Konsep 3 Sinar Istimewa Pada Lensa Cekung Yang Perlu Kamu Tahu
https://www.fisikabc.com/2017/11/sinar-sinar-istimewa-lensa-cekung.html?m=0
Daftar Materi Fisika
Advertisement
Lensa cekung atau lensa konkaf adalah lensa yang permukaan lengkungnya menghadap ke dalam. Ciri utama lensa cekung adalah bagian tengah lebih tipis daripada bagian pinggir atau tepi. Sama seperti lensa cembung, lensa cekung juga memiliki dua sebutan, yaitu lensa divergen dan lensa negatif. Disebut lensa divergen karena berkas-berkas sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menyebar, dan perpanjangan sinar-sinar bias tersebut akan menuju pada satu titik, yaitu di titik fokus depan lensa.
Pada lensa cekung, sinar-sinar bias tidak pernah berpotongan, yang berpotongan adalah perpanjangan sinar-sinar bias. Titik fokus tempat berpotongan perpanjangan sinar-sinar bias 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 juga lensa negatif.
Jika pada lensa cembung, letak dan sifat bayangan bergantung pada posisi benda, maka pada lensa cekung, letak dan sifat bayangan selalu sama tidak dipengaruhi oleh posisi benda. Letak bayangan pada lensa cekung selalu berada di antara titik pusat optik lensa (O) dan titik fokus depan lensa (F1). Sedangkan sifat bayangan yang dibentuk lensa cembung selalu maya, tegak, dan diperkecil.
Meskipun posisi benda tidak mempengaruhi sifat bayangan, tetapi jauh dekatnya benda terhadap lensa mempengaruhi perbesaran bayangan (M). Semakin jauh letak benda maka perbesaran bayangan semakin kecil akibatnya bayangan yang terbentuk pun akan semakin kecil. Begitu pula sebaliknya, semakin dekat letak benda maka perbesaran bayangan semakin besar (tidak lebih dari 1) sehingga bayangan semakin besar meski tidak sebesar objek aslinya.
Bayangan sebuah objek oleh lensa cekung dapat ditentukan dengan cara melukiskan 2 dari 3 sinar istimewa pada lensa cembung. Lalu apakah yang dimaksud dengan sinar istimewa? Kenapa disebut istimewa? Pada kesempatan kali ini, kita akan belajar tentang konsep sinar istimewa pada lensa cembung.
Konsep yang dimaksud di atas adalah bagaimana cara menjelaskan terjadinya sinar istimewa tersebut. Terdapat tiga konsep utama yang digunakan untuk menjelaskan jalannya sinar-sinar istimewa pada lensa cekung, yaitu Hukum Pembiasan (Hukum Snellius), konsep garis normal dan konsep pembiasan ganda. Untuk itu silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini.
Hukum Pembiasan Cahaya
Hukum pembiasan cahaya pertama kali dinyatakan oleh Willebrord Snellius, seorang ahli Fisika berkebangsaan Belanda. Berdasarkan hasil percobaannya, Snellius mengemukakan Hukum Pembiasan yang berbunyi sebagai berikut.
■ Sinar datang, garis normal dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.
■ Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias pada dua medium yang berbeda merupakan bilangan tetap.
Secara matematis, pernyataan Hukum Snellius yang kedua di atas dapat dituliskan dalam bentuk persamaan berikut.
n1 sin i = n2 sin r
|
Keterangan:
n1 = indeks bias mutlak medium 1
n2 = indeks bias mutlak medium 2
n21 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1
i = sudut datang pada medium 1
r = sudut bia pada medium 2
Selain kedua pernyataan Hukum Snellius di atas, masih ada hal lain yang berlaku pada peristiwa pembiasan cahaya, yaitu sebagai berikut.
1) Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Ini berarti, sudut bias lebih kecil daripada sudut datangnya (r < i).
2) Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Jadi, sudut datang lebih kecil dari sudut bias (i < r).
3) Jika sinar datang tegak lurus batas dua medium, maka sinar tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
Konsep Garis Normal
Jika ditinjau secara dua dimensi (2D), lensa cekung terbentuk dari sebuah segi empat yang bagian sisi kiri dan kanan diiris oleh sebuah lingkaran dengan jarak tertentu terhadap titik tengah segi empat. Supaya lebih jelas, perhatikan gambar berikut ini.
Apabila lingkaran pertama digeser ke kanan hingga ujungnya tepat berada di titik tengah lensa cekung dan lingkaran kedua digeser ke kiri hingga ujungnya tepat berada di titik tengah lensa, maka yang dimaksud dengan titik pusat bidang lengkung lensa (P1 dan P2) adalah titik tengah kedua lingkaran tersebut. Lalu titik yang letaknya setengah dari panjang diameter kedua lingkaran merupakan titik fokus lensa (F1 dan F2). Perhatikan gambar berikut.
Dari gambar di atas, garis putus-putus bewarna ungu yang berasal dari titik P1 menuju lensa cembung merupakan garis normal 1. Garis normal 1 ini berfungsi sebagai acuan dalam membiaskan sinar datang yang datang dari udara menuju bidang lensa. Sedangkan garis putus-putus bewarna biru yang berasal dari titik P2 menuju lensa cekung adalah garis normal 2. Garis normal 2 berfungsi sebagai acuan dalam membiaskan sinar dari dalam lensa menuju ke udara luar.
Konsep Pembiasan Ganda
Sebenarnya pada lensa cekung yang memiliki ketebalan tertentu, terjadi dua kali proses pembiasan cahaya. Pertama pembiasan dari udara (jika medium pertama udara) ke kaca (jika lensa terbuat dari kaca) dan kedua pembiasan dari kaca ke udara. Dengan demikian terjadi pembiasan ganda yaitu dari udara → kaca → udara. Konsep pembiasan ganda pada lensa cembumg sama dengan pembiasan cahaya pada prisma. Perhatikan gambar berikut.
Seberkas sinar datang sejajar sumbu utama menuju permukaan pertama lensa cekung yang terbuat dari kaca. Karena indeks bias udara lebih kecil daripada indeks bias kaca, maka sinar dibiaskan mendekati garis normal ungu. Kemudian, sinar bergerak menuju permukaan kedua lensa cekung dan keluar kembali ke udara. Karena indeks bias kaca lebih besar dari indeks biar udara, maka sinar ini dibiaskan menjauhi garis normal biru. Kemudian, apabila kita perpanjang garis sinar bias terakhir ini, maka akan bertemu di titik F1. Sehingga seolah-olah sinar bias berasal dari titik fokus depan lensa cekung.
Jadi, telah jelas bahwa pada lensa cekung sebenarnya terjadi dua kali proses pembiasan. Namun satu hal yang perlu kalian ketahui adalah lensa cekung berbeda dengan prisma. Pada lensa cekung, jarak antara dua permukaan lengkungnya sangat kecil, sehingga dalam melukiskan peristiwa pembiasan cahaya pada lensa cekung, hanya digambarkan satu kali pembiasan. Dan bagi yang tidak tahu konsepnya, ini seolah-olah hanya terjadi satu kali pembiasan.
Sinar-Sinar Istimewa Lensa Cekung
Dengan menggunakan Hukum Pembiasan Cahaya, konsep garis normal dan konsep pembiasan ganda pada lensa cekung, maka berdasarkan percobaan diperoleh tiga sinar istimewa pada lensa cekung. Yang dimaksud sinar istimewa adalah sinar-sinar datang dan bias yang berhubungan langsung dengan sumbu utama, titik fokus, dan titik pusat optik lensa. Adapun tiga sinar istimewa ada lensa cekung antara lain sebagai berikut.
■ 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.
Referensi:
