Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja

Sunday, March 7, 2021

Lensa: materi, rumus, soal, penyelesaian soal serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

Lensa adalah benda tembus cahaya yang dibatasi oleh dua bidang lengkung, biasanya bidang bola, kadang-kadang bidang silinder, atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar. Lensa terdiri dari beberapa jenis; ada lensa cembung, ada lensa cekung. Lensa cembung ialah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal daripada bagian pinggirnya; sedangkan lensa cekung bagian tengahnya lebih tipis daripada bagian pinggirnya. Lensa cembung (lensa konveks) terdiri dari beberapa macam: Lensa cembung rangkap (bi-konveks), lensa cembung datar (plano-konveks), lensa cembung cekung (konkaf-konveks). Lensa cekung (lensa-konkaf) terdiri beberapa jenis, yaitu; lensa cekung rangkap (bi-konkaf), lensa cekung datar (plano-konkaf), dan lensa cekung cembung (konveks-konkaf). Lensa cembung disebut juga lensa konvergen, karena bersifat mengumpulkan sinar-sinar. Lensa cekung disebut juga lensa divergen, karena bersifat memencarkan sinar-sinar.

Seperti halnya pada cermin lengkung, pada lensa juga dibagi menjadi empat ruang. Pembagian ruangannya berbeda antara ruang benda dan ruang bayangan. Perhatikan Gambar berikut.
Pembentukan bayangan hasil pembiasan lensa juga mirip pada cermin lengkung, ada tiga sinar istimewa yang perlu dimengerti. Tiga sinar istimewa itu adalah sebagai berikut.
1. Sinar yang menuju fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
2. Sinar yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju fokus lensa (untuk lensa cembung) atau seolah-olah dari fokus (untuk lensa cekung).
3. Sinar yang menuju pusat lensa akan diteruskan.

Contoh Soal

Sebuah benda ditempatkan 40 cm dari sebuah lensa yang berjarak fokus 25 cm. Tentukan sifat-sifat bayangan yang dihasilkan benda dengan metode gambar jika:

a. lensanya cembung,

b. lensanya cekung!

Penyelesaian

a. lensa cembung

Pembentukan bayangan pada lensa dapat menggunakan dua sinar istimewa. Misalnya kita menggunakan dua sifat sinar istimewa, yaitu:

1. Sifat sinar istimewa 1: Sinar yang menuju fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama

2. Sifat sinar istimewa 2: Sinar yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju fokus lensa
Jika kedua gambar tersebut digabung akan menjadi:
Sehingga bayangan yang terbentuk adalah: nyata, terbalik, diperbesar

b. lensa cekung

Pembentukan bayangan pada lensa dapat menggunakan dua sinar istimewa. Misalnya kita menggunakan dua sifat sinar istimewa, yaitu:

1. Sifat sinar istimewa 2: Sinar yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah dari fokus
2. Sifat sinar istimewa 2: Sinar yang menuju pusat lensa akan diteruskan
Jika kedua gambar tersebut digabung akan menjadi:
Sehingga bayangan yang terbentuk adalah: maya, tegak, diperkecil.

Hubungan Antar Besaran

Rumus umum cermin lengkung dan rumus perbesaran linier pada cermin lengkung juga berlaku untuk lensa tipis yaitu:

Sedangkan perjanjian tanda untuk menggunakan persamaan di atas pada lensa tipis yaitu:

s bertanda (+) jika benda terletak di depan lensa (benda nyata)

s bertanda (-) jika benda terletak di belakang lensa (benda maya)

s’ bertanda (+) jika bayangan terletak di belakang lensa (bayangan nyata)

s’ bertanda (-) jika bayangan terletak di depan lensa (bayangan maya)

f bertanda (+) untuk lensa cembung/konveks/konvergen

f bertanda (-) untuk lensa cekung/konkaf/divergen

h’ bertanda (+) menyatakan bayangan tegak (maya)

h’ bertanda (-) menyatakan bayangan terbalik (nyata)


Contoh Soal

1)   Sebuah benda diletakkan 30 cm di depan lensa konvergen dengan jarak fokus 15 cm. Tentukan:

a)    letak bayangan

b)    perbesaran bayangan

c)    sifat-sifat bayangan

Penyelesaian

Diketahui:

s = +30 cm (di depan lensa)

f = +15 cm (lensa cembung)

Ditanya:  

a)        s’ = ... ?

b)        M = .....?

c)        sifat-sifat bayangan?

Jawab:

2)  Sebuah benda diletakkan 30 cm di depan lensa divergen dengan jarak fokus 15 cm. Tentukan:

a) letak bayangan

b) perbesaran bayangan

c) sifat-sifat bayangan

Penyelesaian

Diketahui:

s = +30 cm (di depan lensa)

f = -15 cm (negatif karena lensa cekung)

Ditanya:  

a) s’ = ... ?

b) M = .....?

c) sifat-sifat bayangan?

Jawab:

Indeks Bias

Indeks bias mutlak suatu medium dapat dipandang sebagai suatu ukuran kemampuan medium itu untuk membelokkan cahaya. Medium yang memiliki indeks bias lebih besar adalah medium yang lebih kuat membelokkan cahaya. Persamaan Snellius menyatakan bahwa:

nsin Θ1 = nsin Θ2
Hubungan antara cepat rambat dengan indeks bias dinyatakan dengan:
v1 n1 = v2 n2
Dan hubungan antara panjang gelombang dengan indeks bias dinyatakan dengan:
λ1 n1 = λ2 n2
Dimana:
        n1 = indeks bias medium 1
n2 = indeks bias medium 2
Θ1 = sudut sinar datang di medium 1
Θ2 = sudut sinar bias di medium 2
v1 = cepat rambat gelombang di medium 1
v2 = cepat rambat gelombang di medium 2
λ1 = panjang gelombang di medium 1
λ2 = panjang gelombang di medium 2

Persamaan Pembuat Lensa

Jarak fokus lensa dalam suatu medium berhubungan dengan jari-jari kelengkungan bidang depan dan bidang belakang lensa dan indeks bias bahan lensa, yang dinyatakan dengan:

Dimana:

n2 = indeks bias bahan lensa

n1 = indeks bias medium di sekitar lensa

R = jari-jari bidang lengkung

R1 atau R2 (+) untuk bidang cembung

R1 atau R2 (-) untuk bidang cekung

R1 atau R2 (~) untuk bidang datar

Persamaan di atas sering digunakan untuk menetukan jarak fokus lensa yang ingin dibuat oleh para pembuat lensa sehingga disebut persamaan pembuat lensa.

Contoh Soal

Jarak fokus sebuah lensa ketika berada di udara adalah 12 cm. Berapakah jarak fokus lensa jika lensa itu dicelupkan ke dalam air? Indeks bias lensa = 1,5 dan indeks bias air = 4/3.

Penyelesaian:

Kuat Lensa

Besaran yang menyatakan ukuran lensa dinamakan kuat lensa/daya lensa (P) yang secara matematis dirumuskan dengan:

Contoh Soal

Di depan sebuah lensa ditempatkan benda sejauh 30 cm. Ternyata bayangan yang terjadi berada 15 cm dibelakang lensa. Tentukan daya lensa yang digunakan tersebut.

Penyelesaian

Diketahui:

S = 30 cm

S’ = 15 cm

Ditanyakan: P = …?

Jawab:

----------------------------------------------------------fisika online--------------------------------------
19 materi fisika beserta rumus, soal, penyelesaian soal berikut ini dapat Anda pelajari dengan mengklik salah satu materi yang ingin dipelajari.

No comments:

Post a Comment