SIFAT LENSA DAN CACAT BAYANGAN ( D-1 )
I.
TUJUAN PE PERCOBAAN
Tujuan Umum
Mengenal dan memahami sifat pembiasan cahaya pada lensa.
Tujuan Khusus
a. mene menent ntuk ukan an jara jarak k fokus fokus len lensa sa.. b. mengamati mengamati cacat bayangan bayangan (aberasi) (aberasi) dan dan penyebabny penyebabnya. a. c. mengur mengurang angii terjadi terjadinya nya cacat cacat-cac -cacat at bayang bayangan. an.
II.
ALAT-ALAT PE PERCOBAAN
1) Lensa Lensa posit positif if kuat kuat (bertand (bertandaa ++) Fungsi : sebagai objek yang akan ditentukan fokusnya 2) Lensa Lensa posit positif if lemah lemah (bertan (bertanda da +) Fungsi : sebagai objek yang akan ditentukan fokusnya 3) Lensa Lensa nega negatif tif (ber (bertan tanda da -) Fungsi : sebagai objek yang akan ditentukan fokusnya 4) Benda Benda yang yang berupa berupa anak anak panah panah Fungsi : sebagai objek yang akan diamati bayangannya 5) Lamp Lampu u pij pijar ar Fungsi : sebagai alat penerangan 6) Layar Fungsi : untuk tempat penampakan atau menangkap bayangan 7) Diaf Diafra ragm gmaa Fungsi : untuk mengurangi efek aberasi 8) Bang Bangku ku opt optik ik Fung Fungsi si : seba sebaga gaii temp tempat at dudu duduk k pene peneli liti ti dan dan tempa tempatt bend bendaa dalam dalam meletakkan pegangan lensa 9) Kabel-kabel Kabel-kabel penghub penghubung ung dan sumber sumber teganga tegangan n listrik Fungsi : untuk menghubungkan ke sumber listrik 1
III.
TINJAUAN PUSTAKA
Lensa merupakan suatu benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan bidang lengkung atau salah satunya datar. Pembagian lensa berdasarkan banyaknya penyusupan yaitu: a)
Lens ensa tu tungga nggall den deng gan dua perm permu ukaan kaan pem pembias biasan an..
b) b)
Lens Lensaa gab gabun unga gan n deng dengan an perm permuk ukaa aan n pemb pembia iasa san n leb lebih ih..
Berdasarkan jenisnya, lensa terbagi atas: 1. Lensa cembung (lensa + atau konveks ) Lensa Lensa cembun cembung g adalah adalah lensa lensa konver konvergen gen yang yang bersif bersifat at mengum mengumpul pulkan kan sina sinar. r. Selai Selain n itu, itu, lens lensaa cembu cembung ng juga juga meru merupa paka kan n lens lensaa + kare karena na dapa dapatt mengumpulkan bayangan yang bisa ditangkap layar dan nyata. Kombinasi lensa lensa cembun cembung g yaitu: yaitu: bikonv bikonveks eks (cembun (cembung-ce g-cembu mbung) ng) dan planko plankonve nveks ks (cekung cembung). Sinar-sinar utama pada lensa cembung adalah sbb : a)
Sinar inar data datang ng sej sejaj ajar ar pada pada su sumbu mbu utam utamaa lensa lensa dib dibia iask skan an mel melal alu ui
titik fokus aktif F 1. b)
Sinar da datang ang mel melaalui ti titik fo fokus pas pasiif F2 dibiaskan dibiaskan sejajar sejajar sumbu sumbu
utama. c)
Sina Sinarr data datang ng mela melalui lui titi titik k pus pusat at okti oktik k O dite diteru rusk skan an tanp tanpaa mem membi bias as..
Bayangan yang dibentuk adalah: nyata, terbalik, dan diperbesar. 2. Lensa cekung (lensa – atau konkaf ) Lens Lensaa ceku cekung ng dise disebu butt juga juga seba sebaga gaii lens lensaa dive diverg rgen en yang yang bers bersif ifat at menyebarkan sinar. Selain itu, lensa cekung juga merupakan lensa -, karena tidak dapat membentuk bayangan yang bisa ditangkap layar dan memiliki harga harga fokus fokus negati negatif. f. Kombi Kombinas nasii lensa lensa cekung cekung yaitu: yaitu: bikonk bikonkav av (cekun (cekunggcekung), plankonkav (datar cekung), dan konvek konkav (cembung cekung). Sinar-sinar utama pada lensa cekung: a)
Sinar inar data datang ng seja sejaja jarr sumb sumbu u utam tama dib dibias iaskan kan seola eolahh-o olah lah bera berasa sall
dari titik fokus aktif F 1. b) b)
Sinar inar dat datan ang g seol seolah ah-o -ola lah h menu menuju ju ket ketit itik ik fo fokus kus pas pasif F2 dibiaskan
sejajar sumbu utama. 2
c)
Sina Sinarr dat datan ang g mel melal alui ui pus pusat at opti optik k O dit diter erus uska kan n tan tanpa pa memb membia ias. s.
Bayangan yang dibentuk adalah: maya, tegak, dan diperkecil.
A. Menentuka Menentukan n jarak fokus fokus f lensa lensa positif positif (konverg (konvergen). en).
+
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:
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. +
+
I
F
Layar
II
e L
3
0’
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 satu diperbesar dan yang lain diperkecil. diperkecil. Jika e = jarak antara dua kedudukan lensa yang dapat memberikan bayangan yang jelas pada layar, maka jarak fokus fokus f dari lensa menurut Bessel Bessel dapat ditentukan dengan rumus: f
L2 =
−
e2
4 L
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/f 1 = 1/o + 1/i -------- 1/f = (o + I) / oi 1/f = p / (p-1)i………………………………………….(1) Pada kedudukan lensa II 1/f 1 = 1/o1 + 1/i1 -------- 1/f 1 = o1 + i1/ o1 x i1 1/f = p/(p-i1)i1………………………………………….(2)
4
B.
Menentukan ja jarak fo fokus le lensa ne negatif (d (divergen).
+
Layar F’
F
+ 0’
+
+
Layar S’
F
+ 0’
+
Jarak fokus lensa negatif dapat dapat ditentukan dengan persamaan
f =
S .S '
…………………………… (1-4)
S + S '
Lensa Lensa negati negatiff tidak tidak member memberika ikan n gambar gambar pada pada layar layar karena karena member memberika ikan n gambar gambar secara secara tidak tidak ril untuk untuk sebuah sebuah benda benda sejati sejati,un ,untuk tuk mengat mengatasi asinya nya kita kita letakkan lensa positif pada lensa negatif yang jarak fokusnya sudah diketahuji. Penentuan titik api kedua lensa dapat diketahui besarnya titik api lensa negatif, yaitu:
5
C.
Jarak fokus lensa bersusun.
Jika Jika dua dua lens lensaa tipi tipiss deng dengan an jara jarak k foku fokuss masi masing ng-m -mas asin ing g f 1 dan f 2 digabu digabungk ngkan an (dirap (dirapatk atkan) an) akan akan dipero diperoleh leh satu satu lensa lensa bersus bersusun un yang yang jarak jarak fokusnya f dapat ditentukan dengan persamaan:
1
f
=
1
f 1
+
1
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).
IV.
PROSEDUR PERCOBAAN
1)Menentukan jarak fokus lensa 1. Meng Menguk ukur ur ting tinggi gi (pan (panja jang ng)) anak anak pana panah h yang yang dipe diperg rgun unak akan an sebagai benda. 2. Menyu Menyusun sun sistem sistem optik optik beruru berurutan tan sebaga sebagaii beriku berikut: t: -
benda dengan lampu dibelakangnya.
-
Lensa positif lemah ( tanda +)
-
Layar. 3. Mengam Mengambil bil jarak jarak ke ke layar layar lebih lebih besar besar dari dari 1 cm. cm. 4. Menguk Mengukur ur dan mencat mencatat at jara jarak k bend bendaa ke ke layar layar.. 5. Mengge Menggeser ser-ge -geser serkan kan lensa lensa hingga hingga didapa didapatt bayang bayangan an yang jelas jelas pada layar. 6. Mencatat Mencatat keduduk kedudukan an lensa lensa dan dan ukur ukur tinggi tinggi bayang bayangan an pada pada layar. layar. 7. Mengge Menggeser serkan kan lagi kedudu kedudukan kan lensa lensa sehing sehingga ga didapat didapat bayangan bayangan jelas yang lain. (jarak benda ke layar jangan diubah ).
6
8. Mengul Mengulang angii kembali kembali percoba percobaan an no. IV-3 IV-3 s/d IV-7 beber beberapa apa kali kali (ditentukan asisten) dengan harga L yang berlainan. 9. Mengulangi Mengulangi percobaan percobaan no. no. IV-2 s\d IV-8 IV-8 untuk untuk lensa lensa positi positiff kuat ( tanda ++). 10. Membuat Membuat bayangan bayangan yang jelas dari benda O pada layar dengan pertolongan lensa positif untuk menentukan jarak lensa negatif f. 11. Kemudi Kemudian an meleta meletakka kkan n lensa lensa negati negatiff antara antara lensa lensa posit positif if dan layar ,Mengukur jarak lensa negatif ke layar (S) 12. Mengge Menggeser serkan kan layar layar sehing sehingga ga terbent terbentuk uk bayang bayangan an yang yang jelas jelas pada layar .Mengukur jarak lensa negatif ke layar (S’) 13. Mengulangi Mengulangi percobaan percobaan VI-10 s/d VI-12 beberapa beberapa kali 14. Merapatkan Merapatkan lensa positif positif kuat (++) dan lensa positif positif lemah (+) serapat mungkin untuk menentukan jarak fokus lensa bersusun 15. Menggunak Menggunakan an cara Bessel Bessel untuk menentukan menentukan jarak fokus lensa tersebut
B. Menga Mengama mati ti cacat cacat bayan bayanga gan n 16. Menggguna Mengggunakan kan lensa positif positif kuat dan lampu pijar sebagai benda untuk mengamati aberasi khromatik. 17. MenggeserMenggeser- geserkan geserkan layar ,maka anda dapat mengamati mengamati bahwa suatu kedudukan akan terdapat bayangan dengan tepi merah dan pada kedudukan lain bayangan dengan tepi biru . 18. Mencat Mencatat at masing masing-mas -masing ing kedudu kedudukan kan lensa lensa yang yang member memberika ikan n bayangan dgn tepi berbeda warna. 19. Memasang Memasang diafragma pada lampu pijar.Mengulan pijar.Mengulangi gi percobaan VI-17 dan VI-18 20. Mengulangi Mengulangi percobaan percobaan VI-14 dengan menggunakan menggunakan diagfragma diagfragma yang berlainan 21. Meletakan Meletakan lensa miring terhadap sumbu sumbu sistem benda dan layar, mele meleta taka kan n kaca kaca baur baur di depa depan n lamp lampu u untu untuk k meng mengam amat atii astigmatisme. 7
22. Menggeser-geserkan layar dan amati bayangan dari benda. 23. Kemudian meletakan diafragma diafragma di depan benda, dan menggesergese geserr lagi lagi laya layar, r, menc mencata atatt peru peruba baha han n apa apa yg terj terjad adii pada pada bayangan dari benda.
V.
TUGAS PE PENDAHULUAN
1. Buktik Buktikan an rumus rumus persam persamaan aan (1-1) (1-1) s/d s/d (1-5) (1-5) Jawab : 1
(1-1) f
1
=
+
s
=
=
1 s '
s + s ' s ⋅ s '
( s + s ' )² s ⋅ s ' ( s + s ' ) s ² +2 ss ss '+ s ' s ' ss ss ' ( s + s ' )
=
=
s s ' ( s + s ' )
=
1 s ' / s ( s + s ' ) 1
=
ml
=
1
(1-2) f 1 f
=
=
f =
+
2m ml
+
+
2 ( s + s ' ) +
s ' s ( s + s ' )
+
2 ( s + s ' )
s ' s ( s + s ' )
+
m² ml
ml (1 +m)²
1 s
+
m s'
1 s '
+
1 s'
s' (m
(1-3) lensa 1 = lensa 2 =
1)
+
1 f 1 f
=
=
1 ( s − s )² L (e − e²
−
2e)
+
8
(s − s' )
maka L (s − s' )
s
=
=
=
=
L (e − e²
−
2e)
+
(s − s' )
L −e dimana s’ = L – s 2 L−
(L − e) 2
1 +e 2 1
sehingga diperoleh = f
=
1
s
+
1 s '
2. Dari Dari rumu rumuss Bess Bessel el (1-3 (1-3)) baga bagaim iman anaa L haru haruss dipi dipili lih h ,upa ,upay y terj terjad adii dua dua bayangan yang diperbesar dan diperkecil pada layar ?
3. Mengapa Mengapa untuk untuk menentuk menentukan an jarak fokus fokus lensa lensa negatif negatif harus harus menggunak menggunakan an perpotongan lensa positif Jawab : Lensa Lensa negatif negatif akan akan member memberika ikan n bayang bayangan an semu semu pada pada benda benda rill yang yang berarti tak diperoleh gambarnya pada layar. Untuk mengatasi hal ini kita tempatkan dan tempelkan pada lensa negatif itu sebuah lensa positif yang jarak fokusnya telah diketahui
4. Terangkan Terangkan apa yang yang dimaksud dimaksud dengan dengan aberasi aberasi khomatik? khomatik? Jawab : Aberasi yang terbentuk rumbai-rumbai berwarna karena pembiasan tiap warna cahaya oleh lensa berbeda,m hal ini disebabkan karena setiap warna memiliki jarak fokus sendiri-sendiri
5. Apa yang yang dimaks dimaksud ud denga dengan n astigm astigmatis atisme me Jawab :
9
Astigmatisme adalah kelainan pembentukan bayangan dari suatu benda titik yang yang jauh jauh dari dari sumbu sumbu utama. utama. Hal ini karena karena garisgaris-gar garis is horizo horizonta ntall dan vertikal dikumpulkan pada jarak yang berbeda.
10
DAFTAR PUSTAKA
Labo Labora rato tori rium um
MIPA MIPA.2002. Petunjuk
Praktikum
Bandung:Universitas Padjajaran Gabriel, J.F.1996. Fisika Fisika Kedokteran. Jakarta:ECG 1 Foster, Bob. 1999. Fisika Fisika SMU Kelas 2 . Jakarta:Erlangga
11
Fisika
Dasa.r
