5 Macam Sifat Bayangan Pada Lensa Cembung dan Cara Menentukannya

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:

Ketika kamu menggunakan kacamata, lup, teropong atau alat lainnya yang menggunakan lensa, yang kamu lihat adalah hasil pertemuan sinar-sinar bias. Bagaimanakah sifat-sifat bayangan tersebut? Misalnya ketika kamu dekatkan lensa cembung pada jarak tertentu ke tulisan di bukumu, kamu dapat melihat jelas tulisanmu membesar. Akan tetapi, jika jarak lensa dan tulisanmu diperjauh ternyata bayangan tidak terus membesar, tetapi menghilang. Mengapa hal ini bisa terjadi?

Lensa cembung adalah benda bening tembus cahaya dengan bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepi. Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar (konvergen) karena sinar-sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju titik fokus lensa. Bagian-bagian pada lensa cembung dapat kamu lihat pada gambar di bawah ini.

Keterangan:

P1 dan P2	=	Titik pusat bidang lengkung lensa
P1P2	=	Sumbu utama lensa
R1 dan R2	=	Jari-jari kelengkungan permukaan lensa
O	=	Pusat optik lensa
OP1 dan OP2	=	Jari-jari kelengkungan (R)
F1 dan F2	=	Titik api (titik fokus) lensa
OF1 dan OF2	=	Jarak fokus lensa (f)

Bagaimana pembentukan bayangan pada lensa cembung? Sebelum membahas tentang pembentukan bayangan pada lensa cembung, perlu kamu ketahui sinar-sinar istimewa yang dimiliki oleh lensa cembung. Sinar istimewa ini sangat penting sebagai dasar melukis pembentukan bayangan pada lensa cembung. Adapun sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai berikut.

■ Sinar istimewa 1: Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus (F1) di belakang lensa.

■ Sinar istimewa 2: Sinar datang menuju titik fokus di depan lensa (F2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

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

Untuk melukiskan bayangan pada lensa cembung, cukup kamu gunakan dua dari tiga sinar istimewa lensa cembung di atas. Bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung dapat bersifat nyata atau maya, tegak atau terbalik, diperbesar, diperkecil atau bahkan sama besar dengan benda aslinya. Jenis atau sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung bergantung pada posisi benda dan panjang fokus lensa.

Oleh karena itu, agar memudahkan kita dalam melukiskan bayangan, pada lensa cembung dibagi beberapa ruang untuk benda dan bayangan. Sistem penomoran ruang pada lensa cembung diperlihatkan pada gambar berikut.

Keterangan:

I, II, III, dan IV adalah nomor ruang benda sedangkan (I), (II), (III) dan (IV) adalah nomor ruang bayangan.

Sifat-Sifat Bayangan Pada Lensa Cembung

Jika kalian sudah paham tentang bagian-bagian, sinar istimewa dan sistem penomoran ruang pada lensa cembung, kini saatnya kita membahas sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung ketika benda berada di ruang I, titik fokus depan lensa (F2), ruang II, titik pusat kelengkungan lensa kedua (P2) dan di ruang III. Untuk itu, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini.

1. Benda berada di antara O dan F2 (Ruang I)

Benda diletakkan di antara titik fokus F2 dan pusat optik lensa O. Dengan menggunakan sinar istimewa pertama dan ketiga, diperoleh bayangan yang bersifat maya, tegak dan diperbesar. Letak bayangan berada di depan lensa atau di ruang (IV). Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.

2. Benda berada di titik fokus depan lensa (F2)

Benda diletakkan tepat di titik fokus depan lensa F2. Dengan menggunakan sinar istimewa pertama dan ketiga, maka tidak terlihat. Hal ini terjadi karena sifat bayangan yang dihasilkan adalah maya, tegak dan diperbesar tak hingga. Letak bayangan berada di depan lensa atau ruang (IV) dengan jarak bayangan tak hingga. Tak hingga di sini mengindikasikan kepada kita bahwa bayangan tak teridentifikasi. Lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini.

3. Benda berada di antara F2 dan P2 (Ruang II)

Benda diletakkan di antara titik fokus F2 dan pusat bidang lengkung lensa P2. Dengan menggunakan sinar istimewa pertama dan kedua, diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Letak bayangan berada di belakang lensa tepatnya di luar P1 atau ruang (III). Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.

4. Benda berada di titik pusat kelengkungan kedua lensa (P2)

Benda diletakkan tepat di titik pusat bidang lengkung lensa P2. Dengan menggunakan sinar istimewa kedua dan ketiga, diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, dan sama besar. Letak bayangan berada di belakang lensa tepatnya di titik P1. Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.

5. Benda berada di antara P2 dan ~ (Ruang III)

Benda diletakkan di luar titik pusat bidang lengkung lensa P2. Dengan menggunakan sinar istimewa pertama dan ketiga, diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Letak bayangan berada di belakang lensa tepatnya di antara titik fokus F1 dan titik P1 atau ruang (II). Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.

Dari kelima lukisan pembentukan bayangan pada lensa cembung di atas, apabila kita rangkum, maka sifat-sifat bayangan yang terbentuk ketika benda berada di ruang I, titik fokus, ruang II, pusat kelengkungan dan di ruang III lensa cembung adalah sebagai berikut.

Tabel Posisi Benda, Sifat Bayangan, dan Letak Bayangan pada Lensa Cembung

No	Posisi Benda	Sifat Bayangan	Letak Bayangan
1	Ruang I	Maya, tegak, diperbesar	Di depan lensa
2	Titik Fokus	Maya, tegak, diperbesar	Di depan lensa
3	Ruang II	Nyata, terbalik, diperbesar	Di belakang lensa
4	Pusat Kelengkungan	Nyata, terbalik, sama besar	Di belakang lensa
5	Ruang III	Nyata, terbalik, diperkecil	Di belakang lensa

Berdasarkan tabel di atas, maka dapat kita simpulkan beberapa hal mengenai sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung, yaitu sebagai berikut.

■	Semua bayangan maya yang dibentuk lensa cembung selalu tegak terhadap bendanya.
■	Semua bayangan nyata yang dibentuk lensa cembung pasti terbalik terhadap bendanya.

Cara Menentukan Sifat Bayangan pada Lensa Cembung

Pada lensa cembung, hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak fokus (f). Hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

1	=	1	+	1
f		s		s'
2	=	1	+	1
R		s		s'

Keterangan:

s = jarak benda

s’ = jarak bayangan

f = jarak fokus

R = jari-jari lensa

Sementara perbesaran bayangan (M) dapat dicari melalui perbandingan antara tinggi bayangan dengan tinggi benda atau jarak bayangan dengan jarak benda yang dirumuskan sebagai berikut.

M	=	h'	=	s’
		h		s

Keterangan:

M = perbesaran bayangan

h' = tinggi bayangan

h = tinggi benda

s’ = jarak bayangan

s = jarak benda

Sifat bayangan yang terbentuk pada cermin cekung juga dapat ditentukan dengan cara berikut.

■	Jika s' bernilai positif (+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik, namun jika s' bernilai negatif (−) maka bayangan bersifat maya dan tegak.
■	Jika M > 1 maka bayangan diperbesar. Jika M = 1 maka bayangan sama besar dengan benda. Jika M < 1 maka bayangan diperkecil.

Untuk dapat lebih memahami materi di atas, simaklah contoh soal berikut!

Contoh Soal

Sebuah benda setinggi 1 cm diletakkan di depan lensa cembung pada jarak 3 cm. Jika fokus lensa adalah 2 cm, tentukanlah sifat bayangan yang terbentuk.

Penyelesaian:

Diketahui:

h = 1 cm

f = 2 cm

s = 3 cm

Ditanyakan: sifat bayangan

Jawab:

Cara Pertama: Metode Menghapal

Dari data di soal, benda berada 3 cm di depan lensa. Sementara itu, jarak fokus lensa (f) adalah 2 cm sehingga jari-jari kelengkungan lensa adalah:

R = 2f

R = 2 × 2 cm = 4 cm

Karena jarak benda lebih kecil daripada jari-jari kelengkungan lensa dan lebih besar daripada jarak fokus lensa atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.

R > s > f

Maka benda berada di antara titik fokus dan jari-jari lensa atau di ruang II. Dengan melihat tabel sifat bayangan, maka kita peroleh sifat bayangan benda adalah nyata, terbalik dan diperbesar.

Cara Kedua: Metode Perhitungan (Rumus)

Untuk mengetahui sifat bayangan yang dihasilkan dengan menggunakan metode perhitungan, maka kita tentukan dahulu jarak bayangan (s’) dan perbesaran bayangan (M).

■ Jarak bayangan

1/f = 1/s + 1/s’

1/2 = 1/3 + 1/s’

1/2 – 1/3 = 1/s’

3/6 – 2/6 = 1/s’

1/6 = 1/s’

s' = 6 cm

■ Perbesaran Bayangan

M = |s’/s|

M = |6/3|

M = 2

■ Sifat bayangan

1) karena s' bernilai positif (+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik.

2) karena M > 1 maka bayangan diperbesar.

Dengan demikian, sifat bayangan yang terbentuk adalah nyata, terbalik dan diperbesar.