Sifat Lensa dan Cacat Bayangan Minggu, 25 Mei 2015
BAB I
PENDAHULUAN 1.1 TujuanPercoban 1. 2. 3. 4.
Mengenal Dan memahami sifat-sifat pembiasan cahay pada lensa Menentukan jrk focus lensa Mengamati cacat bayangan (aberasi) Dan penyebabnya Mengurangi terjadinya cacat-cacat bayangan
1.2 DasarTeori 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) 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). Sinar-sinar utama pada lensa cekung: a) Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus aktif F1. b) Sinar datang seolah-olah menuju ketitik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama. c) 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).
Layar F
F’ Lensa
S’
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: f
mL (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.
0’
II
I
+
F
e L
Layar
+
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: f
L2 e 2 4L dimana, f = jarak titik fokus lensa. L = jarak benda ke layar. E = jarak dua lensa. o+i=L o = L-i o1 + i1 = L o1= L-i1 i-i1 = e i =e + i1
Pada kedudukan lensa I 1/f1 = 1/o + 1/i -------- 1/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………………………………………….(2) B.
Menentukan jarak fokus lensa negatif (divergen).
F’ + Layar 0’ F
+ +
S’ + Layar 0’ F
+ +
Jarak fokus lensa negatif dapat dapat ditentukan dengan persamaan
f
S .S ' S S'
…………………………… (1-4)
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 negatif yang jarak fokusnya sudah diketahuji. Penentuan titik api kedua lensa dapat diketahui besarnya titik api lensa negatif,
C.
Jarak fokus lensa bersusun. Jika dua lensa tipis dengan jarak fokus masing-masing f 1 dan f2 digabungkan (dirapatkan) akan diperoleh satu lensa bersusun yang jarak fokusnya f dapat ditentukan dengan persamaan:
1 1 1 f f1 f 2
D. Cacat Bayangan Rumus – rumus persamaan lensa yang telah diberikan di atas diturunkan dengan syarat hanya berlaku untuk “ sinar paraksial “, jika syarat tersebut tidak dipenuhi, maka akan terjadi cacat – cacat bayangan (aberasi).
BAB II ALAT DAN BAHAN
2.1 Alat dan Bahan 1. Lensa positif kuat (tanda ++) 2. Lensa positif lemah (tanda +) 3. Lensa negatif ( tanda - ) 4. Benda yang berupa anak panah 5. Lampu pijar untuk benda 6. Layar untuk menangkap bayangan 7. Diafragma 8. Bangku optik 9. Kabel kabel penghubung dan sumber tegangan listrik
BAB III METODE PERCOBAAN
3.1 MetodePercobaan 1) - Menentukan jarak fokus lensa 1.
Mengukur
tinggi
(panjang)
anak
panah
yang
dipergunakan sebagai benda. 2.
Menyusun sistem optik berurutan sebagai berikut:
-
benda dengan lampu dibelakangnya.
-
Lensa positif lemah ( tanda +)
-
Layar. 3.
Mengambil jarak ke layar lebih besar dari 1 m.
4.
Mengukur dan mencatat jarak benda ke layar.
5.
Menggeser-geserkan lensa hingga didapat bayangan yang jelas pada layar.
6.
Mencatat kedudukan lensa dan ukur tinggi bayangan pada layar.
7.
Menggeserkan lagi kedudukan lensa sehingga didapat bayangan jelas yang lain. (jarak benda ke layar jangan diubah ).
8.
Mengulangi kembali percobaan no. 3 s/d 7 beberapa kali (ditentukan asisten) dengan harga L yang berlainan.
9.
Mengulangi percobaan no. 2 s\d 8 untuk lensa positif kuat ( tanda ++).
10.
Membuat bayangan yang jelas dari benda O pada layar dengan pertolongan lensa positif untuk menentukan jarak lensa negatif f.
11.
Kemudian meletakkan lensa negatif antara lensa positif dan layar ,Mengukur jarak lensa negatif ke layar (S)
12.
Menggeserkan layar sehingga terbentuk bayangan yang jelas pada layar .Mengukur jarak lensa negatif ke layar (S’)
13.
Mengulangi percobaan 10 s/d 12 beberapa kali
14.
Merapatkan lensa positif kuat (++) dan lensa positif lemah (+) serapat mungkin untuk menentukan jarak fokus lensa bersusun
15.
Menggunakan cara Bessel untuk menentukan jarak fokus lensa tersebut
B. Mengamati cacat bayangan 16. Mengggunakan lensa positif kuat dan lampu pijar sebagai benda untuk mengamati aberasi khromatik. 17. Menggeser- geserkan layar ,maka anda dapat mengamati bahwa suatu kedudukan akan terdapat bayangan dengan tepi merah dan pada kedudukan lain bayangan dengan tepi biru . 18. Mencatat masing-masing kedudukan lensa yang memberikan bayangan dgn tepi berbeda warna. 19. Memasang diafragma pada lampu pijar.Mengulangi percobaan 17 dan 18 20. Mengulangi percobaan 14 dengan menggunakan diagfragma yang berlainan 21. Meletakan lensa miring terhadap sumbu sistem benda dan layar, meletakan
kaca
astigmatisme.
baur
di
depan
lampu
untuk
mengamati
22. Menggeser-geserkan layar dan amati bayangan dari benda. Kemudian meletakan diafragma di depan benda, dan menggeser-geser lagi layar, mencatat perubahan apa yg terjadi pada bayangan dari benda.
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
4.1 Data Pengamatan Berdasarkan hasil praktikum yang dilakukan pada hari Minggu tanggal 24 Mei 2015, maka didapatlan hasil pengamatan sebagai berikut : KeadaanRuangan Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
P (cm)Hg 75,6 75,8
T C 26,0 26,5
C(%) 57 54
Tabel I Jenis lensa Cembung kuat ++
Cembung kuat +
Jenis lensa Cembung lemah
L
S1
S1’
h1
h1’
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
136,3
11,0
125,3
1,50
12,5
L
S2
S2’
h2
h2’
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
136,3
124,6
11,7
1,5
0,2
L
S1
S1’
h1
h1’
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
136,3
55,0
81,3
1,50
L
S2
S2’
(cm)
(cm)
(cm)
M1
f1
8,33
10,20
M2
f2
0,13
10,75
M1
f1
1,70
1,13
33,3
h2
h2’
M2
f2
(cm)
(cm)
136,3
h' h
M=
83,5
;
f=
52,8
1 s
1,50
0,8
0,19
1 s'
+
Tabel II Jenis lensa Cekung ( - )
e=
S
S1
h
h’
f
(cm) 14,0
(cm) 112,0
(cm) 1,50
(cm) 11,0
(cm) 12,4
√ l2 −4 lf
;
L = s+s’
Tabel III Lensa bersusun (++)…( - )
L
S
S’
f
e
(cm) 136,3
(cm) 83,0
(cm) 53,3
(cm) 34,05
(cm) 4
Tabel IV L
S
S’
f
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
Biru
139,4
10,5
128,9
10,0
Merah
139,4
10,0
129,4
9,30
L
S
S’
f
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
Warna
Tabel V Posisi
33,3
Vertikal
134,0
9,0
125,0
8,33
horizontal
134,0
10,0
124,0
10,0
4.2 Perhitungan
Tabel I Lensa cembung kuat (++), cembung kuat (+)
M1 =
h' h
1 1 + 11 125,3
M2 = 1 1 + 124,6 11,7
->
12,5 1,5
= 8,33
f1 =
1 1 + s s'
= 10,20
h2 ' h2
0,2 1,5
= 0,13
f2 =
1 1 + s s'
= 10,75
Lensa cembung lemah
M1 =
h' h
1 1 + 55 81,3
M2 =
h' h
1 1 + 83,5 52,8
1,7 -> 1,5
= 1,13
f1 =
1 1 + s s'
= 0,8
f2 =
1 1 + s s'
= 33,3 0,8 -> 1,5
= 33,3
Tabel II Lensa cekung 1 1 1 1 f1= s + s ' 14 + 112
= 12,40
Tabel III Lensa Bersusun 1 1 1 1 f1= s + s ' 83,0 + 53,3
= 34,05
Tabel IV Aberasi kromatik 1. Biru 1 1 1 1 f1= s + s ' 10,5 + 128,9 2. Merah f1=
1 1 1 1 + + s s' 10 129,4
Tabel V Astigmatisme 1. Vertikal 1 1 1 1 f1= s + s ' 9 + 125 2. Horizontal 1 1 1 1 f1= s + s ' 10 + 124
= 10
= 9,3
= 8,33
= 10,0
BAB V PEMBAHASAN Fisika merupakan ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang gejala alam melalui pengamatan atau observasi dan memperoleh kebenaran secara empiris melalui panca indera karena itu pengukuran merupakan bagian yang sangat penting dalam proses membangun konsep-konsep fisika. Pengukuran dilakukan langsung untuk mengetahui kuantitas besaran-besaran fisika seperti yang sudah dibahas dalam besaran dan pengukuran. Pada percobaan sifat lensa dan cacat bayangan menggunakan 3 lensa yaitu cembung kuat (++), cembung lemah (+) dan cekung (-). Sebelum melakukan percobaan diawali dengan mengukur bangku optik dari lampu pijar ke layar (L) dengan ketentuan lebih dari 100 cm. Diafragma di atur pada bentuk anak panah. Pada lensa cembung kuat (++) dan lemah (+) masing – masing diperlakukan satu per satu dengan meletakkan didepan diafragma sampai terlihat bayangan yang tegas di layar. Diukur jarak (s) dari lampu pijar ke lensa dan (s’) dari lensa ke layar. Diukur tinggi bayangan yang dihasilkan. Percobaan ini dilakukan 2 kali dengan cara mendekatkan lensa hampir dekat dengan layar yang dihasilkan sebuah bayangan kecil daripada percobaan pertama dan tegas. Lensa cembung menghasilkan bayangan nyata, terbalik, diperbesar. Lensa cembung identik dengan menyebarkan (spread) cahaya. Percobaan selanjutnya menggunakan lensa cekung (-). Diletakkan lensa cekung didepan diafragma sampai mendapatkan bayangan yang tegas dilayar. Diukur jarak (s) dari lampu pijar ke lensa dan (s’) dari lensa ke layar. Diukur tinggi bayangan yang dihasilkan. Lensa cekung menghasilkan bayangan maya, tegak dan diperkecil karena lensa cekung identik dengan menyatukan atau memusatkan cahaya. Pada percobaan lensa bersusun, lensa yang pertama diletakkan adalah lensa cembung kuat (++). Disini menggunakan lensa cembung kuat karena untuk mendapatkan bayangan yang lebih tegas daripada lensa cembung lemah (+). Lalu diletakan lensa cekung (-) sebagai pemusat cahaya. Lensa cembung dan cekung dirapatkan agar pengaturan cahaya pada kedua lensa tersebut tidak keluar dari lebar lensa. Lensa bersusun digerakkan menjauh dari lampu pijar agar mendapatkan bayangan yang tegas di layar. Pengukuran (s) dan (s’) tetap.
Untuk aberasi khromatik diperlukan cahaya biru dan merah pada sekeliling bayangan dengan bantuan lensa cembung kuat (++). Cahaya biru ditandakan bahwa panjang gelombang tersebut panjang dan cahaya merah memiliki panjang gelombnag cahaya pendek karena pemantulan cahaya pada lensa cembung kuat (++). Pada astigmatisma digunakan penghalang cahaya berupa kaca garis kotak – kotak yang berfungsi sebagai pencacat bayangan. Lensa yang digunakan lensa cembung kuat (++) yang diletakkan diantara kaca garis dan diafragma. Dengan sedikit dimiringkan kaca garis dan diatur lensa cembung maka akan didapatkan bayangan garis vertikal dan horizontal. Dengan mendekatkan lensa cembung maka akan didapatkan bayangan vertikal dan sebaliknya. Diharuskan fokus kedua pada percobaan kedua lensa cembung dengan percobaan astigmatisma karena alat percobaan yang kurang teliti sehingga dihasilkan hasil fokus yang berbeda jauh.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan Dari percobaan, pengamatan dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. Jarak bayangan yang terbentuk berbanding terbalik dengan jarak benda. Semakin besar jarak benda dari titik pusat optik (O) semakin kecil bayangan yang terbentuk. Lensa cembung menghasilkan bayangan nyata, terbalik dan diperbesar karena lensa cembung menyebarkan cahaya. Lensa cekung menghasilkan bayangan maya, terbalik dan diperkecil karena lensa cekung memusatkan cahaya. Cacat bayangan (aberasi) terjadi karena adanya penghalang cahaya seperti kaca garis yang tidak meratakan bayangan diakibatkan permukaan kaca garis yang tidak merata. Lensa cembung mengurangi cacat bayangan dengan cara memfokuskan cahaya lalu dipantulkan ke kaca garis. Jika lensa cembung didekatkan ke lampu pijar, akan didapatkan bayangan vertikal dan sebaliknya. 6.2 Saran Sebelum melakukan percobaan pahami dahulu tentang konsep yang berkaitan dengan sifat lensa Dan cacat bayangan, karena konsep ini sangat penting. Lakukan pengukuran dengan pembacaan yang tepat agar mendapakan hasil yang lebih valid.
DAFTAR PUSTAKA
Laboratorium Fisika, Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2, Universitas Pakuan, Bogor. Hilliday, David & Robert Resnick. 1985. Fisika. Jakarta : Erlangga Kanginan, Marthen. 1996. Fisika SMA kelas X Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga. Giancoli, Douglas, C. 2001. Fisika Edisi kelima Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga. http://www.scribd.com/doc/36168525/Sifat-Lensa-Dan-Cacat-Bayangan1 http://geofact.blogspot.com/2008/11/percobaan-v-d-1-sifat-lensa-dan-cacat.html
