lensa adalah dengan menggunakan metode Bessel 6. Sifat konvergen atau divergen suatu lensa tidak akan berubah
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Percobaan Lensa
I. DAFTAR PUSTAKA ----. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Tondano: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado. http://sutondoscript.blogspot.com/2011/04/definisi-pengertian-spherometer-asal.html diakses 4 Maret 2013 jam 11.50 http://andriazmul.wordpress.com/2012/05/25/laporan-praktikum-fisika-dasar-2/ diakses 4 Maret 2013 jam 11.54 http://otenyayie.blogspot.com/2012/10/laporan-praktikum-sistem-lensa.html diakses 4 Maret 2013 jam 12.01 http://matsudaagung.blogspot.com/2012/06/laporan-praktiku-pengamatan-lensa.html diakses 4 Maret 2013 jam 12.03 http://www.education-kits.co.in/SPHEROMETER. http://www.education-kit s.co.in/SPHEROMETER.jpg jpg diakses 4 Maret 2013 jam 21.08 http://mustofaabihamid.blogspot.com/2011/04/spherometer.htmll diakses 4 Maret 2013 http://mustofaabihamid.blogspot.com/2011/04/spherometer.htm jam 21.21 optik.pdf
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
