MAKALAH FISIKA SEKOLAH

PEMBIASAAN PADA LENSA

DI SUSUN OLEH :

Riska.S

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

UNIVERSITAS TADULAKO

2015

DESKRIPSI

Pada makalah ini, akan membahas PEMBIASAN PADA LENSA. Dengan pokok bahasan yaitu pengertian pembiasan dan hubungan dengan Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.

.

STANDAR KOMPETENSI

Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik

DASAR KOMPETENSI

•      Menganalisis perilaku cahaya

•      Menggambarkan proses pembiasan cahaya

•      Menganalisis sifat suatu zat optis

•      Menganalisis proses pembentukan bayangan satu benda secara kualitatif dan kuantitatif

INDIKATOR

•        Mengidentifikasi sifat-sifat cahaya

•        Menjelaskan perbedaan pemantulan dan pembiasan

•        Menggambar sinar-sinar istimewa pada lensa cembung dan    cekung

•        Menggambar pembentukan bayangan pada lensa cembung dan cekung

•        Menghitung perbesaran bayangan pada lensa

TUJUAN

•      Peserta didik dapat mengidentifikasi sifat-sifat cahaya

•      Peserta didik dapat menjelaskan perbedaan pemantulan dan pembiasan

•      Peserta didik dapat menggambar sinar-sinar istimewa pada lensa cembung dan cekung

•      Peserta didik dapat menggambar pembentukan bayangan pada lensa cembung dan cekung

•      Peserta didik dapat menghitung perbesaran bayangan pada lensa

MATERI

1.     Pengertian Lensa

Lensa adalah material transparan (umumnya terbuat dari kaca atau plastik) yang memiliki dua permukaan ( salah satu atau keduanya memiliki permukaan melengkung) sehingga dapat membelokkan sinar yang melewatinya.Ada 2 jenis lensa yakni lensa cembung dan lensa cekung.

Ciri-ciri suatu lensa cembung :

• bagian tengah lensa lebih tebal dibandingkan bagian tepinya.
• bersifat mengumpulkan sinar.
• titik fokusnya bernilai positif.

Sementara ciri-ciri lensa cekung :

·   bagian tengah lensa lebih tipis dibandingkan bagian tepinya.

·   bersifat menyebarkan sinar.

·        titik fokusnya bernilai negatif.

Umumnya lengkung permukaan lensa mengikuti persamaan lingkaran sehingga letak titik fokus dapat ditentukan dengan mudah. Bayangan yang tajam dapat diperoleh dengan mudah dengan lensa semacam ini.Lengkung permukaan yang tidak mengikuti persamaan lingkaran tentu saja tetap dapat membelokkan sinar; hanya saja letak titik fokusnya tidak menentu dan akibatnya bayangan yang terbentuk tidak tajam. Atau Lensa merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua buah bidang lengkung. Dua bidang lengkung yang membatasi lensa berbentuk silindris maupun bola. Lensa silindris bersifat memusatkan cahaya dari sumber titik yang jauh pada suatu garis, sedangkan lensa yang berbentuk bola yang melengkung ke segala arah memusatkan cahaya dari sumber yang jauh pada suatu titik.

pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.

Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memerikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang merupakan salah satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.

Hukum Snellius I

Adapun bunyi Hukum Snellius I adalah :

“Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat cair, maka garis semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis normal dititik biasnya, ketiga garis tersebut terletak dalam satu bidang datar.”

Hukum Snellius II

Adapun bunyi Hukum Snellius II adalah :

“Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias(n).”

Hukum Snellius adalah rumus matematika yang meberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang merupakan salah satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.

Hukum ini menyebutkan bahwa nisbah sinus sudut datang dan sudut bias adalah konstan, yang tergantung pada medium. Perumusan lain yang ekivalen adalah nisbah sudut datang dan sudut bias sama dengan nisbah kecepatan cahaya pada kedua medium, yang sama dengan kebalikan nisbah indeks bias.

Perumusan matematis hukum Snellius adalah

atau

atau

Lambang merujuk pada sudut datang dan sudut bias, dan pada kecepatan cahaya sinar datang dan sinar bias. Lambang merujuk pada indeks bias medium yang dilalui sinar datang, sedangkan adalah indeks bias medium yang dilalui sinar bias.

Hukum Snellius dapat digunakan untuk menghitung sudut datang atau sudut bias, dan dalam eksperimen untuk menghitung indeks bias suatu bahan. Pada tahun 1637, René Descartes secara terpisah menggunakan argumen heuristik kekekalan momentum dalam bentuk sinus dalam tulisannya Discourse on Method untuk menjelaskan hukum ini. Cahaya dikatakan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi pada medium yang lebih padat karena cahaya adalah gelombang yang timbul akibat terusiknya plenum, substansi kontinu yang membentuk alam semesta. Dalam bahasa Perancis, hukum Snellius disebut la loi de Descartes atau loi de Snell-Descartes.

Sebelumnya, antara tahun 100 hingga 170 Ptolemeus dari Thebaid menemukan hubungan empiris sudut bias yang hanya akurat pada sudut kecil.^[1] Konsep hukum Snellius pertama kali dijelaskan secara matematis dengan akurat pada tahun 984 oleh Ibn Sahl dari Baghdad dalam manuskripnya On Burning Mirrors and Lenses^[2][3]. Dengan konsep tersebut Ibn Sahl mampu membuat lensa yang dapat memfokuskan cahaya tanpa aberasi geometri yang dikenal sebagai kanta asperik. Manuskrip Ibn Sahl ditemukan oleh Thomas Harriot pada tahun 1602, ^[4] tetapi tidak dipublikasikan walaupun ia bekerja dengan Johannes Keppler pada bidang ini.

Pada tahun 1678, dalam Traité de la Lumiere, Christiaan Huygens menjelaskan hukum Snellius dari penurunan prinsip Huygens tentang sifat cahaya sebagai gelombang. Hukum Snellius dikatakan, berlaku hanya pada medium isotropik atau "teratur" pada kondisi cahaya monokromatik yang hanya mempunyai frekuensi tunggal, sehingga bersifat reversibel.^[5] Hukum Snellius dijabarkan kembali dalam rasio sebagai berikut:

2.     Jenis-jenis lensa

Ada dua jenis lensa yaitu lensa cembumg dan lensa cekung.

a. Lensa cembung

adalah lensa yang bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepinya. Sinar-sinar bias lensa cembung bersifat mengumpul (konvergen).

lensa cembung digolongkan menjadi :

1. cembung rangkap (bikonveks) 

2. cembung datar (plan-konveks)

3. cembung-cekung (konkaf-konvek)

               Gambar : Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar  di satu bidang focus

Ada tiga macam sinar istimewa pada lensa cembung :

1.  Sinar datang sejajar sumbu utama lensa, dibiaskan melalui titik fokus

2. Sinar datang melalui titik fokus lensa, dibiaskan sejajar sumbu utama

3. Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan

Penomoran ruang pada Lensa Tipis

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:

Untuk ruang benda berlaku :

                              ruang I antara titik pusat optic (O) dan F₂,

ruang II antara F₂ dan 2F₂

ruang III di sebelah kiri 2F₂,

ruang IV benda (untuk benda maya) ada di belakang lensa.

Untuk ruang bayangan berlaku :

                              ruang 1 antara titik pusat optic (O) dan F₁,

ruang 2 antara F₁ dan 2F₁

ruang 3 di sebelah kanan 2F₁,

ruang 4 (untuk bayangan maya) ada di depan lensa.

Berlaku pula :  R _benda + R _bayangan = 5

Melukis pembentukan bayangan pada lensa

Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis cukup menggunakan minimal dua berkas sinar istimewa untuk mendapatkan titik bayangan.

Contoh melukis pembentukan bayangan.

Benda berada di Ruang II

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk: Nyata, terbalik, diperbesa

b. Lensa cekung

adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis daripada begian tepinya. Sinar-sinar bias lensa cekung bersifat memancar (divergen). 

lensa cekung digolongkan menjadi :

1. cekung rangkap (bikonkaf)

2.cekung datar (plan-konkaf)

3. cekung-cembung (konveks-konkaf).

GAMBAR

Berkas sinar-sinar istimewa pada lensa cekung  

Ada tiga macam sinar istimewa pada lensa cekung :

     Gambar . Sinar -sinar istimewa untuk Lensa Cekung

1.     Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.

2. Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus lensa di biaskan    sejajar sumbu utama

3. Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Melukiskan bayangan pada Lensa Cekung

Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis cukup menggunakan minimal dua berkas sinar istimewa untuk mendapatkan titik bayangan.

Benda di Ruang dua

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk: Maya, tegak, diperkecil

Untuk memudahkan pembuatan diagram lensa digambar dengan garis lurus dan tanda di atasnya, untuk lensa cembung di tulis (+) dan lensa cekung (–). Untuk Lensa memiliki dua titik fokus.

3.     Pembiasan cahaya pada Lensa

a.     Pembiasan Cahaya pada Lensa cembung

 Ada tiga Sinar-sinar istimewa pada pembiasan lensa cembung, yaitu
1. Sinar datang menuju lensa sejajar sumbu utama lensa akan dibiaskan melalui titik fokus aktif F1 lensa.

 2. Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 lensa akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama lensa.

3. Sinar datang menuju lensa melalui titik pusat optik lensa akan diteruskan tanpa di biaskan.

sinar sinar istimewa pada lensa cembung

b.     Pembiasan cahaya pada lensa cekung.

Ada tiga sinar-sinar istimewa pada pembiasan lensa cekung yaitu :

1.     Sinar dating menuju lensa sejajar sumbu utama akan lensa dibiaskan seakan-akan dari titik fokus aktif F1 lensa.

2.     Sinar dating menuju lensa seakan-akan melalui titik fokus pasif F2 lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama lensa.

3.     Sinar datang menuju lensa melalui titik pusat optic lensa akan di teruskan tanpa di biaskan.

RANGKUMAN

·        Lensa merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua buah bidang lengkung. Dua bidang lengkung yang membatasi lensa berbentuk silindris maupun bola.

·        Ciri-ciri suatu lensa cembung :

bagian tengah lensa lebih tebal dibandingkan bagian tepinya.

bersifat mengumpulkan sinar.

titik fokusnya bernilai positif.

·        ciri-ciri lensa cekung :

                bagian tengah lensa lebih tipis dibandingkan bagian tepinya.

                bersifat menyebarkan sinar.

           titik fokusnya bernilai negatif.

·        Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memerikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang merupakan salah satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.