Rumus & Gambar Pembentukan Bayangan pada Lensa Tipis + Contoh Soal dan Pembahasan

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:

Lensa adalah benda bening dengan ketebalan tertentu yang yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar. Apabila ketebalan lensa jauh lebih kecil dibandingkan dengan diameter kelengkungannya maka disebut lensa tipis. Lensa tipis dapat berupa lensa cembung (konveks) atau lensa cekung (konkaf). Pada kesempatan kali ini kita akan mempelajari pembiasan cahaya pada lensa tipis yang terdiri atas pembentukan bayangan dan penurunan rumus pada lensa.

Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis, misalnya dipilih lensa cembung (lensa positif) maka jalannya sinar-sinar diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Keterangan lukisan:

● Sinar yang datang dari benda di titik A dibiaskan oleh permukaan lensa pertama sehingga menghasilkan bayangan A’.

● Bayangan A’ yang dibentuk oleh permukaan lensa pertama menjadi benda negatif terhadap permukaan lensa kedua.

● Benda maya A’ oleh permukaan kedua, bayangannya adalah A”. Jadi A” merupakan bayangan akhir dari lensa.

Dengan menggunakan persamaan pembiasan cahaya pada permukaan lengkung sferis, maka rumus yang berlaku pada lensa tipis dapat kita turunkan sebagai berikut.

Oleh permukaan I:

n1	+	n2	=	n2 – n1
s1		s1’		R1

Di mana s1 = s sehingga:

n1	+	n2	=	n2 – n1	…………… Pers. (1)
s		s1’		R1

Oleh permukaan II:

n2	+	n1	=	n1 – n2
s2		s2’		R2

Di mana s2 = −s1’ dan s2’ = s’ sehingga:

n2	+	n1	=	n1 – n2	…………… Pers. (2)
−s1’		s’		R2

Dengan menjumlahkan persamaan (1) dan persamaan (2), maka kita peroleh persamaan berikut.

n1	+	n1	=	n2 – n1	+	n1 – n2
s		s’		R1		R2

n1	+	n1	=	n2 – n1	−	(n2 – n1)
s		s’		R1		R2

n1	+	n1	=	(n2 – n1)	1	−	1
s		s’			R1		R2

1	+	1	=	(n2 – n1)		1	−	1
s		s’		n1		R1		R2

1	+	1	=	n2	−	1		1	−	1
s		s’		n1				R1		R2

Keterangan:

s = jarak benda ke lensa

s’ = jarak bayangan ke lensa

n2 = indeks bias lensa

n1 = indeks bias medium di sekitar lensa (n1 = 1 jika mediumnya adalah udara).

R1 = jari-jari kelengkungan permukaan lensa pertama

R2 = jari-jari kelengkungan permukaan lensa kedua

Dalam lensa tipis (tebal lensa diabaikan) juga berlaku persamaan pemantulan cahaya pada cermin cekung, yaitu sebagai berikut.

1	+	1	=	1
s		s’		f

Sehingga persamaan lensa tipis di atas menjadi seperti berikut.

1	=	n2	−	1		1	−	1
f		n1				R1		R2

Untuk lensa positif (cembung), jarak fokus f berharga positif (+) dan untuk lensa negatif (cekung), jarak fokus f berharga negatif (−). Rumus di atas berlaku untuk semua jenis lensa, akan tetapi dengan suatu perjanjian tanda berikut.

■ s positif jika benda di depan lensa dan s negatif jika benda berada di belakang lensa.

■ s' positif jika bayangan di belakang lensa dan s’ negatif jika bayangan di depan lensa.

■ R positif jika pusat kelengkungan di belakang lensa dan R negatif jika pusat kelengkungan di depan lensa.

Lensa tipis dapat juga digambar berupa garis lurus seperti gambar di bawah ini.

Contoh Soal:

Sebuah benda terletak 20 cm di depan sebuah lensa tipis yang memiliki jari-jari kelengkungan permukaan pertama dan kedua berturut-turut 15 cm dan 30 cm. Apabila bayangan yang dihasilkan terletak 30 cm di depan lensa, tentukanlah indeks bias lensa tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

s = 20 cm

s’ = −30 cm (bayangan terletak di depan lensa)

R1 = 15 cm

R2 = 30 cm

n1 = 1 (medium di sekitar lensa adalah udara)

Ditanyakan: n2 (indeks bias lensa).

Jawab:

1	+	1	=	n2	−	1		1	−	1
s		s’		n1				R1		R2

1	+	1	=	n2	−	1		1	−	1
20		−30		1				15		30

3 + (−2)	=	(n2 – 1)	2 – 1
60			30

1	=	(n2 – 1)	1
60			30

1	=	(n2 – 1)	60
			30

1 = (n2 – 1)(2)

(n2 – 1) = 1/2

(n2 – 1) = 0,5

n2 = −0,5 + 1

n2 = 1,5

Dengan demikian, indeks bias lensa tipis tersebut adalah 1,5.