Laporan/ makalah tentang Persamaan Lensmaker

A.    Latar Belakang

Manusia sangat membutuhkan cahaya untuk melakukan kerja, cahaya adalah sebuah gelombang elektromagnetik yang merambat. Benda-benda yang dapat memancarkan cahaya disebut dengan sumber cahaya, contohnya matahari, sinar lampu, lilin, kunang-kunang dan lainnya. Sumber cahaya yang memancarkan cahaya tersebut dapat kita lihat secara langsung, dan banyak juga mengalami suatu fenomena-fenomena seperti fenomena difraksi, interferensi, pembiasan atau juga pemantulan dan sebagainya. Suatu pembiasan artinya suatu cahaya yang melewati dua buah medium yang berbeda contohnya medium udara dan medium air. Persamaan lensmaker memiliki rumus yang tak asing lagi yaitu R=2f.  

Persamaan lensmaker menggunakan tiga sumber sinar yang sejajar. Tujuannya yaitu untuk membuktikan persamaan 2f=R. Oleh sebab itu untuk meneliti bagaimana proses apparent depth ini berlangsung maka dilakukanlah perconbaan ini.

B.     Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah agara mahasiswa dapat menjelaskan panjang titik focus dari lensa cembung dengan dua cara:

1. Mengukur langsung dengan menggunakan jejak sinar.

2. Mengukur jari-jari kelengkungan dan menggunkana persamaan lensmaker.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A.    Sumber Cahaya

Di sekitar kita, ada banyak sekali benda yang memancarkan cahaya. Benda yang dapat memancarkan cahaya dinamakan sumber cahaya. Ada dua macam sumber cahaya, yaitu sumber cahaya alami dan sumber cahaya buatan.

1.    Cahaya Alam (Natural Ligthing

Yang termasuk cahaya alam adalah cahaya matahari dan bintang.

2.  Cahaya Buatan (Artifasial)

Cahaya buatan ini meliputi cahaya listrik, cahaya gas, lampu minyak dan lilin. Cahaya buatan ini sebagai sarana pelengkap untuk penerangan ruangan.

Pada saat kita berada di suatu ruangan, cahaya dari lampu akan menerangi ruangan tersebut dan merambat lurus dari sumbernya. Ketika ada sebuah penghalang yang menghalangi cahaya yang datang, maka akan terbentuk daerah gelap di tempat dimana cahaya terhalang. Daerah itu dinamakan daerah bayangan. Apabilla sumber cahaya cukup besar, terkadang terbentuk dua bagian bayangan. daerah dimana sumber cahaya terhalang seluruhnya dinamakan umbra dan daerah dimana cahaya terhalang sebagian dinamakan penumbra. Benda-benda gelap yang menghalangi cahaya dinamakan opaque atau benda tidak tembus cahaya (Setiawan, 2010).

B.     Indeks Bias

Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, maka cahaya tersebut ada yang dipantulkan dan ada yang diteruskan. Jika benda tersebut transparan seperti kaca atau air, maka sebagian cahaya yang diteruskan terlihat dibelokkan, dikenal dengan pembiasan. Cahaya yang melalui batas antar dua medium dengan kerapatan optik yang berbeda, kecepatannya akan berubah. Perubahan kecepatan cahaya akan menyebabkan cahaya mengalami pembiasan. Perambatan cahaya dalam ruang hampa udara memiliki kelajuan, kemudian setelah memasuki medium tertentu akan berubah kelajuannya menjadi dengan ≪ . Ketika cahaya merambat di dalam suatu bahan, kelajuannya akan turun sebesar suatu faktor yang ditentukan oleh karakteristik bahan yang dinamakan indeks bias ( ). Indeks bias merupakan perbandingan (rasio) antara kelajuan cahaya di ruang hampa terhadap kelajuan cahaya di dalam bahan seperti dinyatakan oleh:

n= c/v

dengan,

n = indeks bias

c = kelajuan cahaya di ruang hampa

v = kelajuan cahaya di dalam bahan

(Reni, 2008).

C.      Pembiasan Cahaya

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 (Suharno, 2009).

D. Persamaan Lensmaker

Persamaan lensmaker digunakan untuk menghitung panjang focus  (dalam keadaan vakum dan keadaan normal). Titik f dari lensa terletak pada jarijari kelengkungan (R1 dan R2) dan indeks bias dari matrial lensa.

1/F= (n-1) (1/R1+1/R2)

F =  titik focus (cm)

n= bilangan bulat

R1= jari-jari kelengkungan 1

R2= jari-jari kelengkungan 2.

(Ilwan, 2013).

III. PROSEDIR PERCOBAAN

A.    Alat dan bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:

1. Sumber Cahaya

2. Lensa Cembung

3. Lensa Datar

4. Kertas Putih

B.     Prosedur Percobaan

Prosedur yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:

1.      Menyiapkan kertas putih dan kemudian meletakkan di atas meja.

2.      Meletakkan lensa cembung di atas kertas putih tersebut.

3.      Memindahkan lensa. Untuk mengukur panjang titik focus , menggunakan penggaris untuk memperpanjang sinar keluar  yang memancar sehingga sampai lensa.

4.      Untuk menentukan jari-jari kelengkungan, mengambil lensa cekung kembali pada garis dari sinar dan mengamati sinar bias yang reduum  dari permukaan lensa. Bagian depan lensa bias digunakan untuk cermin cekung yang memiliki jari-jari dari kelengkungan sama untuk kedua panjang titik focus dari cermin efektif.

5.      Dari lensa ini, tidak digunakan untuk menghitung kelengkungan dari kedua sisi karena sama. Menghitung panjang focus lensa menggunakan persamaan lensmaker. Indeks pantul adalah 1,5 untuk lensa. Mengingatkan, permukaan cekung memiliki jari-jari kelengkungan negative.

 

IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengamatan

F3	F5	R	% error
2,13 cm	4,13 cm	14,5 cm	48,6

B. Pembahasan

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.  Permukaan melengkung yang dimiliki oleh lensa berfungsi membelokkan cahaya yang jatuh padanya, sehingga ketika cahaya tersebut meninggalkan lensa, ia akan berkumpul pada satu titik atau menyebar menuju arah yang berbeda. Pengumpulan atau penyebaran cahaya ini bergantung pada lengkungan dari permukaan lensa tersebut. 

Penemuan lensa sendiri diawali oleh penemuan kaca beribu tahun yang lalu. Menurut beberapa sumber yang dapat dipercaya, kaca mulai ditemukan sejak 5000 tahun sebelum masehi yang dibuktikan oleh sejarawan Romawi Kuno, Pliny (23-79 sebelum masehi). Pliny mengadakan penelitian kecil yang merujuk pada kenyataan bahwa kaca telah ditemukan oleh para pedagang Phoenic di wilayah yang sekarang disebut Suriah pada 5000 tahun sebelum masehi. Pliny mengungkapkan bahwa saat istirahat, para pedagang ini membakar makanan dalam wadah yang sebenarnya terbuat dari kaca. Seiring berjalannya waktu dan berkembangnya ilmu pengetahuan, lensa pun juga mengalami perkembangan. Lensa yang dahulu hanya digunakan

sebagai alat pembakaran, mengalami perubahan fungsi yakni menjadi alat perbesaran (magnifier). Sejarah mencatat bahwa fisikawan Muslim legendaris, Ibnu al-Haitham (965 M-1039 M) merupakan orang pertama yang mempelajari tentang masalah perbesaran benda dan pembiasan cahaya. Hal ini dibuktikan dalam karyanya bertajuk Kitab al-Manazir (tentang optik). Lensa mulai diaplikasikan pada alat bantu penglihatan seperti kacamata dan lup (kaca pembesar) pada abad ke-13. Lup (kaca pembesar) ditemukan oleh seorang sarjana Inggris, Roger Bacon (1214-1294) pada awal abad ke-13. Sedangkan kacamata ditemukan setelah penemuan lup tersebut, kurang lebih pada abad ke-14.

 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)
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).

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai berikut:

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 dibiaskan.

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai berikut:

1. Sinar datang menuju lensa sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan seakan-akan dari titik focus.

2. Sinar datang menuju lensa seakan-akan menuju titik focus akan dibias seakan-akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.

3.Sinar datang menuju lensa melalui titik pusat lensa akan diteruskan tanpa dibiaskan.

Sifat bayangan dari lensa cembung adalah sebagai berikut:

1. Bayangan benda terletak di antara F1 dan 2F1, membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperkecil.

2. Bayangan benda terletak di 2F1 membentuk bayangan nyata, terbalik dan sama besar.

3. Bayangan benda terletak di belakang 2F1, membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar.

4. Tidak terbentuk bayangan karena tidak ada perpotongan antara sinar – sinar istimewa.

5. Bayangan benda terletak di antara F2 dan 2F2 , membentuk bayangan maya, tegak dan diperbesar

Prosedur yang dilakukan pada poercobaan ini yaitu mengukur jari-jari lensa cembung menggunakan busur derajat. Setelah mendapatkan kelengkungan lensa sama dengan kelengkungan jangka. Setelah mendapatkan kelengkungan lensa sama dengan kelengkungan jangka, kemudian mengukur R lensa. Lalu membuktikan pada perconaan selanjutnya yaitu mengukur panjang focus dengan menggunakan tiga buah sumber cahaya. Secara teori hasil yang diperoleh harus lah 2f=R. secara perhitungan R yang diperoleh sebesar -10 cm. Nilai (-) menandakan bahwa nilai tersebut didapat dari pengukuran lensa cekung. Sedangkan untuk lensa cembung didapat nilai R yang positif.

V. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1. Panjang titik focus 2f=R , dalam percobaan ini tidak sesuai dengan rumus tersebut.

2. Panjang titif focus F sebesar -14,5 cm , sedangkan jari-jari R sebesar 10 cm.

3. Karena menggunakan lensa cembung, maka nilai focus bernilai negative karena terletak di belakang layar.

4. Hasil dari f3=2,13cm dan f5=4,13 cm.

5. Semakin besar nilai R, maka semakin kecil nilai f3 dan f5.

 

DAFTAR PUSTAKA

Ilwan. 2013. Pengembangan alat optic. Erlangga: Jakarta.

Reni. 2008. Pengenalan alat optik. Graha ilmu. Bandung.

Setiawan, Agus. 2010. Optika dan gelombang. Gramedia. Jakarta

Suharno. 2009. Dasar-dasar cahaya. Erlangga. Jakarta.