LENSA

Lensa pada dasarnya merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengumpulkan atau menyebarkan cahaya, tergantung dari jenis lensa yang digunakan. Dalam kehidupan sehari-hari lensa sering digunakan dalam kamera, dalam mata juga menggunakan lensa yang berguna sebagai pengumpul cahaya agar cahaya mampu jatuh tepat di retina mata, ketika seseorang mempunyai mata yang tidak normal, maka orang tersebut harus menggunakan kacamata yang berlensa sebagai alat pembantu mereka dalam hal penglihatan.

Lensa dapat dikategorikan menjadi dua jenis, yaitu lensa positif (cembung) dan lensa negatif (cekung). Masing-masing lensa mempunyai kekuatan tersendiri untuk  mengumpulkan atau menyebarkan cahaya. Dalam hal ini lensa yang dapat mengumpulkan cahaya adalah lensa cembung dan lensa yang dapat menyebarkan cahaya adalah lensa cekung. Dalam lensa mempunyai jarak fous ( titik api ) yang berbeda-beda, oleh karena itu bayangan yang akan terbentuk pada sebuah lensa juga berbeda-beda. Kegunaan titik api ini adalah untuk memfokuskan lensa tersebut, karena ensa memiliki bentuk yang hampir seperti lingkaran maka lensa mempunyai jari-jari yang berbeda-beda sesuai dengan jarak fokusnya.

Penghitungan jarak fokus dan jari-jari serta indeks bias pada lensa adalah hal yang penting dilakukan sebelum menggunakan lensa, karena masing-masing lensa mempunyai jarak fokus dan jari-jari serta indeks bias tertentu tergantung dari bahan pembuat kaca itu. Indeks bias sendiri merupakan suatu konstanta yang digunakan untuk mengetahui seberapa besar sudut biasnya ketika terjadi pembiasan. Oleh karena itu, percobaan ini dilakukan agar dapat mengetahui besarnya indeks bias, jarak fokus dan jari-jari pada lensa negatif dan lensa positif.

A.    LENSA CEKUNG

Pembiasan Pada Lensa Cekung

Untuk dapat melukiskan pembentukan bayangan pada lensa cekung biasanya digunakan berkas sinar-sinar istimewa sebagai berikut:

1.      Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah datangnya dari titik fokus (F)

                                     

Gambar 4. Sinar istimewa lensa negatif tipe (1)

2.      Sinar datang menuju fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama

Gambar 5. Sinar istimewa lensa negatif tipe (2)

3.      Sinar yang menuju titik pusat kelengkungan (P) diteruskan.

Gambar 6. Sinar istimewa lensa negatif tipe (3)

Melukis pembentukan bayangan pada lensa Cekung

Langlah-langkah untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa, mirip seperti pada cermin lengkung. Langkah-langkah itu adalah sebagai berikut:

1.                  Lukis dua buah sinar utama (umumnya digunakan sinar (1) dan sinar (3)) .

2.                  Sinar selalu datang dari depan lensa dan dibiaskan ke belakang lensa.

Perpotongan kedua buah sinar bias yang dibentuk oleh sinar (1) dan (3) adalah letak bayangan. Jika perpotongan didapat dari perpanjangan sinar bias, maka bayangan yang terjadi adalah maya dan dilukis dengan garis putus-putus.

Pada Gambar berikut. ditunjukkan lukisan pembentukan bayangan untuk berbagai kedudukan benda di depan lensa cekung (benda nyata). Pada lukisan ini kita menggunakan dua sinar istimewa lensa cekung (sinar (1) dan sinar (3) ). Tampak bahwa untuk benda yang diletakkan di depan lensa cekung (benda nyata) selalu dihasilkan bayangan yang memiliki sifat maya, tegak, diperkecil dan terletak di depan lensa, di antara O dan F1.

Gambar. Bayangan dari benda nyata di depan lensa cekung

            Hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan s1 dan fokus

           catatan:

s bertanda (+) jika benda di depan lensa (nyata)
s bertanda (-) jika benda di belakang lensa (maya)
s1 bertanda (+) jika bayangan di belakang lensa (nyata)
s1 bertanda (-) jika bayangan di depan lensa (maya)
f bertanda (+) untuk lensa cembung
f bertanda (-) untuk lensa cekung

Perbesaran bayangan pada pemantulan ini berlaku:

Catatan: Bila perbesaran M bertanda negatif (-), maka bayangan adalah nyata dan terbalik terhadap bendanya. Bila perbesaran M bertanda positif (+), maka bayangan adalah maya dan tegak terhadap bendanya. ........................................ (Kanginan, Mulia, & Adjis, 1994)

Dasar dari semua kaidah dalam catatan di atas yaitu tidak lain adalah penggambaran pembentukan bayangan yang mengikuti kaidah Hukum Snellius.

Sifat-sifat lensa cekung Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar. Lensa cekung memiliki sifat-sifat sebagai berikut : 1.              Sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa cekung seolah-olah berasal dari titik fokus. 2.              Sinar-sinar yang menuju titik fokus dibiaskan oleh lensa cekung sejajar sumbu utama. 3.              Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan. Sifat-sifat di atas berlaku hanya bagi lensa tipis dan sinar-sinar merupakan sinar paralax. Gambar 1. Sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa cekung seolah-olah berasal dari titik fokus. Gambar 2. Sinar-sinar yang menuju titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama. Gambar 3. Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) diteruskan tanpa dibiaskan.

B.     LENSA CEMBUNG

Pembiasan Pada Lensa Cembung

Untuk dapat melukiskan pembentukan bayangan pada lensa cembung biasanya digunakan berkas sinar-sinar istimewa sebagai berikut: 

a)      Sinar-sinar istimewa untuk lensa tipis konvergen (lensa positif), yaitu: 

1.1  Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan ke titik fokus

Gambar 1. Sinar istimewa lensa positif tipe (1)

1.2  Sinar datang menuju fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama

Gambar 2. Sinar istimewa lensa positif tipe (2)

1.3  Sinar yang menuju titik pusat kelengkungan (P) diteruskan

Gambar 3. Sinar istimewa lensa positif tipe (3)

Sumber: anonim. 2009. Optika Geometri.

Sifat-sifat lensa cembung

Lensa cembung bersifat  mengumpulkan sinar . Lensa cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut  :

1.      Sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa cembung melewati titik fokus.

2.      Sinar-sinar yang datang dari titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.

3.      Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan. 

Sifat-sifat di atas berlaku hanya untuk  lensa tipis  dan sinar-sinar merupakan  sinar paralax .Perhatikan gambar-gambar di bawah ini:

Gambar 1. Sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa cembung melewati titik fokus

Gambar 2. Sinar-sinar yang berasal dari titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama

Gambar 3. Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) akan diteruskan tanpa dibiaskan

Sumber: http://www.e-dukasi.net

C.     PEMBIASAN CAHAYA PADA LENSA

Letak bayangan benda akibat proses refraksi pada lensa

Perhitungan letak bayangan pada lensa dan cermin akan mengikuti:

di mana:

 

S adalah jarak objek / benda dari lensa / cermin

S' adalah jarak bayangan benda dari lensa / cermin

f adalah jarak fokus = R / 2.

Rumus perhitungan untuk perbesaran bayangan, M:

M = - S'/S = f/f-S ;

Di mana tanda negatif menyatakan objek yang terbalik (objek yang berdiri tegak memakai tanda positif).

Hukum Snellius juga disebut Hukum pembiasan atau hukum sinus dikemukakan oleh Willebrord Snellius pada tahun 1621 sebagai rasio yang terjadi akibat prinsip Fermat. Pada tahun 1637, René Descartes secara terpisah menggunakan heuristic momentum conservation in terms of Sines dalam tulisannya Discourse on Method untuk menjelaskan hukum ini. Cahaya dikatakan memiliki kecepatan yang lebih tinggi pada medium yang lebih padat karena cahaya adalah gelombang yang timbul akibat terusiknya plenum , substansi kontinu yang membentuk alam semesta.

Pembiasan Cahaya Pada Lensa
Apabila lensa tebal hanya memiliki sebuah permukaan, maka lensa tipis memiliki dua buah permukaan dan tebal lensa dianggap nol. Lensa tipis merupakan benda tembus cahaya yang terdiri dari dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar.

            Lensa Cembung (Lensa Positif)

Tiga sinar istimewa pada lensa Cembung

1.    Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif F1

2.    Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama

3.    Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Lensa cekung (lensa negatif)

Tiga sinar istimewa pada lensa cekung

4.    Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus aktif F1

5.    Sinar datang seakan-akan menuju titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama

6.    Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Rumus Lensa Tipis

Keterangan: 

So = jarak benda (m)
Si = jarak bayangan (m)
f = jarak fokus (m)
M = perbesaran linier bayangan
P = Kuat lensa (dioptri)

1)      Rumus-rumus di atas dipergunakan dengan perjanjian sebagai berikut.
Jarak fokus lensa senilai: 

a.       positif untuk lensa cembung, karena lensa cembung bersifat mengumpulkan cahaya.

2)      negatif untuk lensa cekung. karena lensa cekung bersifat menyebarkan cahaya.
Untuk benda dan bayangan nyata, nilai So, Si, ho dan hi senilai positif. 

3)      Untuk benda dan bayangan maya, nilai So, Si, ho dan hi senilai negatif. 

4)      Untuk perbesaran bayangan maya dan tegak, nilai M positif .

5)      Untuk perbesaran bayangan nyata dan terbalik, nilai M negatif.

Persamaan Lensa Tipis

Keterangan:
f = jarak fokus (m)
n1 = indeks bias medium sekitar lensa
n2 = indeks bias lensa
R1 = jari-jari kelengkungan permukaan 1
R2 = jari-jari kelengkungan permukaan 2
R1 dan R2 ditandai positif jika cembung
R1 dan R2 ditandai negatif jika cekung

Sumber: anonim, 2010. Pembiasan cahaya pada lensa.

daftar pustaka:

anonim. 2009. Lensa. Online : http:// www.e-dukasi.net diakses tanggal 31 Januari 2012

anonim. 2009. Optika Geometri. Online :  http://elektro.upi.edu diakses tanggal 1 Januari 2012

ceria, tim fisika. 2010. Pembiasan cahaya pada lensa. Online : http://www.fisika-ceria.com/pembiasan-cahaya-pada-lensa.html diakses tanggal 1 januari 2012

hasto. 2011.  Pembiasan lensa cekung (negatif). Online : http://fisiasemesta.blogspot.com diakses tanggal 1 Januari 2012

pedrotti, L. Frank .1993. introduction to optics. United state of America : Prentice-Hall