LENSA
A.
Pengertian Lensa
Alat optis sederhana
yang paling penting adalah lensa tipis. Lensa adalah sekeping kaca atau bahan transparan
yang di bentuk sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan bayangan nyata atau
maya, sama tegak atau terbalik terhadap benda, lebih kecil atau lebih besar
atau sama seperti ukuran benda.
 |
|||||||||||
 |
|||||||||||
 |
|||||||||||
 |
 |
||||||||||
 |
|||||||||||
Bikonveks Plankonveks Meniskus Bikonkaf Plankonkaf Meniskus
Konveks konkaf
Lensa tipis biasanya
bundar, dan dua permukaannya biasanya sferis, yaitu merupakan bagian dari
permukaan bola. Dua permukaan itu mungkin cembung, cekung, atau datar. Beberapa
jenis lensa dapat dilihat Gambar 10.19 dalam bentuk penampangnya.
B.
Titik fokos lensa
Titik focus suatu lensa dapat di temukan dengan menempatkan lensa
di bawah sinar-sinar matahari, kemudian mengatur letak lensa tersebutagar
terbentuk bayangan tajam. Jarak titik
focus dari pusat lensa disebut jarak focus f. suatu lensa dengan bagian tengah
lebih tebal dari pada bagian tepinya akan membuat sinar-sinar sejajar mengumpul
pada suatu titik (konvergen), seperti
dalam Gambar 10.20
Bidang
Fokus
F F
Sumbu
Sumbu
Fa
(a) F (b)
f
Gambar
10.20. Sinar-sinar sejajar dikumpulkan ke fokus oleh lensa tipis konvergen
Sebuah lensa di
katakan sebagai lensa tipis jika lensa tersebut mempunyai ketebalan kecil
dibandingkan dengan jari- jari kelengkunganya. Jika jari- jari kelengkungan dua
permukaan lensa adalah R1 dan R2, dan indeks bias lensa adalah n, maka pada
lensa tipi situ berlaku persamaan lensa yang dapat dituliskan sebagai :
i/f = (n -1) {1/R1 + 1/R2 }
Dalam menggunakan
persamaaan ini kita tidak perlu memepermasalahkan permukaan mana yang dianggap
sebagai R1 atau R2. Namun demikia, tanda yang diberikan pada jari- jari
kelengkungan lensa perlu diperhatikan,
lihat table :
|
BESARAN
|
POSITIF
|
NEGATIVE
|
|
Jari- jari
|
Konveks
|
Konkaf
|
|
Jarak Fokus
|
Lensa Konvergen
|
Lensa Divergen
|
Contoh soal :
1.
Sebuah lensa bikoveks
tipis mempunyai jari- jari kelengkungan R1 = 40 cm dan R2 = 10 cm, dan indeks bias nk
= 1.5. Lensa tersebut dimasukkan ke dalam air yang mempunyai indeks bias na = 1.3. hitunglah jarak fokus lensa ketika
berada didalam air!
Penyelesaian
:
Jarak
fokus lensa ketika berada di udara
1/f =
(nk- 1) {1/R1 + 1/R2}
1/f =
(1.5- 1) {1/40 cm + 1/10 cm}
1//f
= (nk – 1) {1/40 cm + 4/ 40 cm}
1/f =
0.5 {5/40 cm}
F = 16 cm
Indeks bias cahaya kaca terhadap air
n’ = indeks bias kaca / indeks bias air =
nk/na = 1.5/1.3 = 1.15
karena jari- jari kelengkungan lensa adalah sama ketika
lensa berada di udara maupun dalam air, maka perbandingan jarak fokus dalam dua
medium tersebut adalah :
f’/f = (n-1)/ (n’ -1) = 1.5- 1)/1.15 -1) = 0.5/0.15 = 3.3
jadi jarak fokus lensa dalam air f’ = 3.3f = 3.3
(16) = 52.8 cm
Selain itu,
Dokter mata dan ahli kacamata menggunakan kebalikan jarak fokus untuk
menentukan kekuatan lensa kacamata atau lensa kotak). Besaran ini disebut daya
lensa P, yang didefinisikan sebagai :
Satuan daya
lensa adalah dioptri (D), yang merupakan kebalikan meter: 1D = 1 m -1. Sebagai
contoh, lensa dengan jarak fokus 25 cmmempunyai daya P = 1/(0,25m) = 4.0
dioptri.
Sebuah lensa
mempunyai dua titik fokus, masing-masing sisi mempunyai satu titik fokus. Titik
fokus pada sisi lensa dimana sinar datang disebut titik fokus pertama F,
sedangkan pada sisi lainnya disebut titik fokus kedua F’.
Tiga sinar istimewa yang dapat dilacak, seperti ditunjukkan dalam gambar
10.20, adalah sebagai berikut.
1.
Sinar yang meninggalkan sejajar sumbu lensa. Sinar ini
dibiaskan melalui titik fokus kedua lensa konvergen atau tampak seolah- olah
berasal dari titik fokus pertamalensa divergen.
2.
Sinar yang meninggalkan benda melalui titik fokus pertama
lensa konvergen atau menuju titik fokus kedua lensa divergen. Sinar ini
dibiaskan sejajar sumbu lensa.
3.
Sinar yang meninggalkan benda melalui pusat lensa
konvergen atau pusat lensa divergen. Jika lensa itu tipis dibandingkan dengan
jari-jari kelengkungannya, sinar ini tidak dibiaskan melainkan di teruskan.
1
h 3
F 2F’
2F F 2 h’
f f Bayangan nyata
S s’
 |
1
h 3 
2
2F F
H F’
2F’
Bayangan
Maya
F f
s’
s
Gambar 10.21. Posisi dan ukuran bayangan yang dihasilkan oleh sebuah lensa
tipis
Jarak benda s dan jarak bayangan s’ untuk lensa tipis dihubungkan
dengan jarak fokus f dengan rumus yang berlaku pada cermin sferis, yaitu
Perbesaran
linear lensa tipis mengikuti rumus yang sama seperti pada cermin sferis, yaitu:
1/s’ + 1/s = 1/f (10.21)
m
= h’/h = s’/s (10.22)
Perjajian tanda untuk lensa tipis disajikan dalam Tabel
10.3.
Tabel 10.3. Perjanjian tanda untuk lensa
|
Besaran
|
Positif
|
Negatif
|
|
Jarak fokus f
|
Lensa konvergen
|
Lensa divergen
|
|
Jarak benda s
|
Benda nyata
|
Benda maya
|
|
Jarak bayangan s’
|
Bayangan nyata
|
Bayangan maya
|
|
Pebesaran linear m
|
Byangan sama tegak terhadap bendanya
|
Byangn terbalik terhadap bendanya
|
 |
2F F F' 2F’
Ganbar 10.22. Bayangan dari benda nyata yang dibentuk
oleh lensa divergen
BENDA BAYANGAN
(a)
Antara F dan
O di
belakang lensa, maya, tegak,
Lebih
besar dari pada bendanya .
2F
F O F’ 2F’
