Alat Optik Lensa Cembung

Alat Optik Lensa Cembung

Lensa Cembung

Lensa cembung mempunyai dua bidang batas yang masing-masing mampu membiaskan cahaya. Bidang batas sebuah lensa dapat keduanya lengkung atau satu bidang batas lengkung lainnya datar.

Ciri-Ciri Lensa Cembung

Melalui pengamatan dapat kita ketahui bahwa lensa cembung mempunyai ciri: bagian tepinya tipis, sedangkan bagian tengahnya tebal.

Macam-macam lensa cembung

Sifat Lensa Cembung

Bila tiga berkas sinar sejajar yang keluar dari kotak cahaya dikenakan pada lensa cembung, berkas sinar-sinar tersebut dibiaskan oleh lensa dan berpotongan pada sebuah titik. Titik tersebut dinamakan fokus (titik api) diberi tanda F.

• Titik api = titik tempat terbentuknya bayangan dari benda di tak terhingga
• O = vertek (pusat lensa)
• Jarak titik api (f) yaitu = jarak OF.
• Titik api lensa cembung nyata, karena merupakan titik potong sinar-sinar bias, sehingga jarak titik api lensa (f) bernilai positif.

Sifat lensa cembung mengumpulkan sinar sehingga disebut lensa konvergen.

Jalannya sinar istimewa pada lensa cembung dan lukisan pembentukan bayangan

Gambar berikut untuk menunjukkan jalannya 3 sinar istimewa dari lensa cembung.

1. Sinar dari kotak cahaya datang pada lensa positif sejajar sumbu utama, dibiaskan melalui fokus di belakang lensa.
2. Sinar dari kotak cahaya melalui vertek (O) tidak berubah arah.
3. Sinar dari kotak cahaya melalui fokus F di depan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

Dari ketiga sinar istimewa lensa cembung diatas dapat ditarik kesimpulan:

• Sinar sejajar sumbu utama, dibiaskan melalui fokus lensa di belakang lensa.
• Sinar yang melalui fokus di depan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.
• Sinar melalui vertek diteruskan tanpa berubah arah.

Dengan 3 sinar istimewa atau minimal menggunakan 2 sinar istimewa, bayangan benda yang dibentuk lensa cembung, dapat dilukis.

1) Benda di antara O dan F

Bayangan maya, tegak, diperbesar

A′B′ = bayangan maya di depan lensa (no. ruang bayangan = 4)

F₁ = fokus di belakang lensa

F₂ = fokus di depan lensa

Sifat bayangan: maya, tegak, diperbesar

2) Benda di antara F2 dan 2F2

Bayangan nyata, terbalik, diperbesar
Bayangan A′B′ bersifat: nyata, terbalik, diperbesar

3) Benda di antara F2 sampai dengan ~

Bayangan nyata, terbalik, diperkecil

Bayangan A′B′, bersifat: nyata, terbalik, diperkecil

Dari ketiga lukisan tersebut:

Jika benda di antara O dan F, sifat bayangan maya, tegak, diperbesa.

Jika benda di antara F dan 2F sifat bayangan nyata, terbalik,  diperbesar.

Jika s = f bayangan tegak, maya, di tak hingga

Jika s = 2 f, bayangan terbalik, nyata, sama besar

Jika s > 2f, bayangan nyata, terbalik, diperkecil

Bayangan diperbesar |s′| > s, bayangan diperkecil jika |s′| < s. (Keterangan: |–5| = 5 atau |5| = 5)

4) Benda di fokus di (F)

Benda di fokus (s = f), 

bayangan yang mudah diamati adalah: maya, tegak, diperbesar.

5) Benda di 2 F (s = 2f)

Bayangan nyata, terbalik, sama besar

Benda di 2F₂, bayangan 2F₁ bersifat: nyata, terbalik, sama besar.

Dari kelima lukisan dapat disimpulkan:

a. Semua bayangan maya yang dibentuk lensa cembung selalu tegak terhadap bendanya.
b. Semua bayangan nyata yang dibentuk lensa cembung pasti terbalik terhadap bendanya.

Hubungan Antara s, s′ dan f Lensa Cembung

Benda, lensa dan layar

Pengamatan menggunakan lensa cembung dengan

f = 20 cm.

s = jarak benda

s′ = jarak bayangan

Dengan menggeser layar mendekati atau menjauhi layar jika s > 20, maka pada layar didapat bayangan yang tajam. Pada keadaan demikian jarak benda dan jarak bayangan dimasukkan dalam tabel. Kemudian diubah jarak benda dan diukur pula jarak bayangan saat bayangan pada layar cukup jelas. Hasilnya seperti pada tabel di bawah ini.

Tabel hubungan s, s′, dan f lensa cembung

Tabel di atas mempunyai kecenderungan bahwa =        

        

 konstan dan cenderung sama dengan

  

Jadi   

S′ = jarak bayangan, untuk bayangan maya, S′ = negatif dan tak dapat ditangkap dengan layar.

Dilihat langsung dari belakang lensa, untuk bayangan nyata:

S′ = positif

dapat ditangkap oleh layar

Dengan :

S = jarak benda

f  = jarak fokus

S’ = jarak bayangan

Rumus perbesaran sama seperti pada cermin:

 

Penggunaan Lensa Cembung

Orang tua yang sudah tidak mampu membaca pada jarak baca normal 25 cm. Agar orang tersebut mampu membaca pada jarak 25 cm perlu ditolong dengan kacamata berlensa cembung. Astronom banyak mengamati benda langit, agar benda langit tampak lebih dekat dan lebih jelas, ia menggunakan teropong. Teropong terdiri dari dua lensa cembung. Ahli biologi dan pekerja laboratorium kesehatan menggunakan mikroskop untuk mengamati bakteri (bibit penyakit). Selain itu masih banyak alat yang menggunakan lensa positif seperti: tustel/kamera, periskop, slide proyektor, proyektor bioskop, episkop, OHP dan lain-lain.Tukang jam selalu mengamati komponen jam yang ukurannya kecil, kemudian membongkar dan memasangnya kembali. Agar komponen jam tampak lebih besar ia memakai lup, yaitu sebuah lensa cembung.

• ALAT OPTIK

Alat optik adalah alat-alat yang salah satu atau lebih komponennya menggunakan benda optik, seperti: cermin, lensa, serat optik atau prisma.

• MATA

Mata merupakan salah satu contoh alat optik, karena dalam pemakaiannya mata membutuhkan berbagai benda-benda optik seperti lensa.

1. Kornea adalah bagian mata yang melindungi permukaan mata dari kontak dengan udara luar.
2. Iris adalah selaput tipis yang berfungsi untuk mengatur kebutuhan cahaya dalam pembentukan bayangan.
3. Lensa adalah bagian mata yang berfungsi untuk memfokuskan bayangan pada retina.
4. Retina berfungsi sebagai layar dalam menangkap bayangan benda, di tempat ini terdapat simpul-simpul syaraf optik.
5. Otot siliar berfungsi untuk mengatur daya akomodasi mata.

• KAMERA

Kamera merupakan alat optik yang dapat memindahkan/mengambil gambar dan menyimpannya dalam bentuk file, film maupun print-out. Kamera menggunakan lensa positif dalam membentuk bayangan. Sifat bayangan yang dibentuk kamera adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.

Bagian-bagian dari kamera secara sederhana terdiri dari:

1. Lensa cembung
2. Film
3. Diafragma
4. Aperture

• LUP

Lup  adalah alat optik yang memiliki fungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lensa yang digunakan adalah lensa cembung. Bayangan yang dibentuk oleh lup memiliki sifat: maya, tegak, dan diperbesar.

Ada dua cara bagaimana menggunakan lup yaitu:

1. Dengan cara mata berakomodasi maksimum
2. Dengan cara mata tidak berakomodasi

Pada mata berakomodasi maksimum

·         Si = -PP = -Sn

• TEROPONG

Teropong atau teleskop adalah sebuah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda yang jauh sehingga tampak lebih jelas dan lebih dekat. Secara umum teropong terdiri atas dua buah lensa positif. Satu lensa mengarah ke obyek dan disebut lensa obyektif dan satu lensa mengarah ke mata dan disebut lensa okuler.

Prinsip utama pembentukan bayangan pada teropong adalah: lensa obyektif membentuk bayangan nyata dari sebuah obyek jauh dan lensa okuler berfungsi sebagai lup. Panjang teropong adalah jarak antara lensa obyektif dan lensa okulernya.

Ø  Teropong Bintang

Teropong bintang digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang ada di langit (bintang). Teropong bintang terdiri dari sebuah lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa obyektif dengan diameter dan jarak fokus besar, sedangkan okulernya adalah sebuah lensa cembung dengan jarak fokus pendek.

Ø  Teropong Bumi

Teropong bumi digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang jauh dipermukaan bumi. Teropong ini akan menghasilkan bayangan yang nampak lebih jelas, lebih dekat dan tidak terbalik. Teropong bumi terdiri dari tiga lensa positif dan salah satunya berfungsi sebagai pembalik bayangan.

Ø  Teropong Panggung

Teropong panggung adalah teropong yang mengkombinasikan antara lensa positif dan lensa negatif. Lensa negatif digunakan sebagai pembalik dan sekaligus sebagai okuler. Sifat bayangan yang terbentuk adalah maya, tegak, dan diperkecil.

• MIKROSKOP

Mikroskop adalah alat yang digunakan untuk mengamati benda-benda kecil. Mikroskop yang paling sederhana menggunakan kombinasi dua buah lensa positif, dengan panjang titik fokus obyektif lebih kecil daripada jarak titik fokus lensa okuler.

Pengamatan menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum.

Perbesaran mikroskop pada pengamatan ini adalah:

Keterangan:

S_(Ob) = Jarak benda lensa obyektif dalam meter

S’_(Ob) = Jarak bayangan lensa obyektif dalam meter

PP = titik dekat pengamat dalam meter

f_(Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter

 

Pengamatan menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi.

 Perbesaran mikroskop pada pengamatan ini adalah:

S_(Ob) = Jarak benda lensa obyektif dalam meter

S’_(Ob) = Jarak bayangan lensa obyektif dalam meter

PP = titik dekat pengamat dalam meter

f_(Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter

 

PENERAPAN ALAT OPTIK

Penerapan alat optik dalam kehidupan sehari-hari di antaranya kamera untuk memotret gambar, lup untuk melihat benda-benda agar terlihat lebih jelas/besar, mikroskop untuk mengamati sel atau jaringan yang tidak dapat teramati dengan mata telanjang.