Lensa Cembung dan Lensa Cekung

LENSA

Lensa termasuk medium transparan seperti kaca atau benda bening yang salah satu atau kedua permukaannya memiliki bidang lengkung. Berbicara mengenai lensa, otomatis pikiran Anda terfokus pada kacamata. Namun, tahukah Anda definisi lensa itu?, Bagaimana lensa kacamata mampu membantu penderita miopi dan hipermetropi untuk dapat melihat benda lebih jelas kembali?. Lensa yang akan dibahas adalah lensa yang pada permukaannya berbentuk seperti permukaan bola atau yang biasa disebut lensa sferik. Lensa yang ditinjau dibatasi pada lensa tipis yakni sebuah lensa yang ketabalannya dapat diabaikan terhadap diameter lengkung lensa. Contoh penerapan lensa sferik tersebut antara lain mikroskop, teropong, lampu proyektor, kacamata dan kaca pembesar atau lup.

Anatomi Lensa Cembung dan Lensa Cekung

Berdasarkan ketebalan pada bagian tengah lensa terhadap bagian tepinya, lensa dapat dibagi dalam dua jenis yaitu lensa cembung dan lensa cekung. Lensa cembung merupakan lensa yang bagian tengahnya lebih tebal daripada bagian tepinya. Sedangkan, lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis daripada bagian tepinya.

Pada lensa terdapat dua titik fokus (f) yaitu titik fokus utama (titik fokus aktif) merupakan titik pertemuan sinar-sinar bias. Sedangkan, titik fokus kedua (titik fokus pasif) (f2) merupakan titik yang simetris terhadap f1. Perlu Anda ketahui bahwa titik fokus utama (f1) sebuah lensa cembung terletak di belakang lensa. Olehnya itu, titik fokus lensa cembung bernilai positif. Sedangkan, titik fokus utama (f1) pada lensa cekung terletak di depan lensa sehingga nilai titik fokusnya negatif. Perhatikan gambar anatomi lensa cembung dan cekung dibawah ini!

Persamaan Lensa Tipis dan Perbesaran Linier

Pada lensa tipis memiliki persamaan yang sama dengan persamaan pada cermin sebagai berikut:

1/s + 1/s’ = 1/f

keterangan:

s = jarak benda ke lensa

s’ = jarak bayangan ke lensa

f = panjang fokus lensa

Adapun persamaan lensa mengenai perbesaraan linier juga sama dengan persamaan cermin sebagai berikut:

M = h’/h = -s’/s

Catatan

Dalam penggunaan persamaan lensa tipis, harus memenuhi aturan sebagai berikut:

• s bernilai positif, jika benda di depan lensa dan s bernilai negatif, jika benda di belakang lensa.
• s’ bernilai positif jika bayangan di belakang lensa dan s’ bernilai negatif jika bayangan di depan lensa.
• f bernilai positif pada lensa cembung. Sedangkan, untuk lensa cekung f bernilai negatif.
• Jika h’ bernilai positif, maka bayangan tegak dan maya
• jika h’ bernilai negatif, maka bayangan terbalik dan nyata.

Sesuai paparan di atas, maka ketiga aturan lensa tersebut menyatakan bahwa lensa cembung disebut lensa positif dan lensa cekung dapat disebut lensa negatif.

LENSA CEMBUNG

Lensa cembung merupakan salah satu contoh dari lensa tipis. Pada pembahasan sebelumnya dijelaskan bahwa lensa cembung atau biasa disebut lensa konveks adalah suatu lensa yang bagian tengahnya memiliki ketebalan yang lebih dibanding bagian tepinya. Berkas cahaya yang jatuh pada permukaan lensa dibiaskan ke arah yang berbeda-beda dikarenakan lensa memiliki permukaan yang melengkung. Hal ini mengakibatkan ketika meninggalkan lensa, berkas cahaya dapat mengumpul ke satu titik atau menyebar ke segala arah. Olehnya itu sangat bergantung pada kelengkungan permukaan lensa. Pada lensa cembung, sinar-sinar biasnya bersifat mengumpul sehingga lensa cembung dapat dinamakan lensa konvergen.

Penerapan lensa cembung dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari diantaranya:

1. kacamata rabun dekat
2. sebagai lup atau kaca pembesar
3. sebagai lensa objektif pada mikroskop
4. sebagai lensa objektif dan okuler pada teropong

Sinar-sinar Istimewa pada Lensa Cembung

Terdapat sinar-sinar istimewa pada lensa cembung sebagai berikut:

1. Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus aktif f1 di belakang lensa
2. Sinar yang datang melalui titik fokus pasif f1 di depan lensa akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama
3. Sinar yang datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa dibiaskan.

Melukis Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung

Dalam melukiskan pembentukan bayangan pada lensa cembung diperlukan minimal dua sinar istimewa. Langkah-langkahnya dapat diikuti sebagai berikut:

1. Memilih sebuah titik di atas benda, kemudian melukis dua sinar datang melalui titik tersebut menuju ke lensa cembung.
2. Setelah sinar-sinar datang mengenai lensa, selanjutnya membiaskan kedua sinar tersebut sesuai dengan kaidah istimewa lensa cembung.
3. Menandai titik perpotongan sinar-sinar bias sebagai tempat bayangan benda
4. Melukis bayangan pada titik perpotongan sinar-sinar bias tersebut.

Perhatikan gambar di bawah ini untuk lebih memahami langkah-langkah melukiskan bayangan pada lensa cembung: 

Persamaan Lensa Cembung

Seperti yang telah dipaparkan dipenjelasan sebelumnya pada Lensa, persamaan untuk mencari titik fokus dan perbesaran bayangan pada lensa sama halnya persamaan pada cermin. Untuk persamaan lensa gabungan yang merupakan sistem yang terdiri dari beberapa buah lensa yang saling berhimpit satu sama lain sehingga jarak diantara lensa-lensa dapat diabaikan. Pada lensa gabungan berlaku persamaan-persamaan berikut:

1/fg = 1/fi + 1/f2 + 1/f3 + ...

Pg = P1 + P2 + P3 + ...

Keterangan:

fg = Panjang fokus lensa gabungan

Pg = Kekuatan lensa gabungan

Contoh Soal Lensa Cembung

1. Sebuah lensa positif memiliki jarak titik fokus 20 cm. Tentukan letak bayangan, perbesaran, dan sifat bayangan dari sebuah benda yang diletakkan pada jarak 30 cm di depan lensa.

jawab:

Diketahui : f = 20 cm (lensa cembung)

s = 30 cm

Ditanyakan : s’, M dan sifat bayangan?

Penyelesaian:

1/s’ = 1/f – 1/s

= 1/20 – 1/30 = 3/60 – 2/60

= 1/60

s’ = 60 cm (di belakang lensa)

M = I-s’/sI = I-60/30I = -20

Sifat bayangan : nyata, terbalik dan diperbesar

2. Dua buah lensa tipis mempunyai panjang fokus masing – masing 20 cm dan -30 cm digabung secara berhimpit, hitunglah:

Panjang fokus lensa gabungan

Kekuatan lensa gabungan

jawab:

Diketahui: f1 = 20 cm, f2 = -30 cm

Ditanyakan : fg dan Pg ...... ?

Penyelesaian:

Panjang fokus lensa gabungan

1/fg = 1/20 – 1/30

= 3/60 – 2/60

= 1/60

fg = 60 cm

Kekuatan lensa gabungan

Pg = P1 + P2 = 100/f1 + 100/f2

= 100/20 – 100/30

= 3 – 2

= 1 dioptri

LENSA CEKUNG

Lensa cekung atau sering kita namai lensa konkaf memiliki ciri khas pada bagian tengahnya lebih tipis daripada bagian tepinya. Semakin ke tepi ketebalan lensa semakin bertambah. Jika sinar-sinar sejajar jatuh pada lensa cekung, maka sinar-sinar bias disebarkan seolah-olah berasal dari titik fokus lensa. Oleh karena itu, lensa cekung disebut pula sebagai lensa konvergen. Secara umum, manfaat lensa berfungsi membentuk bayangan cahaya, mengatur jarak fokus cahaya, alat bantu dalam kehidupan sehari-hari, dan sebagai alat bantu optik. Anda dapat menjumpai penerapan lensa cekung pada kacamata rabun jauh dan sebagai lensa okuler pada mikroskop.

Sinar-sinar Istimewa Lensa Cekung

sinar-sinar istimewa oleh sebuah benda yang dihasilkan pada cermin cekung yakni:

1. Sinar yang datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus pertama lensa.
2. Sinar yang menuju titik fokus kedua akan dibiaskan sejajar sumbu utama lensa.
3. Sinar yang datang melewati pusat lensa diteruskan tanpa dibiaskan.

Adapun diagram garis sinar-sinar istimewa di atas sebagai berikut:

Melukis Pembentukan Bayangan Pada Lensa Cekung

Seperti halnya lensa cembung, ketika melukiskan pembentukan bayangan pada lensa cekung juga dibutuhkan minimal dua buah sinar istimewa sesuai langkah-langkah berikut:

1. Memilih sebuah titik di atas benda dan melukis dua sinar datang melalui titik menuju ke lensa cekung.
2. Setelah sinar-sinar datang mengenai lensa, selanjutnya membiaskan keduanya sesuai dengan kaidah sinar istimewa untuk lensa cekung.
3. Menandai titik potong sinar-sinar bias tersebut atau perpanjangaannya sebagai tempat bayangan benda.
4. Melukis bayangan pada titik potong sinar-sinar bias tersebut atau perpanjangannya.

Perhatikan gambar di bawah ini untuk mengetahui langkah-langkah melukiskan bayangan pada sebuah lensa cekung dibawah ini:

Persamaan Pembuat Lensa

Berdasarkan paparan pada pembahasan yang lalu menyatakan bahwa sebuah lensa mempunyai dua permukaan yang salah satu atau keduanya merupakan permukaan lengkung. Pernyataan ini menjelaskan panjang fokus lensa (f) berhubungan dengan jari-jari kelengkungan lensa (R1 dan R2) dan indeks bias medium. Perhatikan gambar berikut ini:

Berdasarkan gambar, maka panjang fokus lensa dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

1/f = (n2/n1 - 1) (1/R1 + 1/R2)

Keterangan:

f = panjang fokus lensa

n2 = indeks bias lensa

n1 = indeks bias medium

R1 = jari-jari kelengkungan 1

R2 = jari-jari kelengkungan 2

Contoh Soal

Sebuah lensa plankonkaf memiliki panjang fokus 28 cm. Jika n udara = 1 dan lensa = 3/2, tentukan jari-jari kelengkungan permukaan cekung.

Jawab:

Diketahui : f = -28 cm (lensa cekung)

n udara = 1

n lensa = 3/2

Ditanyakan : R = ....... ?

Penyelesaian:

1/f = (n2/n1 - 1) (1/R1 + 1/R2)

1/-28 = (3/2/1 - 1) (1/R1 + 1/~)

1/-28 = 0,5/R1

R1 = -28 x 0,5 cm

= 14 cm

Jadi jari-jari permukaan cekungnya adalah 14 cm

Demikianlah uraian mengenai Lensa cembung dan cekung, semoga bermanfaat. Terima kasih telah berkunjung ke portal kami.