Kalian tentu sudah tidak asing lagi dengan kacamata, lup, mikroskop dan teropong. Alat-alat itu merupakan alat-alat yang menggunakan sifat-sifat cahaya untuk membantu penglihatan mata dan dikenal sebagai alat-alat optik. Cara Kerja Alat Optik Cermin Lengkung dan Lensa
Baca juga: ALAT UKUR DAN PERHITUNGANNYA
Tahukah kalian komponen-komponen yang ada pada alat optik itu? Ternyata komponen utamanya adalah cermin lengkung dan lensa. Oleh sebab itu untuk mempelajari alat-alat optik ini perlu memahami sifat-sifat cahaya yang mengenai cermin lengkung dan lensa tipis.
Cara Kerja Cermin Cengkung dan lensa
Pahamilah sifat-sifat cahaya tersebut pada penjelasan berikut.
1. Pemantulan pada cermin Lengkung
Sewaktu di SMP kalian telah dikenalkan tentang cermin lengkung. Cermin lengkung ada dua jenis yaitu cermin cembung dan cemin cekung. Pertama-tama yang perlu kalian ketahui adalah daerah di sekitar cermin lengkung. Daerah ini dibagi menjadi empat ruang. Perhatikan pembagian ruang ini pada Gambar 6.1. Coba kalian amati apa persamaan dan perbedaan dari cermin cekung dan cermin cembung.
Pembagian ruang pada cermin cekung itu dibatasi oleh cermin (titik O), titik R (titik pusat kelengkungan) dan titik F (titik fokus). Jarak OF sama dengan FR sehingga berlaku hubungan:
f = 1/2 R (6.1)
dengan : f = jarak fokus cermin
R = jari-jari kelengkungan
Ruang-ruang di sekitar cermin ini juga dibagi menjadi dua lagi yaitu daerah di depan cermin bersifat nyata dan di belakang cermin bersifat maya.
a. Sifat-sifat bayangan
Bayangan-bayangan benda oleh cermin lengkung dapat ditentukan dengan berbagai metode. Metode itu diantaranya adalah dengan percobaan dan penggambaran sinar-sinar istimewa. Ada tiga sinar istimewa yang melalui cermin yaitu:
(1) Sinar yang menuju fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
(2) Sinar yang sejajar sumbu utama akan dipantulkan menuju fokus (untuk cermin cekung) atau seolah-olah dari fokus (untuk cermin cekung).
(3) Sinar yang menuju atau melalui titik pusat kelengkungan (R) akan dipantulkan kembali.
Untuk memahami sinar-sinar istimewa dan menentukan sifat-sifat bayangan oleh cermin lengkung dapat kalian cermati contoh berikut.
CONTOH 6.1
Sebuah benda di tempatkan di ruang kedua cermin cekung. Tentukan sifat-sifat bayangan yang terjadi dengan menggambarkan pembentukan bayangan yang dibentuk dari sinar-sinar istimewanya!
Penyelesaian Pembentukan bayangan pada cermin lengkung dapat menggunakan dua sinar istimewa. Misalnya sinar (1) dan (2) sehingga diperoleh hasil seperti pada Gambar 6.2. Bayangan yang terbentuk:
Di ruang ketiga : nyata dan terbalik
Bayangan lebih besar.
Berarti sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar.
b. Hubungan antar besaran
Sifat-sifat bayangan oleh cermin lengkung juga dapat ditentukan secara matematis. Masih ingat hubungan jarak benda ke cermin (S), jarak bayangan ke cermin (S’) dan jarak fokus (f)? Di SMP kalian sudah diajarkan. Hubungan itu dapat dituliskan sebagai berikut.
Persamaan hubungan antar bayangan ini dapat kalian buktikan melalui eksperimen. Hubungan kedua
yang perlu kalian mengerti adalah perbesaran bayangan. Perbesaran bayangan oleh cermin lengkung memenuhi:
dengan : M = perbesaran
h’ = tinggi bayangan
h = tinggi benda
CONTOH 6.2
Sebuah benda yang tingginya 5 cm diletakkan 7,5 cm dari cermin cekung. Jari-jari kelengkungan cermin 20 cm. Tentukan:
a. jarak bayangan dari cermin,
b. perbesaran bayangan,
c. tinggi bayangan,
d. sifat bayangan!
Penyelesaian
S = 7,5 cm
R = 20 cm → f = 10 cm ( + = cekung)
h = 5 cm
2. Lensa Tipis
Sifat cahaya kedua yang perlu kalian ketahui adalah pembiasan. Pada bab ini, pembiasan yang dipela-
jari adalah pembiasan pada lensa. Sudah tahukah kalian dengan lensa itu? Lensa merupakan benda bening yang di batasi oleh dua permukaan lengkung.
Seperti halnya pada cermin lengkung, pada lensa juga dibagi menjadi empat ruang. Pembagian ruangannya berbeda antara ruang benda dan ruang bayangan.
Perhatikan Gambar 6.3. Pembentukan bayangan hasil pembiasan lensa juga mirip pada cermin lengkung, ada tiga sinar istimewa yang perlu dimengerti. Tiga sinar istimewa itu adalah sebagai berikut.
1. Sinar yang menuju fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
2. Sinar yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju fokus lensa atau seolah-olah dari fokus.
3. Sinar yang menuju pusat lensa akan diteruskan.
Pahamilah sinar-sinar istimewa lensa ini dengan mencermati contoh soal berikut.
CONTOH 6.3
Sebuah benda ditempatkan 40 cm dari sebuah lensa yang berjarak fokus 25 cm. Tentukan sifat-sifat bayangan yang dihasilkan benda dengan metode gambar jika:
a. lensanya cembung,
b. lensanya cekung!
Penyelesaian
a. lensa cembung
S = 40 cm (di ruang II) dan f = + 25 cm
Bayangan benda oleh lensa dapat ditentukan dari dua sinar istimewa saja. Hasilnya seperti pada Gambar 6.4(a). Dari gambar itu terlihat bayangan bersifat : nyata, terbalik, diperbesar.
b. lensa cekung
S = 40 cm (ruang IV) dan f = (−) 25 cm
Bayangan dapat ditentukan dari sinar istimewa ke-2 dan ke-3. Hasilnya seperti pada Gambar 6.4(b). Sifat bayangannya : maya, tegak, diperkecil.
Hubungan antar besaran
Hubungan antar besaran pada lensa ini sama juga dengan cermin lengkung. Setiap benda yang berjarak S dari lensa, jarak fokusnya f dan jarak bayangan S’ akan berlaku persamaan berikut.
dan perbesaran (6.4)
Dengan f = jarak fokus lensa, S = jarak benda ke lensa, S’ = jarak bayangan ke lensa, M = perbesaran, h = tinggi benda dan h’ = tinggi bayangan.
CONTOH 6.4
Dalam percobaan tentang lensa, Johan menggunakan lensa cembung yang berfokus 25 cm. Di depan lensa tersebut ditempatkan benda yang tingginya 3 cm pada jarak 30 cm. Tentukan:
a. jarak bayangan ke lensa,
b. perbesaran bayangan,
c. tinggi bayangan?
Penyelesaian
f = + 25 cm (cembung)
S = 30 cm dan h = 3 cm
Daya lensa
Kalian telah mengenal fokus lensa. Ada besaran lagi yang dimiliki lensa yang berkaitan erat dengan fokus yaitu daya lensa. Daya atau kekuatan lensa didefinisikan sebagai nilai kebalikan dari fokusnya.
Dari definisi ini dapat dirumuskan :
P = 1/f (6.5)
dengan : P = daya lensa (dioptri)
f = fokus lensa (m)
Jika fokus lensa dalam cm maka daya lensanya dapat dirumuskan sebagai berikut :
P = 100/f(cm) (6.6)
CONTOH 6.5
Di depan sebuah lensa ditempatkan benda sejauh 30 cm. Ternyata bayangan yang terjadi berada 15 cm di belakang lensa. Tentukan daya lensa yang digunakan tersebut.
Penyelesaian
S = 30 cm; S’ = 15 cm
Daya lensa memenuhi:
(Fisika SMA Kelas X, Sri Handayani dan Ari Damari, 2009 Hal.120-126)
Tinggalkan komentar