Cara Melukis Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung

Daftar Materi Fisika

• 1. Besaran Fisika
• 2. Vektor dan Resultan
• 3. Mekanika (Kinematika dan Dinamika)
• 4. Fisika Optik
• 5. Suhu dan Kalor

Advertisement

Baca Juga:

Pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya ketika melewati dua medium bening yang memiliki indeks bias berbeda. Lensa termasuk benda bening, jadi pembiasan cahaya juga dapat terjadi pada lensa. Lensa yang paling umum kita kenal adalah lensa sferis yang terdiri atas dua jenis dan salah satunya adalah lensa cekung.

Lensa cekung adalah benda bening tembus cahaya dengan ciri-ciri bagian tepi lebih tebal daripada bagian tengah. Lensa cekung disebut juga lensa konkaf dan memiliki dua sebutan, yaitu lensa divergen dan lensa negatif. Disebut lensa divergen karena berkas sinar-sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menyebar ke segala arah secara teratur.

Pada lensa cekung, sinar-sinar biasnya tidak pernah berpotongan secara langsung, yang berpotongan adalah perpanjangan sinar biasnya. Perpanjangan sinar-sinar bias pada lensa cekung ini berpotongan pada satu titik di depan lensa, titik ini adalah titik fokus. Karena terletak di depan lensa, maka fokus lensa cekung adalah fokus maya. Sehingga jarak fokus lensa cekung selalu bertanda negatif. Oleh karena itu, lensa cekung disebut lensa negatif.

Pada pembiasan cahaya oleh lensa cekung, jarak benda ke lensa tidak mempengaruhi sifat bayangan yang dihasilkan. Bayangan yang dibentuk oleh lensa cekung merupakan perpotongan dari perpanjangan sinar-sinar bias, sehingga bayangan yang dihasilkan oleh lensa cekung selalu bersifat semu atau maya.

Untuk melukis proses terjadinya bayangan pada lensa cekung, kita dapat menggunakan dua cara atau metode, yaitu metode praktis dan metode analitis (menurut perspektif penulis). Dengan metode praktis, pembentukan bayangan dapat dilukiskan menggunakan sinar-sinar istimewa pada lensa cekung. Sedangkan dengan metode analitis, pembentukan bayangan dapat dilukiskan tanpa menggunakan sinar-sinar istimewa. Untuk lebih jelas mengenai dua metode ini, simak penjelasan berikut.

Melukis Bayangan pada Lensa Cekung Menggunakan Sinar Istimewa

Menggambarkan pembentukan bayangan pada lensa cekung dengan menggunakan sinar istimewa merupakan cara yang paling mudah dan praktis, akan tetapi kalian harus hafal sinar-sinar istimewa pada lensa cekung. Masih ingatkah kalian dengan 3 sinar istimewa lensa cekung? Jika lupa, perhatikan gambar dan penjelasan di bawah ini.

■ Sinar istimewa 1: Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus (F1) di depan lensa.

■ Sinar istimewa 2: Sinar datang yang seolah-olah menuju titik fokus (F2) di belakang lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

■ Sinar istimewa 3: Sinar yang datang melewati pusat optik lensa (O) akan tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Untuk menggambarkan proses pembentukan bayangan pada lensa cekung, kita cukup menggunakan dua dari tiga sinar istimewa di atas. Langkah-langkah yang dapat kalian tempuh untuk menentukan bayangan pada lensa cekung adalah sebagai berikut.

Langkah pertama, gambarkan lensa cekung lengkap dengan bagian-bagiannya, serta sebuah garis, misalkan garis AB. Garis AB digambar untuk melambangkan tinggi benda. Adapun garis AB tidak perlu terlalu tinggi atau menyesuaikan saja dengan ukuran lensa. Kemudian letakkan garis tersebut di depan lensa cekung, misalnya di ruang II (di antara titik fokus dan pusat kelengkungan lensa) seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut.

Langkah kedua, gambarkan sinar istimewa ke-1. Kalian bebas mau pilih yang mana. Sebagai contoh, kita akan menggunakan sinar istimewa yang pertama, yaitu sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah berasal dari titik fokus depan lensa (F1). Letakkan pangkal sinar datang di titik B seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Langkah ketiga, gambarkan sinar istimewa ke-2. Pilih dua sinar istimewa yang tersisa. Sebagai contoh, kita gunakan sinar istimewa yang kedua, yaitu sinar datang menuju seolah menuju titik fokus belakang lensa (F2) dibiaskan sejajar sumbu utama. Letakkan pangkal sinar datang di titik B seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Langkah keempat, tarik garis perpanjangan sinar bias kedua dalam bentuk garis putus-putus. Titik yang merupakan perpotongan perpanjangan sinar bias-1 dan sinar bias-2 diberi nama B’. Titik ini merupakan bayangan dari titik B. Kemudian garis tegak lurus sumbu utama ditarik dari titik B’ ke arah sumbu utama. Titik ini diberi nama A’ yang merupakan bayangan dari titik A sehingga A’B’ merupakan bayangan dari garis AB. Perhatikan gambar berikut supaya lebih jelas.

Sampai di sini, kita sudah berhasil menggambarkan bayangan garis AB. Dari gambar di atas, kita dapat menentukan sifat bayangan yaitu maya (karena hasil perpotongan perpanjangan sinar bias), tegak dan diperkecil. Ketiga sifat bayangan inilah yang selalu dihasilkan oleh lensa cembung tidak peduli apakah posisi benda jauh atau dekat terhadap lensa. Letak bayangan juga selalu sama, yaitu di antara titik pusat optik (O) dan titik fokus depan lensa (F1).

Melukis Bayangan pada Lensa Cekung Tanpa Sinar Istimewa

Selain menggunakan sinar-sinar istimewa, pembentukan bayangan pada lensa cekung juga dapat dilukiskan dengan menggunakan sinar sembarang. Yang dimaksud sinar sembarang di sini adalah sinar datang yang arahnya acak, tidak sejajar sumbu utama, tidak melalui titik fokus, titik pusat optik maupun titik pusat kelengkungan lensa. Lalu bagimana cara menentukan arah sinar bias apabila sinar datang arahnya sebarang? Coba kalian perhatikan gambar di bawah ini.

Misalnya, sinar datang dari titik A menuju permukaan lensa di titik B. Untuk menentukan ke mana arah sinar biasnya, pertama kita tarik garis OD dari titik pusat optik sejajar dengan sinar AB, dengan demikian OC // AB. Kedua, tarik garis tegak lurus dari titik fokus depan lensa (F1) ke bawah sampai berpotongan dengan garis OD, misalkan garis ini adalah DE.

Nah, titik perpotongan garis OD dan DE yaitu titik D merupakan titik dimana seolah-olah sinar biasnya berasal. Jadi, sinar bias digambarkan dari titik B ke atas menuju titik C. Dan apabila diperpanjang, maka seolah-olah sinar bias BC berasal dari titik D. Begitulah kira-kira cara menentukan arah sinar bias tanpa memakai sifat sinar istimewa, ini disebut metode analitis. Teknis analisitis ini bisa digunakan untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa cekung.

Kelebihan melukis bayangan menggunakan metode analitis adalah kita tidak perlu menghafal sinar-sinar istimewa pada lensa cekung. Namun, kekurangannya adalah kita harus benar-benar akurat dalam menggambarkan kesejajaran garis, karena apabila tidak akurat akan menghasilkan bayangan yang berbeda apabila dilukis dengan sinar istimewa.

Adapun langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada lensa cekung dengan menggunakan sinar sembarang adalah sebagai berikut.

Langkah pertama, gambarkan lensa cekung lengkap dengan bagian-bagiannya serta sebuah garis, misalnya garis AB dan letakkan garis tersebut di depan lensa cekung seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Langkah kedua, gambarkan seberkas sinar datang ke sembarang arah dengan titik pangkalnya berada di titik B. Kemudian gambarlah garis putus-putus sejajar dengan garis sinar datang tersebut dimulai dari titik pusat optik lensa (O) dan garis tegak lurus dimulai dari titik F1 ke atas/ke bawah sampai berpotongan dengan garis sebelumnya. Titik perpotongan kedua garis diberi nama, misalkan titik  C seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Langkah ketiga, biaskan sinar datang seolah-olah berasal dari titik C kemudian perpanjang sinar bias tersebut sesuai dengan kebutuhan seperti pada gambar di bawah ini.

Langkah keempat, gambarkan sinar datang kedua dengan arah sembarang dimulai dari titik B. Selanjutnya dengan menggunakan cara yang sama seperti pada langkah kedua dan ketiga, kita peroleh sinar bias kedua yang perpanjangannya berpotongan dengan perpanjangan sinar bias pertama seperti tampak pada gambar berikut.

Langkah kelima, jika kalian melukiskannya dengan benar dan akurat, maka perpanjangan sinar-sinar biasnya akan berpotongan tepat di titik yang sama ketika menggunakan sinar-sinar istimewa. Kemudian gambar garis A’B’ secara tegak lurus dari titik perpotongan perpanjangan sinar bias menuju sumbu utama lensa. Garis A’B’ adalah bayangan dari garis AB, seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut.

Demikianlah artikel tentang cara melukis pembentukan bayangan pada lensa cekung. Semoga dapat bermanfaat untuk Anda. Terima kasih atas kunjungannya dan sampai jumpa di artikel berikutnya.