PEMBIASAN PADA LENSA CEKUNG

A.    Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya merupakan pembelokkan gelombang cahaya yang disebabkan adanya perubahan kelajuan gelombang cahaya ketika cahaya merambat melalui dua zat yang indeks biasnya berbeda.

a.      Indeks bias medium

Indeks bias suatu zat merupakan perbandingan cepat rambat cahaya pada udara dengan cepat rambat cahaya pada medium atau zat lain. Semakin besar indeks bias suatu benda, semakin besar cahaya dibelokkan oleh zat tersebut. Besarnya pembiasan juga bergantung pada panjang gelombang cahaya. Dalam spektrum cahaya tampak, panjang gelombang cahaya beragam dari gelombang merah dengan panjang gelombang merah yang terpanjang sampai panjang gelombang ungu yang paling pendek.

b.      Hukum Pembiasan

Pada penjelasan sebelumnya dikatakan bahwa ketika cahaya melewati bidang batas dua bahan yang memiliki perbedaan indeks bias, maka cahaya akan dibiaskan. Misalnya, ketika ada seberkas sinar laser yang diarahkan pada sebuah permukaan kaca planparalel, maka berkas sinar laser akan dibelokkan tepat di perbatasan antara udara-kaca. Sinar datang dari udara dibiaskan dalam kaca mendekati garis normal. Demikian pula ketika sinar keluar dari kaca menuju udara, sinar dibiaskan kembali. Bila besar sudut datangnya sinar diubah-ubah, maka besar sudut sinar bias pun akan berubah. “Perbandingan proyeksi sinar datang dan sinar bias ternyata merupakan bilangan yang tetap”. Orang pertama yang menemukan bahwa terdapat perbandingan yang tetap antara proyeksi sinar datang dengan proyeksi sinar bias adalah seorang ilmuwan Belanda yang bernama Willebrord Snell. Oleh karena itu, pernyataan tersebut dinamakan hukum Snell, atau lebih dikenal dengan hukum Snellius.[1]

¨      Hukum I Snellius: Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar (gambar ).

  

¨      Hukum II Snellius: Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (misalnya dari udara ke air atau dari udara ke kaca), maka sinar dibelokkan mendekati garis normal (gambar a); jika sebaliknya, sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (misalnya dari air ke udara), maka sinar dibelokkan menjauhi garis normal (gambar b).

 B.     Pembiasan Pada Lensa Cekung

Lensa adalah benda bening yang dibatasi dua bidang lengkung. Dua bidang lengkung yang membentuk lensa dapat berbentuk silindris atau bola. Lensa silindris memusatkan cahaya dari sumber yang jauh pada suatu garis, sedang permukaan bola yang melengkung ke segala arah memusatkan cahaya dari sumber yang jauh pada suatu titik. Dalam pembahasan ini hanya dibahas pada lensa bola (lensa sferik) yang tipis. Lensa tipis adalah lensa dengan ketebalan dapt diabaikan terhadap diameter lengkung lensa, sehingga sinar-sinar sejajar sumbu utama hampir tepat difokuskan ke suatu titik, yaitu titik fokus.

Ada dua jenis lensa, yaitu lensa cembung dan lensa cekung. Lensa cembung (konveks / convex) memiliki bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepinya.

Sinar-sinar bias pada lensa ini bersifat mengumpul (konvergen). Oleh karena itu, lensa cembung bersebut lensa konvergen.

Lensa cekung (konkaf / concave) memiliki bagian tengah yang lebih tipis daripada bagian tepinya. Sinar-sinar bias pada lensa ini bersifat memencar (divergen). Oleh karena itu, lensa cekung disebut lensa divergen.[2]

Lensa cekung dinamakan pula lensa divergen karena lensa cekung menyebarkan berkas sinar sejajar yang diterimanya. Disini pun kita hanya akan membahas lensa yang kedua permukaannya cekung (bikonkaf). Lensa cekung seperti ini memiliki dua buah permukaan lengkung, sehingga lensa cekung memiliki dua jari-jari kelengkungan dan dua titik fokus. Pada lensa cekung, jari-jari kelengkungan (R) dan titik fokus (F) bertanda negatif (-), sehingga lensa cekung sering dinamakan lensa negatif.[3]

 C.    Sinar-Sinar Istimewa

Pada lensa, sinar datang dari dua arah sehingga pada lensa terdapat dua titik fokus (diberi lambang F1 dan F2). Titik fokus F1 yang mana sinar-sinar sejajar dibiaskan disebut fokus aktif, sedang titik fokus F2 disebut fokus pasif. Jarak fokus aktif F1 ke titik pusat optik O sama dengan jarak fokus pasif F2 ke titik pusat optik O, dan disebut jarak fokus (diberi lambang f).

Fokus aktif F1 untuk lensa cekung diperoleh dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias yang dilukis dengan garis putusputus sehingga fokus aktif F1 adalah fokus maya. Oleh karena itu, jarak fokus lensa cekung disebut juga lensa negatif. Jadi, sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus F1 untuk lensa cembung, dan dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus F1 untuk lensa cekung.

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung antara lain:

1.      Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan seakanakan berasal dari titik fokus aktif F1.

2.      Sinar datang seakan-akan menuju ke titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama.

3.     Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias.[4]

Gambar Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

D.    Menggambarkan Bayangan Pada Lensa Cekung

1.      Penomoran ruang pada Lensa Tipis

Untuk lensa nomor ruang untuk benda dan nomor-ruang untuk bayangan dibedakan.nomor ruang untuk benda menggunakan angka Romawi (I, II, III, dan IV), sedangkan untuk ruang bayangan menggunakan angka Arab (1, 2, 3 dan 4) seperti pada gambar berikut ini:

 

Untuk ruang benda berlaku :

ruang I antara titik pusat optic (O) dan F₂,

ruang II antara F₂ dan 2F₂

ruang III di sebelah kiri 2F₂,

ruang IV benda (untuk benda maya) ada di belakang lensa.

Untuk ruang bayangan berlaku :

ruang 1 antara titik pusat optic (O) dan F₁,

ruang 2 antara F₁ dan 2F₁

ruang 3 di sebelah kanan 2F₁,

ruang 4 (untuk bayangan maya) ada di depan lensa.

Berlaku pula : R _benda + R _bayangan = 5

2.      Melukis pembentukan bayangan pada lensa

Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis cukup menggunakan minimal dua berkas sinar istimewa untuk mendapatkan titik bayangan.

• Benda AB berada di ruang II lensa cekung

Apabila sebuah benda berada di salah satu sisi lensa cekung, lensa cekung dapat membentuk bayangan benda tersebut. Jika posisi benda di salah satu sisi lensa cekung diketahui, bagaimana cara menggambar pembentukan bayangan benda tersebut? Untuk memperjelas hal ini, andaikan suatu benda berada di sisi kiri lensa cekung sebagaimana ditunjukkan gambar di bawah.

Keterangan gambar :

Garis berwarna orange = lensa cekung

Garis berwarna biru = sumbu lensa

Tanda panah (berwarna hijau) = benda

F₁ = panjang fokus 1 dan F₂ = panjang fokus 2

Gambar bayangan benda diperoleh dengan menggambar semua berkas cahaya yang melewati benda tetapi hal ini kurang praktis karena akan ada banyak garis-garis yang mewakili berkas cahaya. Untuk mempermudah, dipilih beberapa berkas cahaya saja untuk mewakili semua berkas cahaya yang melewati benda tersebut.Mengingat peristiwa ini melibatkan pembiasan cahaya maka hukum pembiasan cahaya harus dipatuhi ketika menggambar pembentukan bayangan.

E.     Pembentukan Bayangan Pada Lensa Cekung

Seperti halnya pada lensa cembung, untuk menggambarkan bayangan pada lensa cekung pun dapat digunakan perjalanan tiga sinar istimewanya.Tiga sinar istimewa pada lensa cekung adalah sebagai berikut.

1. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah dari titik fokus F₁.
2. Sinar datang menuju titik fokus pasif F₂akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.
3. Sinar datang melalui pusat lensa O akan diteruskan.

Untuk melukiskan bayangan pada lensa cekung cukup digunakan dua berkas sinar istimewa saja. Oleh karena benda harus diletakkan di depan lensa, bayangan yang terjadi akan selalu sama, yaitu maya, sama tegak, dan diperkecil.

Pembagian Ruang pada Lensa

Untuk memudahkan pemeriksaan bayangan, kita dapat membagi-bagi ruang benda dan ruang bayangan, yaitu:

Aturan pemakaian ruang benda dan bayangan adalah sebagai berikut.
a. Jumlah ruang benda dan ruang bayangan sama dengan 5 (lima).
b. Jika nomor ruang bayangan lebih besar dari ruang benda, bayangan akan diperbesar.
c. Jika nomor ruang bayangan lebih kecil daripada ruang benda, bayangan akan diperkecil.
d. Jika bayangan berada di belakang lensa, sifatnya nyata dan terbalik.
e. Jika bayangan berada di depan lensa, sifatnya maya dan sama tegak.

·         Benda terletak lebih jauh dari titik pusat kelengkungan lensa ( 2F1 )

 

Jarak benda lebih besar dari 2F₁, dengan menggunakan sinar istimewa lensa cekung yaitu nomor 1 dan nomor 3, diperoleh bayangan yang bersifat maya, tegak, diperkecil, dan letak bayangannya di depan lensa ditunjukkan Gambar diatas.

·         Benda terletak di antara titik pusat kelengkungan lensa (2F1 ) dan titik fokus lensa (F1)

 

Jarak benda di antara 2F₁ dan F₁, dengan menggunakan sinar istimewa lensa cekung yaitu nomor 1 dan nomor 3, diperoleh bayangan yang bersifat maya, tegak, diperkecil, dan letak bayangannya di depan lensa ditunjukkan Gambar diatas.

·         Benda terletak di antara titik fokus (F1)  dan O

   

 Benda diletakkan di antara F dan pusat lensa, dengan menggunakan sinar istimewa lensa cekung yaitu nomor 1 dan nomor 3, diperoleh bayangan yang bersifat maya, tegak, diperkecil, dan letak bayangannya di depan lensa ditunjukkan Gambar diatas.

DAFTAR PUSTAKA

Haliday, David dan Resnick. Fisika Edisi ketiga Jilid 2. Jakarta: Erlangga, 1978

Priyambodo, Tri Kuntoro. Fisika Dasar. Yogyakarta :ANDI Yogyakarta, 2010

Suwarna, Iwan Permana. Optik. Cet.1. Bogor : Duta Grafika, 2010

Cahaya dan Alat Optik.pdf diakses dari http://file.upi.edu>konsep_dasar_fisika

Optika Geometris.pdf diakses dari http://staff.uny.ac.id>sites>default?files>tmp

---

[1] Cahaya dan Alat Optik pdf. 2010. Hlm 25-27.

[2] Optika Geometris pdf. 2011. hlm 12-14.

[3] Opcit. 2010. Hlm

[4] Opcit. 2011. Hlm 16-17