Laporan Jarak Fokus Lensa Tipis

Calonpendidik.com – Kembali kami berbagi Laporan Jarak Fokus Lensa Tipis. Laporan ini merupakan laporan untuk praktikum pada Fisika Dasar II atau yang biasa dikenal FISDAS II.

Jarak Fokus Lensa Tipis

Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar

Abstrak. Telah dilakukan eksperimen  Jarak Fokus Lensa Tipis dengan tujuan menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan cekung, memplot grafik hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda sehingga diperoleh nilai jarak fokus berdasarkan grafik, dan membandingkan nilai teoretis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa. Hasil pengamatan kegiatan pertama, semakin kecil jarak benda maka semakin besar jarak bayangan. Dari analisis grafik untuk sumbu x diperoleh jarak fokus  dan sumbu y . Dengan demikian diperoleh jarak fokus lensa cembung  dengan persen diff dari teori yang bernilai 10 cm adalah 10,4%. Pada kegiatan 2, semakin kecil jarak benda maka semakin besar jarak bayangannya namun dengan nilai jarak bendanya negatif. Dari analisis grafik untuk sumbu x diperoleh jarak fokus  dan sumbu y . Dengan demikian diperoleh jarak fokus lensa cekung  dengan persen diff dari teori yang bernilai 10 cm adalah 34,28%. Sehingga kesimpulan yang diperoleh adalah jarak fokus lensa cembung adalah  dan lensa cekung . Hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda adalah berbanding terbalik dan nilai jarak fokusnya ditentukan dengan menganalisis penunjukan sumbu x dan y grafik untuk memperoleh nilai jarak fokus rata-rata. Perbandingan nilai teoretis untuk lensa cembung selisih 0,99 cm dan untuk lensa cekung 4,137 cm

Rumusan Masalah

1. Berapa nilai jarak fokus lensa cembung dan cekung berdasarkan praktikum dengan analisis grafik?
2. Bagaimana hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda dan cara menentukan nilai jarak fokus berdasarkan grafik?
3. Bagaimana perbandingan nilai teoretis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa cembung dan cekung?

Tujuan Praktikum

1. Untuk menentukan jarak fokus sebuah lensa cembung dan lensa cekung
2. Memplot grafik hubungan antara jarak bayangan dengan jarak benda sehingga diperoleh nilai jarak fokus berdasarkan grafik
3. Membandingkan nilai teoretis dengan hasil plot grafik jarak fokus lensa yang diperoleh

Metode Eksperimen Laporan Jarak Fokus Lensa Tipis

Teori Singkat

Lensa adalah sebuah sistem optis dengan dua permukaan yang merefraksikan. Lensa yang paling sederhana mempnyai dua permukaan bola yang cukup dekat satu sama lain sehingga kita dapat mengabaikan jarak di antara kedua permukaan itu (tebalnya lensa tersebut) yang dinamakan lensa tipis (Young, 2001: 547).

Prinsip optik pada lensa mirip dengan prinsip optik pada cermin, hanya saja lensa mengakibatkan perubahan citra objek di belakangnya, sedangkan cermin mengubah citra objek di hadapannya.Cara kerja lensa adalah membiaskan sinar yang menerpa permukaannya. Pembiasan menyebabkan pembelokan berkas cahaya dari udara memasuki lensa. Berkas cahaya membelok sekali lagi ketika ia melewati sisi seberang lensa. Kaca pada lensa cembung dibuat lebih tebal di bagian tengahnya dibanding bagian pinggirnya. Lensa cekung lebih tipis di tengah dan lebih tebal di bagian pinggir (Holland, 2005: 315).

Sebuah lensa mempunyai sifat bahwa seberkas sinar yang paralel dengan sumbu melalui lensa itu, maka berkas sinar itu berkumpul ke sebuah titik F₂ dan membuat sebuah bayangan nyata di titik tersebut. Lensa seperti itu disebut lensa pengumpul (lensa konvergen). Demikian juga, sinar-sinar yang lewat melalui titik F₁ muncul keluar dari lensa itu sebagai seberkas sinar paralel. Titik F­₁ dan titik F₂ dinamakan titik fokus pertama dan titik fokus kedua, dan jarak f  (yang diukur dari pusat lensa itu) dinamakan panjang fokus. Panjang fokus dari sebuah lensa konvergen didefinisikan sebagai suatu kuantitas positif, dan lensa seperti itu disebut juga lensa positif. Garis horizontal  pusat dinamakan sumbu optik. Kedua panjang fokus f selalu sama untuk sebuah lensa tipis, walaupun bila kedua sisi itu mempunyai kelengkungan yang berbeda (Young, 2001: 547-548).

Menurut Halliday (1978: 660-663) titik fokus pertama untuk lensa titpis F₁ adalah posisi benda agar bayangannya terletak jauh di tak berhingga. Untuk lensa titpis, titik fokus pertama dan kedua terletak pada sisi yang berlawanan dan berjarak sama dari lensa. Jarak fokus dapat dihitung dengan 0=∞ dan i=f, sehingga diperoleh

Sehingga jika digabungkan dengan,

Diperoleh,

Menurut Herman (2015: 47) untuk sebuah lensa tipis berlaku :

dengan f = jarak fokus, S = jarak antara benda dengan lensa dan S₁= jarak antara   bayangan dengan lensa. Untuk lensa cekung, bayangan yang dihasilkan oleh benda nyata adalah bayangan maya, sehingga untuk menentukan  jarak  fokus  lensanya  maka digunakan sebuah lensa positif.

Lensa cembung disebut juga lensa konvergen (pengumpul sinar) karena lensa ini membelokkan berkas-berkas cahaya sehingga mengumpul pada satu titik. Lensa cembung membelokkan arah berkas-berkas sinar yang saling sejajar ke satu titik yang disebut fokus utama. Jarak fokus (titik api) adalah jarak antara fokus utama dan lensa Lensa cekung disebut juga lensa divergen (penyerak sinar) karena membelokkan berkas-berkas cahaya yang sejajar sehingga saling menjauh. Titik fokus dari lensa cekung terletak di belakang lensa, yaitu pada titik yang menjadi sumber cahaya semu. Benda akan terlihat lebih kecil jika dilihat lewat lensa cekung, persis pada bayangan pada cermin cembung. Menambah kelengkungan lensa cekung akan mengurangi jarak fokus dan membuat citra objek terlihat lebih kecil (Holland, 2005: 315).

Sebuah lensa dengan panjang fokus yang positif (lensa konvergen), jika sebuah benda berada di luar titik fokus pertama F₁ dari lensa ini (yakni, bila s>f), mka jarak bayangan s’ adalah positif (yakni bayangan itu berada pada posisi yang sama dengan sinar ke luar), byangan ini nyata dan terbalik. Sebuah benda yang diletakkan di dalam titik fokus pertama dari sebuah lensa konvergen, sehingga s<f, menghasilkan sebuah bayangan dengan nilai s’ yang negatis. Bayangan ini diletakkan pada sisi yang sama dari lensa seperti benda itu, dan bayangan ini maya, tegak, dan lebih besar dari benda itu (Young, 2001: 549).

Lensa cekung disebut juga lensa divergen (penyerak sinar) karena membelokkan berkas-berkas cahaya yang sejajar sehingga saling menjauh. Titik fokus dari lensa cekung terletak di belakang lensa, yaitu pada titik yang menjadi sumber cahaya semu. Benda akan terlihat lebih kecil jika dilihat lewat lensa cekung, persis pada bayangan pada cermin cembung. Menambah kelengkungan lensa cekung akan mengurangi jarak fokus dan membuat citra objek terlihat lebih kecil (Holland, 2005: 315).

Pada lensa divergen, berkas sinar paralel yang masuk pada lensa berpencar setelah refraksi. Panjang fokus dari sebuah lensa divergen adalah sebuah kuantitas negatif, dan lensa itu dinamakan juga lensa negatif. Titik-titik fokus sebuah lensa positif dibaut berlawanan, relatif terhadap titik-titik fokus sebuah lensa positif. Titik fokus kedua F₂, dari sebuah lensa negatif adalah titik di mana sinar-sinar yang pada mulanya paralel dengan sumber muncul berpencar setelah refraksi. Sinar-sinar yang masuk yang mengumpul menuju titik fokus pertama F₁, muncul keluar dari lensa itu paralel dengan sumbunya (Young, 2001: 560).

Menurut Bueche (2006: 250-251), hubungan benda dan bayangan untuk lensa titpis yang memusat dan menyebar:

Dimana s_o adalah jarak benda dari lensa, s_i adalah jarak bayangan dari lensa, dan f adalah panjang fokus lensa. Lensa tersebut diasumsikan tipis, dan sinar cahaya bersifat paraksial (dekat dengan sumbu utama). Maka, jika cahaya yang masuk dari sebelah kiri.

Alat dan Bahan

1. Bangku Optik                                = 1 buah
2. Rel presisi                                                             = 2 buah
3. Pemegang slide diafragma                                   = 1 buah
4. Bola lampu 12 V, 18 W                                        = 1 buah
5. Lensa cembung (f=100 mm)                            = 2 buah
6. Lensa cekung  (f=100 mm)                                  = 1 buah
7. Catu daya (Power Supply 10 A, 12 V AC/DC) = 1 buah
8. Layar optic penangkap bayangan                             = 1 buah
9. Tempat lampu bertangkai                                     = 1 buah.
10. Diafragma anak panah                                          = 1 buah.
11. Kabel penghubung ganda                                          = 4 buah
12. Mistar plastik (100 cm)                                       = 1 buah.

Prosedur Kerja

Kegiatan 1: Menentukan jarak fokus lensa cembung

1. Meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1 (untuk memfokuskan cahaya di benda), benda, lensa positif 2 (yang akan diukur jarak fokusnya), dan layar pada bangku optik secara berurutan. Mengatur jarak antara sumber cahya dan lensa positif 1 sbesar jarak fokus lensa 1. Mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm.
2. Menempatkan layar pada jarak tertentu dari benda.
3. Menggeser lensa positif 2 yang berada di antara benda dan layar ke arah benda sehingga diperoleh bayangan yang jelas pada layar. Mengukur jarak benda ke lensa positif 2 sebagai jarak benda dan mengukur jarak dari lensa positif 2 ke layar sebagai jarak banyangan.
4. Mengulangi kegiatan 2 dan 3 secukupnya. Mencatat  data yang diperoleh dalam tabel hasil pengamatan.

Kegiatan 2: Menentukan jarak fokus lensa cekung (negatif)

1. Meletakkan sumber cahaya, lensa positif 1 (untuk memfokuskan cahaya di benda), benda, lensa positif 2 (yang akan diukur jarak fokusnya), dan layar pada bangku optik secara berurutan. Mengatur jarak antara sumber cahya dan lensa positif 1 sbesar jarak fokus lensa 1. Mengatur jarak benda dan lensa positif 1 sekitar 10 cm.
2. Membuat bayangan yang jelas dari benda pada layar. Menandai posisi bayangan tersebut (bayangan ini menjadi benda untuk lensa cekung). Menempatkan lensa negatif sebelum posisi bayangan yang ditandai.
3. Menempatkan layar pada posisi tertentu dari posisi yang ditandai.
4. Menggeser lensa negatif mendekati atau menjauhi layar untuk memperoleh bayangan yang jelas.
5. Mengukur jarak dari posisi yang ditandai ke lensa negatif sebagai jarak benda dan mengukur jarak dari lensa negatif ke layar sebagai jarak bayangan.

Mengulangi kegiatan 3, 4, dan 5 dengan menempatkan layar pada posisi yang lain. Mencatat  data yang diperoleh dalam tabel hasil pengamatan

Hasil dan Pembahasan Laporan Jarak Fokus Lensa Tipis

Untuk hasil dan pembahasan silahkan download melalui link disini

Kesimpulan

1. Jarak fokus lensa cembung berdasarkan praktikum adalah  dan untuk lensa cekung adalah .
2. Hubungan jarak benda dengan jarak bayangan pada lensa cembung adalah semakin kecil jarak benda maka semakin besar jarak bayangan sehingga berbanding terbalik. Sedangkan pada lensa cekung juga demikian namun dengan nilai jarak benda yang negatif karena terbalik. Untuk memperoleh jarak fokus berdasarkan grafik, yang dianalisis adalah penunjukkan skala pada sumbu x dan y untuk memperoleh nilai f₁ dan f₂. Kemudian nilai f₁ dan f₂ dirata-ratakan untuk memperoleh nilai jarak fokus f.
3. Perbandingan nilai jarak fokus berdasarkan plot grafik dengan nilai teoretis adalah, untuk untuk lensa cembung yang diperoleh berdasarkan praktikum adalah 9,01 cm yang jika dibandingkan dengan nilai teoretis yaitu 10,0 cm adalah berselisih 0,99 yang jika dipersen diffkan adalah =10,4% sedangkan lensa cekung yang diperoleh berdasarkan praktikum adalah 14,137 cm yang jika dibandingkan dengan nilai teoretis yaitu 10,0 cm adalah berselisih 4,137 cm yang jika dipersen diffkan adalah =34,28%

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, Frederick J. dan Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh. Jakarta: Erlangga

Halliday, David dan Resnick, Robert. 1978. Fisika Jilid 2 Edisi ketiga (terjemahan). Jakarta: Erlangga

Herman dan asisten LFD. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Makassar: Unit Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar.

Holland, Julian dkk. 2005. Ensiklopedia Sains Untuk Pelajar Dan Umum. Jakarta: Lentera Abadi

Young, Hugh D. dan Roger A. Freedman. 2003 Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid II. Jakarta: Erlangga