Konsep 3 Sinar Istimewa Pada Lensa Cembung Yang Perlu Kamu Tahu

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 cembung atau lensa konveks adalah benda bening tembus cahaya yang bagian tengahnya lebih tebal daripada bagian tepi. Ada dua sebutan untuk lensa ini, yaitu lensa konvergen dan lensa positif. Disebut lensa konvergen karena berkas-berkas sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan mengumpul/memusat pada satu titik, yaitu di titik fokus belakang lensa.

Pada lensa cembung, titik fokus tempat berpotongan sinar-sinar bias selalu berada di bagian belakang lensa cembung, maka fokus lensa cembung adalah fokus sejati. Sehingga jarak fokus lensa cembung selalu bertanda positif. Oleh karena itu, lensa cembung disebut juga lensa positif.

Baca: Pembiasan Cahaya pada Lensa Cembung, Contoh Soal dan Pembahasan

Letak dan sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung bergantung pada letak benda. Sebuah benda yang berada di depan sebuah lensa cembung akan memiliki bayangan dengan sifat tertentu. Sifat bayangan bisa saja maya atau nyata, tegak atau diperkecil, serta diperbesar, diperkecil atau sama besar. Bayangan sebuah objek oleh lensa cembung dapat ditentukan dengan cara melukiskan 2 dari 3 sinar istimewa pada lensa cembung.

Baca: Cara Melukis Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung

Lalu apa yang dimaksud dengan sinar istimewa? Mengapa orang-orang menyebutnya “istimewa”? Nah, pada kesempatan kali ini, kita akan mempelajari konsep sinar istimewa pada lensa cembung. Konsep yang dimaksud adalah bagaimana cara menjelaskan terjadinya sinar istimewa tersebut. Terdapat tiga konsep utama yang digunakan untuk menjelaskan jalannya sinar-sinar istimewa pada lensa cembung, yakni Hukum Pembiasan, konsep garis normal dan konsep pembiasan ganda.

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 dari segi dua dimensi, lensa cembung terbentuk dari irisan dua lingkaran yang saling bertumpuk dengan radius tertentu dari titik tengah masing-masing lingkaran. Agar lebih jelas perhatikan gambar berikut.

Kemudian apabila lingkaran pertama digeser ke kanan hingga ujungya tepat berada di titik tengah lensa cembung dan lingakaran kedua digeser ke kiri hingga ujungnya juga berada tepat di titik tengah lensa, maka yang dimaksud dengan titik pusat bidang lengkung lensa (P1 dan P2) adalah titik tengah kedua lingkaran tersebut dan 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 bewarna biru 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 merah yang berasal dari titik P2 menuju lensa cembung 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 cembung 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 gandar yaitu dari udara → kaca → udara. Konsep pembiasan ganda pada lensa cembug sama dengan pembiasan cahaya pada kaca plan pararel. Perhatikan gambar berikut.

Seberkas sinar datang sejajar sumbu utama menuju permukaan pertama lensa cembung yang terbuat dari kaca. Karena indek bias udara lebih kecil daripada indeks bias kaca maka sinar dibiaskan mendekati garis normal biru. Kemudian sinar bergerak menuju permukaan kedua lensa cembung dan keluar kembali ke udara. Karena indeks bias kaca lebih besar dari indeks bias udara, maka sinar ini dibiaskan menjauhi garis normal merah.

Jadi telah jelas bahwa, pada lensa cembung sebenarnya terjadi dua kali proses pembiasan. Namun satu hal yang perlu kamu ketahui adalah lensa cembung berbeda dengan kaca plan paralel. Pada lensa cembung, jarak antara dua permukaan lengkungnya sangat kecil, sehingga dalam melukiskan peristiwa pembiasan cahaya pada lensa cembung hanya digambarkan satu kali pembiasan, dan ini mengisyaratkan kepada kita seolah-olah hanya terjadi pembiasan sekali saja.

Sinar-Sinar Istimewa Lensa Cembung

Dengan menggunakan Hukum Pembiasan cahaya, konsep garis normal dan konsep pembiasan ganda pada lensa cembung, maka berdasarkan percobaan diperoleh tiga sinar istimewa pada lensa cembung. Yang dimaksud dengan 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 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) akan tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Referensi:

http://mcat-review.org/light-geometrical-optics.php