Materi Fisika, Lensa Cekung

Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar. Lensa cekung mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

• Sinar-sinar yang tiba sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa cekung seperti berasal dari titik fokus.
• Sinar-sinar yang menuju titik fokus dibiaskan oleh lensa cekung sejajar sumbu utama.
• Sinar yang melewati sentra lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

 

Sifat-sifat di atas berlaku hanya bagi lensa tipis dan sinar-sinar merupakan sinar paralax.

 

Gambar 1. Sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa cekung seperti berasal dari titik fokus.

 

Gambar 2. Sinar-sinar yang menuju titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.

 

Gambar 3. Sinar yang melewati sentra lensa (vertex) diteruskan tanpa dibiaskan.

 Titik Fokus Lensa Cekung

Titik fokus lensa cekung dapat ditentukan dengan suatu rumus yang disebut rumus pembuat 

lensa (lens maker equation) ibarat tertulis di bawah ini:

 

di mana :

• f = jarak titik fokus lensa cekung.
• n = indeks bias lensa.
• R₁= radius kelengkungan permukaan 1 lensa.
• R₂= radius kelengkungan permukaan 2 lensa.

 

Cara memilih nilai R₁ dan R₂ apakah positif atau negatif sanggup dilihat pada aturan lensa. Berapapun nilai R₁ dan R₂ titik fokus dari lensa cekung selalu negatif.

Contoh soal :

1. Suatu lensa cekung-cekung mempunyai indeks bias 1.5, radius permukaan 1 (R₁) = 5 cm, dan radius permukaan 2 (R₂) = 5 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa cekung-cekung berarti R₁ bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex), sementara R₂ bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex). Dengan demikian

2. Suatu lensa cekung-datar mempunyai indeks bias 1.5, radius permukaan 1 (R₁) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa cekung-datar berarti R₁ bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex), sementara R₂ bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian

3. Suatu lensa datar-cekung mempunyai indeks bias 1.5, radius permukaan 2 (R₂) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ?

Jawab

Karena lensa merupakan lensa datar-cekung berarti R₂ bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex), sementara R₁ bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian

Perhatikan dari contoh-contoh di atas bahwa titik fokus lensa cekung selalu negatif sekalipun nilai R₁ atau R₂ bisa positif atau negatif.

Kekuatan Lensa Cekung

Kekuatan lensa adalah besarnya ukuran suatu lensa membelokkan sinar yang tiba padanya.

Dengan demikian semakin besar kekuatan suatu lensa maka sudut bias yang dihasilkan semakin besar. Sebaliknya semakin kecil kekuatan suatu lensa maka sudut bias yang dihasilkan semakin kecil.

 

Sekarang perhatikan gambar-gambar di bawah ini :

Gambar 1.

Gambar 2.

Gambar 3.

Angka (1) pada gambar-gambar di atas menunjuk pada sinar utama (1) yakni sinar yang tiba sejajar dengan sumbu utama. Gambar (1) mempunyai titik fokus paling panjang dan gambar (3) mempunyai titik fokus paling pendek. Perhatikan bahwa sinar utama (1) dibiaskan dengan sudut bias paling kecil pada gambar (1), dan dengan sudut bias paling besar pada gambar (3). Dengan demikian sanggup kita ambil kesimpulan bahwa lensa dengan jarak titik fokus kecil akan menunjukkan sudut bias yang besar atau dengan kata lain memiliki kekuatan yang besar. Sebaliknya lensa dengan jarak titik fokus besar akan menunjukkan sudut bias yang kecil atau dengan kata lain memiliki kekuatan yang kecil.

Lensa dengan kekuatan yang besar bukan berarti akan menghasilkan bayangan dengan perbesaran yang lebih besar dibandingkan lensa dengan kekuatan kecil. Kekuatan di sini ialah ukuran besarnya sudut bias yang dihasilkan oleh lensa.

Contoh Soal

Dua buah lensa masing-masing mempunyai jarak titik fokus -20 cm dan -30 cm. Manakah lensa yang mempunyai kekuatan yang lebih besar?

Jawab

Karena lensa pertama mempunyai jarak titik fokus yang lebih kecil maka lensa pertama yang mempunyai kekuatan yang lebih besar.

Rumus Kekuatan Lensa

Rumus kekuatan lensa (berbanding terbalik dengan jarak titik fokus) ialah :

f dalam satuan m, dan P dalam satuan dioptri.

 

Setelah anda melihat gambar-gambar di atas atau sehabis mencoba percobaan (3) pada simulasi 2 maka tampak terperinci bahwa kekuatan lensa berbanding terbalik dengan jarak titik fokusnya. Rumus di atas hanya berlaku jikalau satuan f dinyatakan dalam m.

Contoh Soal :

Suatu lensa cekung mempunyai jarak titik fokus 25 cm, berapakah kekuatan lensa tersebut?

Jawab

f= -25 cm atau -0.25 m. Dengan demikian

P=1/f

P= 1/(-0.25)

P= -4 dioptri.

Sumber http://fisika-indonesia.blogspot.com