DISPERSI
CAHAYA
Dispersi
adalah peristiwa penguraian cahaya putih (polikromatik) menjadi
komponen-komponennya karena pembiasan. Komponen-komponen warna yang terbentuk
yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Dispersi terjadi
akibat adanya perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan
oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium
pembias. Gambar 1. menunjukkan dispersi sinar putih yang melalui sebuah prisma.
2.
Pembiasan Cahaya pada Prisma
Prisma
adalah benda bening (transparan) terbuat dari gelas yang dibatasi oleh dua
bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu yang berfungsi menguraikan
(sebagai pembias) sinar yang mengenainya. Permukaan ini disebut bidang pembias,
dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (β).
Cahaya yang melalui prisma akan mengalami dua kali pembiasan, yaitu saat
memasuki prisma dan meninggalkan prisma. Jika sinar datang mulamula dan sinar
bias akhir diperpanjang, maka keduanya akan berpotongan di suatu titik dan
membentuk sudut yang disebut sudut deviasi.
Jadi,
sudut deviasi (δ) adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang
mula-mula dengan sinar yang meniggalkan bidang pembias atau pemantul. Gambar 2.
menunjukkan sudut deviasi pada pembiasan prisma.
Materi
fisika :
Pelangi
merupakan contoh dispersi cahaya oleh butiram-butiran air hujan.
Butiram-butiran air hujan memantulkan cahaya matahari ke arah kita sehingga
terurai menjadi pelangi
Pada
segiempat ABCE berlaku hubungan:
β +
∠ABC = 180o
Pada
segitiga ABC berlaku hubungan:
r1
+ i2 +∠ABC = 180o
sehingga
diperoleh hubungan:
β +
∠ABC = r1 + i2 +∠ABC
β =
r1 + i2 ...................................................... (1)
dengan:
β =
sudut pembias prisma
i2
= sudut datang pada permukaan 2
r1
= sudut bias pada permukaan 1
Pada
segitiga ACD, ∠ADC + ∠CAD + ∠ACD
= 180o dengan ∠CAD = i1 – r1 dan ∠ACD
= r2 – i2, sehingga berlaku hubungan:
∠ADC + (i1 – r1) + (r2 – i2) = 180o
∠ADC = 180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)
Jadi,
sudut deviasi ( δ ) adalah:
δ =
180o – ∠ADC
δ =
180o – [180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)]
δ =
(i1 + r2) – (r1 + i2)
Diketahui
= r1 + i2 (persamaan (1), maka besar sudut deviasi yang terjadi pada prisma
adalah:
δ =
(i1 + r2) – β ............................................. (2)
dengan:
δ =
sudut deviasi
i1
= sudut datang mula-mula
r2
= sudut bias kedua
β =
sudut pembias
Sudut
deviasi berharga minimum (δ = 0) jika sudut datang pertama (i1) sama dengan
sudut bias kedua (r2).
Secara
matematis dapat dituliskan syarat terjadinya deviasi minimum (δm) adalah i1 =
r2 dan r1 = i2, sehingga persamaan (2) dapat dituliskan kembali dalam bentuk:
δm
= (i1 + i1) – β
δm
= 2i1 – β
i1
= (δ + β) / 2 .................................................... (3)
Selain
itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r1 = i2, maka dari persaman (1)
diperoleh:
β =
r1 + r1 = 2r1
r1
= 1/2 β ...............................................................
(4)
Bila
dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh:
n1.sin
i1 = n2.sin r1
(sin
i1/sin i1) = (n2/n1)
Masukkan
i1 dari persamaan (3) dan r1 dari persamaan (4) sehingga:
Jika
n1 = udara, maka n1 = 1, sehingga persamaan di atas menjadi:
δm
= (n2 − n1) β............................................... (7)
dengan:
n1
= indeks bias medium
n2
= indeks bias prisma
β =
sudut pembias (puncak) prisma
δm
= sudut deviasi minimum
3.
Sudut Dispersi
Sudut
dispersi merupakan sudut yang dibentuk antara deviasi sinar satu dengan sinar
lain pada peristiwa dispersi (penguraian cahaya). Sudut ini merupakan selisih
deviasi antara sinar-sinar yang bersangkutan. Jika sinar-sinar polikromatik
diarahkan pada prisma, maka akan terjadi penguraian warna (sinar monokromatik)
yang masing-masing sinar mempunyai deviasi tertentu. Selisih sudut deviasi
antara dua sinar adalah sudut dispersi, φ .
Sebagai
contoh, pada Gambar 4. dapat dinyatakan:
deviasi
sinar merah δm =(nm −1) β
deviasi
sinar ungu δu =(nu −1) β
Dengan
demikian, dispersi sinar merah terhadap ungu sebesar:
φ =
δm − δu .......................................................... (8)
φ =
(nu – 1)β – (nm – 1)β
φ =
(nu – nm) β ................................................ (9)
dengan:
φ =
sudut dispersi
nu
= indeks bias warna ungu
nm
= indeks bias warna merah
β =
sudut pembias prisma
Pembiasan
Cahaya (Refraksi)
Pembiasan cahaya adalah peristiwa
penyimpangan atau pembelokan cahaya karena
melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya dibedakan
menjadi dua macam yaitu :
a. mendekati garis normal
Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya
merambat dari medium optik kurang rapat ke medium
optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari
udara ke dalam air.
b. menjauhi garis normal
Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya
merambat dari medium optik lebih rapat ke medium
optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari
dalam air ke udara.
Syarat-syarat terjadinya pembiasan :
1) cahaya melalui dua medium yang berbeda
kerapatan optiknya;
2) cahaya datang tidak tegaklurus terhadap bidang
batas (sudut datang lebih kecil dari 90 derajat)
Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan seharihari
diantaranya :
- dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.
- kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas
pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.
- terjadinya pelangi setelah turun hujan.
1. Indeks Bias
melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya dibedakan
menjadi dua macam yaitu :
a. mendekati garis normal
Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya
merambat dari medium optik kurang rapat ke medium
optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari
udara ke dalam air.
b. menjauhi garis normal
Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya
merambat dari medium optik lebih rapat ke medium
optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari
dalam air ke udara.
Syarat-syarat terjadinya pembiasan :
1) cahaya melalui dua medium yang berbeda
kerapatan optiknya;
2) cahaya datang tidak tegaklurus terhadap bidang
batas (sudut datang lebih kecil dari 90 derajat)
Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan seharihari
diantaranya :
- dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.
- kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas
pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.
- terjadinya pelangi setelah turun hujan.
1. Indeks Bias
Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan
perbedaan laju cahaya pada kedua
medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju
cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) :
“Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat
dinamakan indeks bias.”
medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju
cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) :
“Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat
dinamakan indeks bias.”
Secara matematis dapat dirumuskan :
dimana :
- n = indeks bias
- c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)
- v = laju cahaya dalam zat
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 (artinya, n <1),>
ditampilkan pada tabel dibawah ini.
2. Hukum Snell
Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell (1591 –1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snell yang berbunyi :
- sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
- hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap
dan disebut indeks bias.
3. Pembiasan Cahaya pada Prisma
Bahan bening yang dibatasi oleh dua bidang
permukaan yang bersudut disebut prisma.
Besarnya sudut antara kedua permukaan itu
disebut sudut pembias (b).
Apabila seberkas cahaya masuk pada salah
satu permukaan prisma, cahaya akan
dibiaskan dari permukaan prisma lainnya.
Karena adanya dua kali pembiasan, maka
pada prisma terbentuklah sudut penyimpangan
yang disebut sudut deviasi.
Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan cahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang meninggalkan prisma. P, Q, R, dan S menyatakan jalannya cahaya dari udara masuk ke dalam prisma kemudian meninggalkan prisma lagi.
4. Pemantulan Internal Sempurna (Total Internal Reflection)
Pemantulan internal sempurna adalah pemantulan yang terjadi pada bidang batas dua zat bening yang berbeda kerapatan optiknya.
- Cahaya datang yang berasal dari air (medium optik lebih rapat) menuju ke udara (medium optik kurang rapat) dibiaskan menjauhi garis normal (berkas cahaya J).
- Pada sudut datang tertentu, maka sudut biasnya akan 90O dan dalam hal ini berkas bias akan berimpit dengan bidang batas (berkas K). Sudut datang dimana hal ini terjadi dinamakan sudut kritis (sudut batas). Sudut kritis adalah sudut datang yang mempunyai sudut bias 90derajat atau yang mempunyai cahaya bias berimpit dengan bidang batas.
- Apabila sudut datang yang telah menjadi sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya biasnya tidak lagi menuju ke udara, tetapi seluruhnya dikembalikan ke dalam air (dipantulkan)(berkas L).
Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan internal sempurna Syarat terjadinya pemantulan internal sempurna :
1) Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju ke zat yang lebih
renggang.
2) Sudut datang lebih besar dari sudut kritis.
Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, diantaranya :
a. Terjadinya fatamorgana
b. Intan dan berlian tampak berkilauan
c. Teropong prisma
d. Periskop prisma
e. Serat optik, digunakan pada alat telekomunikasi atau bidang kedokteran. Serat ini digunakan untuk mentransmisikan percakapan telefon, sinyal video, dan data komputer.
5. Pembiasan Cahaya pada Lensa
Lensa adalah benda bening yang dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat membiaskan atau meneruskan hampir semua cahaya yang melaluinya. Ada dua jenis lensa yaitu lensa cembung atau lensa positif dan lensa cekung atau lensa negatif.
5.1 Bentuk dan Sifat Lensa Cembung (Positif)
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari bagian tepinya. Lensa cembung terdiri dari 3 macam yaitu :
1) Lensa bikonveks (cembung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cembung.
2) Lensa plankonveks (cembung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu cembung dan yang lain datar.
3) Lensa konkaf konveks (meniskus cembung/cembung cekung) yaitu lensa yang permukaannya satu cembung yang lainnya cekung.
Lensa cembung bersifat konvergen atau mengumpulkan cahaya. Titik dimana
cahaya mengumpul disebut titik fokus.
5.2 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
Setiap lensa mempunyai dua buah titik fokus di sebelah kiri dan kanannya, tetapi ke dua jarak fokus ke lensanya sama. Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cembung di bawah ini:
SU : sumbu utama
O : titik pusat optik lensa
f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa.
O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa.
R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.
I, II, III : nomor ruang untuk meletakkan benda
(I), (II), (III), (IV) : nomor ruang untuk bayangan benda
1) Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan melalui titi api
(fokus/f);
b. Sinar datang melalui titik api (f) akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU);
c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan melainkan
diteruskan.
Sebenarnya, dua dari tiga berkas cahaya ini sudah cukup untuk mencari lokasi titik bayangannya, yang merupakan titik perpotongannya. Penggambaran yang ketiga dapat digunakan untuk memeriksa. Lensa cembung mempunyai sifat seperti cermin cekung. Oleh karena itu bayangan yang dibentukpun hampir sama, yaitu :
- Bayangan nyata, terjadi dari perpotongan sinar-sinar bias yang mengumpul. Bayangan nyata pada lensa cembung terjadi jika benda teletak di ruang II dan III.
- Bayangan maya, terjadi dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias yang divergen (menyebar). Bayangan maya pada lensa cembung terjadi jika benda terletak di ruang I.
2) Pembentukan bayangan pada lensa cembung dan sifat bayangannya
a. Benda terletak lebih jauh dari dua jarak fokus (di ruang III)
Sifat bayangan yang terjadi :
- nyata (dibelakang lensa)
- terbalik
- di ruang (II)
- diperkecil (dari III ke (II))
5.3 Bentuk dan Sifat Lensa Cekung
Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis dari bagian
tepinya. Lensa cekung terdiri dari 3 macam yaitu :
1) Lensa bikonkaf (cekung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cekung.
2) Lensa plankonkaf (cekung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu cekung dan yang lain datar.
3) Lensa konveks konkaf (meniskus cekung/cekung cembung) yaitu lensa yang permukaannya satu cekung yang lainnya cembung.
Lensa cekung bersifat divergen atau menyebarkan cahaya.
5.4 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung
Lensa cekung bersifat seperti cermin cembung. Oleh karena itu, lensa cekung mempunyai titik api (fokus) yang dinyatakan dengan negatif. Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cekung di bawah ini:
SU : sumbu utama
O : titik pusat optik lensa
f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa.
O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa.
R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.
1) Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan seolah-olah dari titik api (f1);
b. Sinar datang seolah-olah menuju titik api (f2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU)
c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
Lensa cekung hanya dapat membentuk satu macam bayangan, yaitu bayangan maya dari benda yang terletak di depan lensa dengan sembarang penempatan.
2) Pembentukan bayangan pada lensa cekung dan sifat bayangannya
Sifat bayangan yang terjadi :
- maya (di depan lensa)
- tegak
- diperkecil
5.5 Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Bayangan, dan Jarak Titik Fokus
So = jarak benda ke lensa
Si = jarak bayangan ke lensa (bernilai negatif bila
bayangan yang dihasilkan bersifat maya)
f = jarak titik api lensa (berharga positif)
M = perbesaran bayangan
ho = tinggi benda
hi = tinggi bayangan
Hubungan antara jarak benda (So), jarak bayangan (Si), dan jarak fokus (f) Sama halnya pada cermin lengkung, pada lensa juga berlaku persamaan :
Keterangan :
- So = jarak benda
- Si = jarak bayangan
- f = jarak fokus
- R = jari-jari kelengkungan lensa
- M = perbesaran bayangan
- ho = tinggi benda
- hi = tinggi bayangan
Untuk lensa cembung, penggunaan persamaan tersebut dengan memperhatikan
tanda sebagai berikut :
- f bernilai positif (+) menunjukkan jarak fokus lensa cembung.
- So bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.
- Si bernilai positif (+) menunjukkan bayangannya nyata (berada dibelakang lensa)
- Si bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya (berada di depan lensa)
Sedangkan untuk lensa cekung :
- f bernilai negatif (-) menunjukkan jarak fokus lensa cekung.
- So bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.
- Si bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya (berada di depan lensa).
Lensa cekung selalu membentuk bayangan maya walaupun letak benda diubahubah
di depan lensa cekung.
5.6Kekuatan (Daya) Lensa
Kekuatan lensa atau daya lensa adalah kemampuan suatu lensa untuk memusatkan/mengumpulkan atau menyebarkan berkas sinar yang diterimanya. Besarnya daya (P) lensa berkebalikan dengan jarak titik apinya (fokus). Semakin kecil fokus semakin besar daya lensanya.
Keterangan :
P = daya lensa, satuannya dioptri
f = jarak titik api, satuannya meter (m)
5.7 Kegunaan Lensa
Lensa cembung banyak digunakan pada kamera, lup, mikroskop, dan kacamata sedangkan lensa cekung banyak pula digunakan pada alat-alat optik diantaranya kacamata dan teropong.
dimana :
- n = indeks bias
- c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)
- v = laju cahaya dalam zat
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 (artinya, n <1),>
ditampilkan pada tabel dibawah ini.
2. Hukum Snell
Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell (1591 –1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snell yang berbunyi :
- sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
- hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap
dan disebut indeks bias.
3. Pembiasan Cahaya pada Prisma
Bahan bening yang dibatasi oleh dua bidang
permukaan yang bersudut disebut prisma.
Besarnya sudut antara kedua permukaan itu
disebut sudut pembias (b).
Apabila seberkas cahaya masuk pada salah
satu permukaan prisma, cahaya akan
dibiaskan dari permukaan prisma lainnya.
Karena adanya dua kali pembiasan, maka
pada prisma terbentuklah sudut penyimpangan
yang disebut sudut deviasi.
Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan cahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang meninggalkan prisma. P, Q, R, dan S menyatakan jalannya cahaya dari udara masuk ke dalam prisma kemudian meninggalkan prisma lagi.
4. Pemantulan Internal Sempurna (Total Internal Reflection)
Pemantulan internal sempurna adalah pemantulan yang terjadi pada bidang batas dua zat bening yang berbeda kerapatan optiknya.
- Cahaya datang yang berasal dari air (medium optik lebih rapat) menuju ke udara (medium optik kurang rapat) dibiaskan menjauhi garis normal (berkas cahaya J).
- Pada sudut datang tertentu, maka sudut biasnya akan 90O dan dalam hal ini berkas bias akan berimpit dengan bidang batas (berkas K). Sudut datang dimana hal ini terjadi dinamakan sudut kritis (sudut batas). Sudut kritis adalah sudut datang yang mempunyai sudut bias 90derajat atau yang mempunyai cahaya bias berimpit dengan bidang batas.
- Apabila sudut datang yang telah menjadi sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya biasnya tidak lagi menuju ke udara, tetapi seluruhnya dikembalikan ke dalam air (dipantulkan)(berkas L).
Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan internal sempurna Syarat terjadinya pemantulan internal sempurna :
1) Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju ke zat yang lebih
renggang.
2) Sudut datang lebih besar dari sudut kritis.
Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, diantaranya :
a. Terjadinya fatamorgana
b. Intan dan berlian tampak berkilauan
c. Teropong prisma
d. Periskop prisma
e. Serat optik, digunakan pada alat telekomunikasi atau bidang kedokteran. Serat ini digunakan untuk mentransmisikan percakapan telefon, sinyal video, dan data komputer.
5. Pembiasan Cahaya pada Lensa
Lensa adalah benda bening yang dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat membiaskan atau meneruskan hampir semua cahaya yang melaluinya. Ada dua jenis lensa yaitu lensa cembung atau lensa positif dan lensa cekung atau lensa negatif.
5.1 Bentuk dan Sifat Lensa Cembung (Positif)
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari bagian tepinya. Lensa cembung terdiri dari 3 macam yaitu :
1) Lensa bikonveks (cembung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cembung.
2) Lensa plankonveks (cembung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu cembung dan yang lain datar.
3) Lensa konkaf konveks (meniskus cembung/cembung cekung) yaitu lensa yang permukaannya satu cembung yang lainnya cekung.
Lensa cembung bersifat konvergen atau mengumpulkan cahaya. Titik dimana
cahaya mengumpul disebut titik fokus.
5.2 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
Setiap lensa mempunyai dua buah titik fokus di sebelah kiri dan kanannya, tetapi ke dua jarak fokus ke lensanya sama. Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cembung di bawah ini:
SU : sumbu utama
O : titik pusat optik lensa
f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa.
O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa.
R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.
I, II, III : nomor ruang untuk meletakkan benda
(I), (II), (III), (IV) : nomor ruang untuk bayangan benda
1) Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan melalui titi api
(fokus/f);
b. Sinar datang melalui titik api (f) akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU);
c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan melainkan
diteruskan.
Sebenarnya, dua dari tiga berkas cahaya ini sudah cukup untuk mencari lokasi titik bayangannya, yang merupakan titik perpotongannya. Penggambaran yang ketiga dapat digunakan untuk memeriksa. Lensa cembung mempunyai sifat seperti cermin cekung. Oleh karena itu bayangan yang dibentukpun hampir sama, yaitu :
- Bayangan nyata, terjadi dari perpotongan sinar-sinar bias yang mengumpul. Bayangan nyata pada lensa cembung terjadi jika benda teletak di ruang II dan III.
- Bayangan maya, terjadi dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias yang divergen (menyebar). Bayangan maya pada lensa cembung terjadi jika benda terletak di ruang I.
2) Pembentukan bayangan pada lensa cembung dan sifat bayangannya
a. Benda terletak lebih jauh dari dua jarak fokus (di ruang III)
Sifat bayangan yang terjadi :
- nyata (dibelakang lensa)
- terbalik
- di ruang (II)
- diperkecil (dari III ke (II))
5.3 Bentuk dan Sifat Lensa Cekung
Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis dari bagian
tepinya. Lensa cekung terdiri dari 3 macam yaitu :
1) Lensa bikonkaf (cekung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cekung.
2) Lensa plankonkaf (cekung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu cekung dan yang lain datar.
3) Lensa konveks konkaf (meniskus cekung/cekung cembung) yaitu lensa yang permukaannya satu cekung yang lainnya cembung.
Lensa cekung bersifat divergen atau menyebarkan cahaya.
5.4 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung
Lensa cekung bersifat seperti cermin cembung. Oleh karena itu, lensa cekung mempunyai titik api (fokus) yang dinyatakan dengan negatif. Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cekung di bawah ini:
SU : sumbu utama
O : titik pusat optik lensa
f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa.
O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa.
R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.
1) Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan seolah-olah dari titik api (f1);
b. Sinar datang seolah-olah menuju titik api (f2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU)
c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
Lensa cekung hanya dapat membentuk satu macam bayangan, yaitu bayangan maya dari benda yang terletak di depan lensa dengan sembarang penempatan.
2) Pembentukan bayangan pada lensa cekung dan sifat bayangannya
Sifat bayangan yang terjadi :
- maya (di depan lensa)
- tegak
- diperkecil
5.5 Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Bayangan, dan Jarak Titik Fokus
So = jarak benda ke lensa
Si = jarak bayangan ke lensa (bernilai negatif bila
bayangan yang dihasilkan bersifat maya)
f = jarak titik api lensa (berharga positif)
M = perbesaran bayangan
ho = tinggi benda
hi = tinggi bayangan
Hubungan antara jarak benda (So), jarak bayangan (Si), dan jarak fokus (f) Sama halnya pada cermin lengkung, pada lensa juga berlaku persamaan :
Keterangan :
- So = jarak benda
- Si = jarak bayangan
- f = jarak fokus
- R = jari-jari kelengkungan lensa
- M = perbesaran bayangan
- ho = tinggi benda
- hi = tinggi bayangan
Untuk lensa cembung, penggunaan persamaan tersebut dengan memperhatikan
tanda sebagai berikut :
- f bernilai positif (+) menunjukkan jarak fokus lensa cembung.
- So bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.
- Si bernilai positif (+) menunjukkan bayangannya nyata (berada dibelakang lensa)
- Si bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya (berada di depan lensa)
Sedangkan untuk lensa cekung :
- f bernilai negatif (-) menunjukkan jarak fokus lensa cekung.
- So bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.
- Si bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya (berada di depan lensa).
Lensa cekung selalu membentuk bayangan maya walaupun letak benda diubahubah
di depan lensa cekung.
5.6Kekuatan (Daya) Lensa
Kekuatan lensa atau daya lensa adalah kemampuan suatu lensa untuk memusatkan/mengumpulkan atau menyebarkan berkas sinar yang diterimanya. Besarnya daya (P) lensa berkebalikan dengan jarak titik apinya (fokus). Semakin kecil fokus semakin besar daya lensanya.
Keterangan :
P = daya lensa, satuannya dioptri
f = jarak titik api, satuannya meter (m)
5.7 Kegunaan Lensa
Lensa cembung banyak digunakan pada kamera, lup, mikroskop, dan kacamata sedangkan lensa cekung banyak pula digunakan pada alat-alat optik diantaranya kacamata dan teropong.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar