Lensa cembung memiliki kegunaan besar bagi kehidupan manusia mulai dari pemanfaatannya di kacamata, kamera, teropong dan masih banyak lagi. Lensa cembung itu lensa yang bagaimana sih ?? mari kita ulas lengkap pengertian lensa cembung, rumus, sifat bayangan lensa cembung dan sinar-sinar istimewanya.
Daftar isi
Pengertian Lensa
Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang bias. Lensa Cembung (konveks) memiliki bagian tengah yang lebih tebal daripada bagian tepinya. Lensa cembung terdiri atas 3 macam bentuk yaitu lensa bikonveks (cembung rangkap), lensa plankonveks (cembung datar) dan lensa konkaf konveks (cembung cekung).
Lensa cembung disebut juga lensa positif. Lensa cembung memiliki sifat dapat mengumpulkan cahaya sehingga disebut juga lensa konvergen. Apabila ada berkas cahaya sejajar sumbu utama mengenai permukaan lensa, maka berkas cahaya tersebut akan dibiaskan melalui satu titik.
Dari gambar di bawah terlihat bahwa sinar bias mengumpul ke satu titik fokus di belakang lensa. Berbeda dengan cermin yang hanya memiliki satu titik fokus, lensa memiliki dua titik fokus. Titik fokus yang merupakan titik pertemuan sinar-sinar bias disebut fokus utama (ƒ1) disebut juga fokus aktif. Karena pada lensa cembung sinar bias berkumpul di belakang lensa maka letak ƒ1 nya juga di belakang lensa. Sedangkan fokus pasif (ƒ2) simetris terhadap ƒ1 . Untuk lensa cembung, letak ini ƒ2 berada di depan lensa.
Sinar Istimewa pada Lensa Cembung
Berbeda dengan cermin cembung, sinar-sinar istimewa yang ada di lensa cembung seperti gambar diatas, penjelasannya:
- Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus “F1” di belakang lensa. (a)
- Sinar datang menuju titik fokus di depan lensa “F2” akan dibiaskan sejajar sumbu utama. (b)
- Sinar yang datang melewati pusat optik lensa (O) diteruskan tidak dibiaskan. (c)
Ada tiga tiga sinar istimewa pada lensa cembung.
- Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus F.
- Sinar melalui F dibiaskan sejajar sumbu utama.
- Sinar melalui pusat optik tidak dibiaskan.
Titik fokus lensa cembung dapat ditentukan dengan suatu rumus yang disebut rumus pembuat lensa (lens maker equation) seperti tertulis di bawah ini :
Keterangan:
- f = jarak titik fokus lensa cembung.
- n = indeks bias lensa.
- R1 = radius kelengkungan permukaan 1 lensa.
- R2 = radius kelengkungan permukaan 2 lensa.
Cara menentukan nilai R1 dan R2 apakah positif atau negatif dapat dilihat pada aturan lensa. Berapapun nilai R1 dan R2 titik fokus dari lensa cembung selalu positif. Selain itu kita juga dapat menggunakan rumus yang sama dengan cermin cekung, yaitu:
Langkah-langkah pembentukan bayangan pada lensa cembung
- Lukis dua buah sinar istimewa (agar lebih sederhana gunakan sinar istimewa pada poin 1 dan 3)
- Sinar selalu datang dari depan lensa dan dibiaskan ke belakang lensa. Perpanjangan sinar-sinar bias ke depan lensa dilukis sebagai garis putus-putus.
- Perpotongan kedua buah sinar bias yang dilukis pada langkah 1 merupakan letak bayangan. Jika perpotongan didapat dari sinar bias, terjadi bayangan nyata, tetapi jika perpotongan didapat dari perpanjangan sinar bias, bayangan yang dihasilkan adalah maya.
Contoh:
Selain dengan melukis bayangan , kita juga dapat menentukan sifat bayangan dengan menggunakan metode penomoran ruang berdasarkan aturan Esbach. Seperti pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga digunakan dalil Esbach untuk membantu menentukan posisi dan sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa positif. Untuk lensa nomor ruang untuk benda dan nomor ruang untuk bayangan dibedakan. Nomor ruang untuk benda menggunakan angka Romawi (I, II, III, dan IV), sedangkan untuk ruang bayangan menggunakan angka Arab (1, 2, 3 dan 4) seperti pada gambar berikut ini:
Seperti tampak pada gambar untuk ruang benda, ruang I antara pusat optik dan F2, ruang II antara F2 dan 2F2 serta ruang III di sebelah kiri 2 F2, sedangkan ruang IV benda (untuk benda maya) ada di belakang lensa. Untuk ruang bayangan, ruang 1 antara pusat optik dan F1, ruang 2 antara F1 dan 2F1 serta ruang 3 di sebelah kanan 2F1, sedangkan ruang 4 (untuk bayangan maya) ada di depan lensa.
Pengertian Lensa Cembung
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya memiliki ketebalan lebih dari pada bagian tepi. Lensa cembung biasanya memiliki bentuk lingkaran dan terbuat dari kaca atau plastik sehingga lensa memiliki indeks bias lebih besar ketimbang indeks biar udara.
Jenis-Jenis Lensa Cembung
Ada 3 jenis lensa cembung seperti yang terlihat pada gambar diatas yaitu cembung ganda, cembung data dan meniskus cembung.
Lensa cembung terdiri dari beberapa bentuk yaitu:
- Bikonveks atau cembung-cembung.
- Plankonvenks atau cembung-datar.
- Konkaf-konveks atau cembung-cekung.
Sinar-sinar bias lensa cekung bersifat memancar “divergen”, lensa cekung digolongkan menjadi:
- Cekung rangkap “bikonkaf”.
- Cekung datar “plan-konkaf”.
- Cekung-cembung “konveks-konkaf”.
Sifat Lensa Cembung
Di lensa cembung sinar bisa datang dari dua arah sehingga terdapat 2 titik fokus. Kita sepakat bagian lensa cembung depan sebagai tempat datang sinar dan bagian lensa belakang tempat sinar dibiaskan. Bila 3 sinar datang sejajar dikenakan di lensa cembung, berkas sinar-sinar tersebut dibiaskan oleh lensa dan berpotongan atau menuju di sebuah titik. Titik fokus yang berada di depan lensa cembung disebut titik fokus maya. Dan titik fokus yang terletak di belakang lensa cembung disebut titik fokus sejati.
Kita sepakat juga bahwa titik fokus tempat sinar dibiaskan sebagai fokus aktif “F1” dan fokus pasif “F2”, karena sinar yang datang melewati lensa cembung selalu dibiaskan menuju ke satu titik atau mengumpulkan cahaya maka lensa cembung disebut lensa konvergen “bersifat mengumpulkan”.
Lensa cembung juga selalu bersifat positif karena tempat berpotongan atau tujuan sinar bias selalu terletak di bagian belakang lensa cembung sehingga fokus lensa cembung ialah fokus sejati, sehingga jarak fokus lensa cembung selalu positif.
Besar pembiasan cahaya di suatu lensa cembung tergantung pada indeks bias bahan lensa dan lengkung permukaan lensa, untuk indeks bias sendiri tergantung pada cepat rambatnya cahaya dalam lensa tersebut. Umumnya lensa cembung tebal akan membiaskan cahaya lebih besar dari pada lensa cembung tipis, panjang fokus lensa cembung tebal lebih pendek dari pada panjang lensa cembung tipis.
Sifat Bayangan “Pembentukan Bayangan Lensa Cembung”
Adapun sifat bayangan “pembentukan bayangan lensa cembung” yang diantaranya yaitu:
Benda Terletak Di Antara O dan F
- A’B’ = Bayangan maya di depan lensa (no. ruang bayangan = 4).
- F1 = Fokus di belakang lensa.
- F2 = Fokus di depan lensa
Benda Terletak Di Antara F2 dan 2F2
Bayangan A’B’ bersifat: nyata, terbalik, diperbesar.
Benda Di Antara F2 Sampai Dengan –
Bayangan A’B’ bersifat: nyata, terbalik, diperkecil. Dari ketiga lukisan tersebut:
- Jika benda terletak di antara O dan F, sifat bayangan maya, tegak, diperbesar.
- Jika benda terletak 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 di perbesar (s’) > s, bayangan diperkecil jika (s’) < s, keterangan: (-5) = 5 atau (5) = 5.
Benda Terletak Di Fokus di (F)
Benda terletak di fokus di (F) benda di fokus (s = f) bayangan yang mudah diamati ialah: maya, tegak, diperbesar.
Benda Terletak Di 2 F (s = 2f)
Benda terletak di 2 F (s = 2f) bayangan nyata, terbalik, sama besar. Benda di 2F2 bayangan 2 F1 bersifat: nyata, terbalik, sama besar.
Kesimpulan:
Dari kelima lukisan dapat disimpulkan yaitu
- Semua bayangan maya yang dibentuk lensa cembung selalu tegak terhadap bendanya.
- Semua bayangan nyata yang dibentuk lensa cembung pasti terbalik terhadap bendanya.
Hubungan Antara s, s’ dan f lensa Cembung
Pengamatan atau praktikum menggunakan lensa cembung, lilin. Pengamatan menggunakan lensa cembung dengan:
- f = 20 cm
- s = jarak benda
- s’ = jarak bayangan
Dengan memindahkan layar menjauhi atau mendekati layar jika s > 20 maka di layar didapat bayangan yang tajam. Biasanya pengamatan atau paraktikum seperti ini keadaan jarak benda dan jarak bayangan ditulis ke dalam tabel. Lalu diubah jarak bayangan dan jarak benda serta diukur pada saat bayangan di layar cukup jelas.
Hasilnya seperti pada tabel dibawah ini.
Rumus Lensa Cembung
Berikut ini rumus untuk mencari fokus lensa cembung:
nu ialah indeks bias udara atau air
R1 dan R2 ialah kelengkungan dari lensa cembung
Untuk rumus mencari jarak bayangan pada lensa cembung.
Keterangan:
- f = fokus lensa cembung
- s = jarak benda
- s’ = jarak bayangan
Sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung bersifat nyata, terbalik dan diperbesar.
Perbesaran pada lensa cembung (M)
Contoh Soal Lensa Cembung
Sebuah lensa cembung mempunyai kelengkungan yang berbeda pada permukaannya yaitu 12 cm dan 15 cm, jika lensa tersebut terbuat dari kaca dengan indeks bias 4/3 maka fokus lensa tersebut di udara ialah “indeks bias udara = 1”.
1/f = (4/3-1) (1/12 + 1/15)
1/f = 1/3 (5/60+4/60)
1/f = 1/3 x 9/60 = 1/20
f = 20 cm
Untuk contoh soal penentuan jarak bayangan sama seperti penghitungan pada cermin.
Manfaat Dan Penggunaan Lensa Cembung
- Orang yang sudah tidak bisa membaca dalam jarak baca normal yaitu 25 cm, agar bisa membaca dalam jarak 25 cm dibantu dengan kacamata lensa cembung “rabun jauh/miopi”.
- Para astronom menggunakan teropong dari dua lensa cembung untuk mengamati benda langit, agar terlihat lebih jelas dan dekat.
- Para ahli biologi pekerja laboratorium menggunakan mikroskop untuk mengamati bakteri, dll.
- Digunakan pada lup atau kaca pembesar, misalnya tukang jam yang mengamati komponen jam yang ukurannya kecil.
- Masih banyak manfaat dan penggunaan lensa cembung dalam kehidupan sehari-hari misalnya periskop, slide proyektor, episkop, proyektor bioskop dan lainnya.
Tinggalkan Balasan