Laporan Sifat Lensa Dan Cacat Bayangan

PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

SIFAT LENSA DAN CACAT BAYANGAN

Kelompok 4B

Anggota : A. Ronny Yanssen 10.0400

Dede Nurhuda 13.0655

Hamim Haerullah 13.1230

UNIVERSITAS PROKLAMASI 45

YOGYAKARTA

2014



Kelompok 4B





YOGYAKARTA

2014



Kelompok 4B





YOGYAKARTA

2014

1

Abstrak

Tujuan praktikum adalah menjelaskan pembentukkan bayangan melalui

pembiasan oleh lensa cembung dan cekung, menentukan jarak fokus lensa cembung dan

cekung. Metode penelitian lensa cembung, memasang peralatan dan mencari bayangan

paling jelas, mengukur jarak lensa dari benda dan jarak layar ke lensa serta mengamati

sifat bayangan. lensa cekung, memasang lensa cekung pada bengku optik di belakang

lensa cembung dan di depan bayangan oleh pembiasan lensa cembung, menggeser layar

untuk menemukan bayangan oleh pembiasan lensa cekung dengan bayangan lensa

cembung sebagai benda maya lensa cekung, mengukur jarak tanda letak benda maya lensa

cekung dan jarak lensa cekung ke layar. Berdasarkan percobaan, dapat disimpulkan

pembentukan bayangan pada lensa dapat diamati karena adanya sinar-sinar utama yang

melewati lensa, yaitu sinar sejajar, sinar pusat, dan sinar focus

2

DAFTAR ISI

Abstrak …………………………………………………………............................... 1

Daftar Isi ………………………………………………………………....................... 2

Daftar Gambar ……………………………………………………………………... 3

Daftar Tabel ……………………………………………………………………………... 4

BAB 1 Pendahuluan ………………………………………………….………………...... 5

1.1 Latar belakang ………………………………………...…………………… 5

1.2 Tujuan ……………………………………………………………………... 6

1.3 Mamfaat …………………………...………………………………………… 6

BAB 2 Landasan Teori …………………………………...……………………….... 7

BAB 3 Metodologi Percobaan ……………………………………………………. 12

3.1 Alat dan Bahan Percobaan ……………………………………………. 12

3.2 Jalannya Percobaan ……………………………………………………. 14

BAB 4 Hasil dan Pembahasan ……………………………………………………. 16

4.1 Hasil Pengamatan ……………………………………………………………. 16

4.2 Tugas Akhir ……………………………………………………………. 18

BAB 5 Penutup ……………………………………………………………………. 19

5.1 Kesimpulan ……………………………………………………………. 19

5.2 Saran ……………………………………………………………………. 19

Daftar Pustaka ……………………………………………………………………. 20

Lampiran ……………………………………………………………………………. 21

3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembiasan cahaya pada lensa cembung …………………..…….……….. 7

Gambar 2.2 Cara lain menentukan jarak focus lensa positif ……....…………….. 7

Gambar 2.3 Pembiasan cahaya pada lensa …………………………………………….. 8

Gambar 2.4 Penggambaran sinar-sinar istimewa lensa cembung ……………………. 10

Gambar 2.5 Penggambaran sinar-sinar istimewa lensa cekung ……………………. 11

Gambar 3.1 Sketsa pelatakkan lensa positif terhadap layar ………………………..... 12

Gambar 3.2 Sketsa peletakkan lensa negative terhadap layar ………………….… 12

Gambar 3.3 Sketsa peletakkan lensa positif negative positif ke layar ………….… 13

Gambar 3.4 Kabel penghubung sumber daya listrik ……………………………. 13

4

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil pengukuran lensa posotif ………………………………….… 16

Tabel 4.2 Hasil pengukuran lensa positif-positif ………………………….… 16

Tabel 4.3 Hasil pengukuran lensa negatif…………………….……………………. 17

Tabel 4.4 Hasil pengukuran lensa negative diantara lensa positif ……………. 17

5

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Percobaan

Lensa adalah sebuah alat untuk mengumpulkan atau menyebarkan cahaya,

biasanya terbentuk dari sepotong gelas yang dibentuk (Giancoli, 2001). Pada proses

terbentuknya bayangan pada lensa, ada kalanya cahaya yang datang setelah

dibiaskan oleh lensa, tidak berpotongan pada satu titik. Akibatnya, bayangan yang

dibentuk tidak hanya sebuah . Hal ini dikarenakan jarak titik api lensa tergantung

pada index bias lensa, sedang index bias tersebut berbeda-beda untuk panjang

gelombang yang berbeda. Sehingga jika sinar tidak monokhromatik

(polikhromatik), lensa akan membentuk sejumlah bayangan yang berbeda-beda

posisinya dan juga ukurannya, meskipun sinarnya itu paraxial. Sinar paraxial

adalah sinar datang yang membentuk sudut terkecil dengan sumbu utama. Adanya

kenyataan bahwa bayangan yang dibentuk tidak sesuai dengan perkiraan yang

didasarkan pada persamaan Gauss inilah yang disebut Aberasi.

Sistem lensa ialah sistem yang mempelajari mengenai proses yang dialami

oleh lensa, seperti proses jalannya sinar, proses pembentukan bayangan, proses

menentukan titik fokus pada lensa, mementukan sifat bayangan, dan sebagainya.

Lensa itu sendiri terbagi menjadi dua, yaitu lensa tipis dan lensa tebal. Tapi, pada

percobaan ini kami hanya akan membahas mengenai lensa positif kuat, lensa positif

lemah dan lensa negatif. Ketiga lensa tersebut akan kami gunakan di dalam

percobaan ini.

6

1.2 Tujuan Percobaan

Berdasarkan latar belakang percobaan diatas, tujuan masalah laporan ini yaitu

sebagai berikut.

Mengamati dan memahami sifat pembiasan cahaya pada lensa.

Menentukan jarak fokus lensa.

Mengamati catat bayangan (abreasi) dan penyebabnya.

Mengurangi catatan bayangan yang terjadi.

1.3 Manfaat Percobaan

Manfaat yang diperoleh dari laporan tentang sifat lensa dan cacat bayangan

yaitu sebagai berikut.

Dapat mengamati dan memahami sifat pembiasan cahaya pada lensa.

Dapat menentukan jarak fokus lensa.

Dapat mengamati catat bayangan (abreasi) dan penyebabnya.

Dapat mengurangi catatan bayangan yang terjadi.

7

BAB 2

LANDASAN TEORI

A. Menentukan jarak fokus (f) lensa positif (Lensa Konvergen)

(Gambar 2.1 Pembiasan Cahaya Pada Lensa Cembung)

Sebuah benda O diletakkan di sebelah kirilensa positif dan bayangan O’ yang

terbentuk di sebelah kanan dapat diamati pada sebuah layar. Jika pembesaran

bayangan (perbandinga panjang O’ dan O) dan L = jarak antara benda dan

bayangan layar). Maka jarak fokus lensa f dapat ditemukan dari persamaan := ………………………………………………………………… (2.1)

Atau= ′………………………………………………………………. (2.2)

Jika S’ jarak bayangan (layar) terhadap lensa gambar (2.1) dan m adalah

pembesaran bayangan.

(Gambar 2.2 Cara lain menentukan jarak fokus lensa positif)

Cara lain untuk menentukan jarak focus f sebuah lensa positif adalah

sebagai berikut (gambar 2.2)

Layar

L

e

8

Sebuah benda O diletakkan pada jarak L dari layar, kemudian lensa positif

akan ditentukan jarak fokusnya digeser-geserkan antara benda dan layar, sehingg

diperoleh kedudukan n (misalnya kedudukan 1 dan 2) dimana lensa pada masing-

masing kedudukan tersebut dapat memberikan bayangan yang jelas dari benda O

pada layar. Bayangan yang satu diperbesar dan yang lain diperkecil. Jika e jarak

antara dua kedudukan lensa yang dapat memberikan bayangan yang jelas pada

layar. Maka, jarak fokus f dari lensa menurut Bassel dapat ditentukan dengan

rumus := …………………………………………………………….. (2.3)

B. Menentukan Jarak Fokus Lensa Negatif (Lensa Divergen)

(Gambar 2.3 Pembiasan Cahaya Pada Lensa)

Dengan pertolongan lensa positif dapat dibuat sebuah bayangan dari benda

layar (Gambar 2.3). Tempatkan lensa negatif yang akan ditentukan jarak fokusnya

antara lensa positif dan layar. Bayangan pada layar yang dibentuk oleh lensa positif

merupakan benda terhadap lensa negatif dengan jarak benda S, jarak antara lensa

negatif dan layar. Geser-geserkan lensa negatif sehingga terbentuk bayangan yang

jelas pada layar. Maka jarak antara lensa negatif dengan layar dalam hal ini

merupakan jarak bayangan S’. Jarak fokus lensa negatif dapat ditentukan dengan

persamaan:= ′

′ ……………………………………………………….. (2.4)

C. Jarak fokus lensa bersusun

9

Jika dua lensa tipis dengan jarak fokus masing-masing f1 dan f2

digabungkan (dirapatkan). Maka akan diperoleh suatu lensa bersusun dengan jarak

fokusnya yang dapat ditentukan dengan persamaan := − ………………………………………………………….. (2.5)

D. Cacatan bayangan

Rumus-rumus perencanaan persamaan lensa yang telah diberikan diatas

diturunkan dengan syarat hanya berlaku untuk sinar paransial, jika syarat tersebut

tidak terpenuhi akan terjadi cacat bayangan atau aberasi.

Untuk menganalisis pembentukan bayangan oleh lensa, kita dapat

menggunakan konsep sinar-sinar istimewa berikut ini. Dikatakan istimewa karena

membentuk suatu bentuk geometri yang sederhana dan mudah dianalisis.

♣ Aberasi sferis

Disebabkan oleh kecembungan lensa. Sinar paraksial atau sinar dari pinggir

lensa membentuk bayangan di P’. Aberasi ini dapat dihilangkan dengan

mempergunakan diafragma yang diletakan di depan lensa atau dengan lensa gabungan

atlantis yanng terdiri dari dua lensa yang jenis kacanya berlainan.

♣ Aberasi koma

Aberasi ini terjadi akibat tidak sanggupnya lensa membentuk bayangan dari

sinar di tengah dan sinar tepi. Berbeda dengan aberasi sferis pada aberasi koma sebuah

titik benda akan terbentuk bayangan seperti bintang berekor, gejala koma ini tidak

dapat diperbaiki dengan diafragma.

♣ Astig

♣ Kelengkungan medan

Bayangan yang dibentuk oleh lensa pada layar letaknya tidak dalam satu

bidang datar melainkan pada bidang lengkung. Disebut kelengkungan medan atau

lengkungan bidang bayangan.

10

♣ Distorsi

Atau gejala terbentuknya bayangan palsu terjadi bayangan palsu ini oleh

karena di depan atau di belakang lensa diletakan diafragma. Rumus-rumus persamaan

lensa yang telah diberikan di atas diturunkan dengan syarat hanya berlaku untuk sinar

paraksial, jika syarat tersebut tidak dipenuhi, akan terjadi cacat-cacat bayangan

(aberasi)

Sinar-sinar istimewa untuk lensa cembung:

(Gambar 2.4 Penggambaran sinar-sinar istimewa lensa cembung)

1. Sinar istimewa 1: sinar yang sejajar sumbu utama lensa akan dibiaskan menuju

titik fokus (f2) lensa.

2. Sinar istimewa 2: sinar yang menuju pusat lensa akan diteruskan

3. Sinar Istimewa 3: (kebalikan dari sinar istimewa 1) sinar yang melewati titik fokus

lensa (f1) akan dibiaskan sejajar sumbu utama

10

♣ Distorsi





(aberasi)








10

♣ Distorsi





(aberasi)








11

Sinar-sinar istimewa untuk lensa cekung:

(Gambar 2.5 Penggambaran sinar-sinar istimewa lensa cekung)

1. Sinar istimewa 1: sinar yang sejajar sumbu utama lensa akan dibiaskan seakan-

akan dari titik fokus (f1) lensa.


3. Sinar Istimewa 3: (kebalikan dari sinar istimewa 1) sinar yang menuju titik fokus


Terlihat dari gambar di atas, lensa cembung cenderung mengumpulkan

cahaya (konvergen) sedangkan lensa cekung menyebarkan cahaya (divergen).

11










11










12

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Bahan dan Alat Percobaan

1. Lensa positif kuat (tanda ++)

2. Lensa positif lemah (tanda +)

3. Lensa Negatif (tanda -)

4. Benda yang berupa anak panah.

5. Lampu pijar untuk benda.

6. Layar untuk menangkap bayangan.

7. Diafragma.

8. Bangku Optik.

9. Kabel - kabel penghubung dan sumber tegangan listrik.

(Gambar 3.1 Sketsa Peletakan Lensa Positif Terhadap Layar)

(Gambar 3.2 Sketsa Peletakan Lensa Negatif Terhadap Layar)

LN

13

Gambar 3.3 Sketsa Peletakan Lensa Positif-Negatif-Positif

Keterangan :

L = Lampu LP = Lensa Positif

BO= Bangku Optik LN= Lensa Negatif

OB= Obyek P = Papan sebagai layar

o = Jarak benda ke lensa LPP = Lensa positif dan layar

(Gambar 3.4 Kabel - kabel penghubung dan sumber tegangan listrik.)

14

3.2 Jalannya Percobaan

A. Menentukan jarak fokus lensa

1. Mengukur tinggi (panjang) anak panah yang dipergunakan sebagai

berikut.

Menyusun sistem optik berurutan sebagai berikut.

Benda dengan lampu dibelakangnya.

Lensa positif lemah (tanda +)

Layar.

2. Mengambil jarak ke layar lebih besar dari 1 meter.Mengukur dan

mencatat jarak benda ke layar.

3. Menggeser-geserkan lensa sehingga didapat bayangan yang jelas pada

layar.

4. Mencatat kedudukan lensa dan mengukur tinggi bayangan pada layar..

5. Menggeserkan lagi kedudukan lensa sehingga didapat bayangan jelas

yang lain (jarak benda layar L jangan dirubah)

6. Mengulangi percobaan no. 3 sampai dengan no. 7 beberapa kali (kami

mencoba 5 kali ditentukan oleh asisten) dengan harga L yang berbeda.

7. Mengulangi percobaan no. 2 sampai dengan no. 8 untuk lensa positif

kuat (tanda ++)

8. Untuk menentukan jarak lensa negatif, membuat bayangan jelas dari

benda pada layar dengan pertolongan lensa negative.

9. Kemudian meletakkan lensa negatif antara lensa positif. Mengukur jarak

lensa negatif ke layar.

10. Menggeser layar sehingga terbentuk bayangan yang jelas pada layar.

Mengukur jarak lensa negatif ke layar.

11. Mengulangi percobaan no. 10 sampai no. 13 beberapa kali (ditenstukan

asisten).

12. Untuk menentukan jarak fokus lensa bersusun, merapatkan lensa positif

kuat (tanda ++) dan lensa positif (tanda +) serapat mungkin.

13. Menggunakan cara Bessel (gambar 2.2) untuk menentukan jarak fokus

lensa bersusun tersebut. Mengulangi beberapa kali dengan harga L yang

berubah-ubah.

15

B. Mengamati Cacat Bayangan

1. Untuk mengamati aberasi khromatik menggunakan lensa positif kuat dan

lampu pijar sebagai benda (anak panah sebagai benda disingkirkan)

2. Menggeser-geserkan layar maka akan dapat mengamati bahwa suatu

kedudukan akan terdapat bayangan dengan tepi merah dan kedudukan lain

dengan tepi biru.

3. Mencatat masing-masing kedudukan lensa yang memberikan bayangan dengan

tepi yang berbeda-beda warna.

4. Memasang diafragma didepan lampu pijar. Mengulangi percobaan 2 dan

mencatat apa yang terjadi pada bayangan dari lampu.

16

BAB 4

HASIL DAN PENGAMATAN

4.1 Hasil Pengamatan

(Menggunakan Lensa Positif)

percobaan Jarak lensa ke layar (cm) Tinggi bayangan (cm)

1 113 7.9

2 113.5 8

3 114 8.6

4 114.5 9.1

5 115 9.5

(Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Menggunakan Lensa Positif)

Dari tabel hasil pengukuran menggunakan lensa positif, dapat disimpulkan bahwa

semakin jauh posisi lensa ke layar, maka nilai tinggi bayangannya semakin besar. Dan

semakin jauh posisi benda ke lensa maka tinggi bayangannya semakin kecil.

(Menggunakan Lensa Positif-Positif)

percobaan Jarak lensa ke layar (cm) Tinggi bayangan (cm)

1 155 9

2 155.5 9.2

3 156 9.5

4 156.5 9.6

5 157 9.8

(Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Menggunakan Lensa Positif-Positif)

Dari tabel hasil pengukuran menggunakan lensa positif-positif dapat

disimpulkan bahwa semakin jauh posisi lensa ke layar, maka nilai tinggi

17

bayangannya semakin besar. Dan semakin jauh posisi benda ke lensa maka tinggi

bayangannya semakin besar pula.

(Menggunakan Lensa Negatif)

Percobaan Jarak lensa ke layar (cm) Tinggi Bayangan (cm)

1 4 2.6

(Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Menggunakan Lensa Negatif)

Dari praktik diatas dapat disimpulkan bahwa bayangan akan terlihat jelas dengan lensa

negative apabila semakin dekat antara jarak lensa ke layar.

(menggunakan lensa negative diantara lensa postif dan positif kuat)

percobaan Jarak lensa ke layar (cmz) Tinggi bayangan (cm)

1 19 2

2 19.5 2.3

3 20 2.5

4 20.5 2.7

5 21 2.9

(Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Lensa negative diapit Lensa positif dan positif kuat)

MENGAMATI CACAT BAYANGAN

Setelah menggeser-geser layar dihasilkan, yaitu sebagai berikut.

- Jarak Lensa ke layar 37.5 cm (yang terjadi adalah perpendaran dan muncul tepi

merah)

- Jarak Lensa ke layar 66 cm (yang terjadi adalah perpendaran dan muncul tepi

biru)

- Ketika diafragma dipasang didepan lampu pijar dengan mengulangi 2

percobaan sebelumnya, hasilnya adalah :

dengan jarak 4 cm.

18

4.2 Tugas akhir

1. Hitunglah jarak focus lensa positif dengan persamaa (3) !

2. Hitung pula dengan menggunakan persamaan ( 2) !

3. Terangkanlah cara mana yang lebih baik !

4. Hitung jarak focus lensa negative dengan memakai persamaan ( 4 ) !

5. Hitung jarak focus lensa gabungan !

6. Hitung pula dengan rumus

fff

111!

7. Sesuaikah hasil percobaan 5 dan 6. terangkan!

8. Terangkan terjadinya aberasi kromatik dan astigmagtima pada percobaan 4 !

9. Mengapa dengan diagfragma dapat mengurangi cacat!

10. Adakah cara lain untuk mengurangi cacat bayangan!

Jawab:….

1. 9775,17400

7191

)2376(4

)2376()2376(

)(4

)()(

4

22

4

242222

ss

ssss

L

xCLf

2. 6.17

23

761

76

1

M

Sf

3. Yang digunakan adalah cara No.2, karena lebih akurat.

4. 27.2441.2

5.58

5.41

5.581

5.58

1

64

M

Sf

5.

6. 92.732

44.253

44.253

32

44.253

6.174.14

4.14

1

5.17

1111

ffff

7. 10921.3

5.74

5.25

5.741

5.74

1

4

M

Sf

19

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan tentang sifat lensa dan cacat bayangan yaitu

dari tabel hasil pengukuran menggunakan lensa positif, dapat disimpulkan bahwa

semakin jauh posisi lensa ke layar, maka nilai tinggi bayangannya semakin besar.

Dan sebaliknya.

Dari tabel hasil pengukuran menggunakan lensa negatif disimpulkan bahwa

bayangan akan terlihat dengan jelas apabila jarak lensa dan layar berdekatan.

Saat lensa negatif diantara dua lensa positif, kami memberi jarak 19 cm agar

terbentuk bayangan yang jelas.

Jarak Lensa-layar 37.5 cm (yang terjadi adalah perpendaran dan muncul tepi

merah)

Jarak Lensa ke layar 66 cm (yang terjadi adalah perpendaran dan muncul tepi

biru)

Ketika diafragma dipasang didepan lampu pijar dengan mengulangi 2

percobaan sebelumnya, hasilnya adalah dengan jarak 4 cm.

5.2 Saran

1. Saat melaksanakan praktikum terdapat alat yang belum lengkap seperti

diafragma yang berbeda dengan yang ada dan kaca baur, sehingga

diharapkan alat praktikum lengkap.

2. Pelaksanaan praktiku di tempat yang cahaya kurang gelap, sehingga kurang

adanya kepastian bayangan jika terganggu adanya cahaya dari luar ruangan.

20

DAFTAR PUSTAKA

Sears-Zemansky, College Physics.

Tylor F., A Laboratory Manual cf Physics, Edward Arnold 1967

(http://id.wikipedia.org/wiki/Lensa) (Diakses tanggal 27 Juni 2014 pukul 05.13)

(http://fisikaveritas.blogspot.com/2013/08/sifat-sifat-pembentukan-bayangan-

dan.html) (Diakses tanggal 27 Juni 2014 pukul 06.00).

(http://geofact.blogspot.com/2008/11/percobaan-v-d-1-sifat-lensa-dan-cacat.html)

(Diakses tanggal 27 Juni 2014 pukul 06.02)

(http://otenyayie.blogspot.com/2012/10/laporan-praktikum-sistem-lensa.html)

(Diakses tanggal 27 Juni 2014 pukul 06.03)

21

LAMPIRAN

Documents

Laporan Sifat Lensa Dan Cacat Bayangan