PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1

PERCOBAAN O1

RUMUS-RUMUS LENSA

I. MAKSUD

1. Menentukan jarak fokus lensa tunggal dan gabungan.

2. Mengenal cacat bayangan.

3. Mengurangi cacat bayangan dengan diafragma.

II. ALAT-ALAT

1. Bangku optik

2. Celah sebagai benda (berupa anak panah)

3. Layar

4. Lampu (2 macam)

5. Lensa positif kuat (++) dan lemah (+)

6. Lensa negatif (-)

7. Diafragma

8. Mistar gulung

III. TEORI

1. Menentukan Jarak fokus Lensa Positif

A.

Gambar 1

Sebuah benda (PQ) diletakkan di depan lensa positif, dan bayangan (P’ Q’) yang

terbentuk di belakang lensa dapat diamati pada sebuah layar. Jika m perbesaran

bayangan, maka:

..................................................................................(1)

Jadi jarak fokus lensa f dapat ditentukan dari persamaan:

.........................................................................................(2)

B. Cara Lain untuk Menetukan Jarak Fokus f Lensa Positif adalah Dengan

Cara Bessel (Lihat Gambar 2)

Gambar 2

Pada suatu jarak layar dan benda yang tetap dapat diperoleh bayangan yang

diperbesar dan diperkecil hanya dengan menggeser kedudukan lensa saja. Maka

jarak fokus adalah:

......................................................................................(3)

dengan:

f = jarak fokus lensa

L = jarak benda ke layar (tetap)

e = jarak antara dua kedudukan lensa saat bayangan diperbesar dan

diperkecil.

Pada keadaan tersebut berlaku dan .

2. Menentukan Jarak Fokus Lensa Negatif

Lensa negatif hanya dapat membentuk bayangan nyata dari benda maya, untuk ini

dipegunakan lensa positif untuk membentuk bayangan nyata. Bayangan nyata pada

layar yang dibentuk oleh lensa positif dipakai sebagai benda maya terhadap lensa

negatif. Jarak lensa negatif ke layar mula-mula ini merupakan jarak benda s. Jika

kemudian layar digeser maka akan terbentuk bayangan nyata lagi pada layar. Jarak

layar terakhir ini ke lensa negatif merupakan jarak bayangan s’.

Jarak fokusnya dapat ditentukan dengan persamaan:

....................................................................................(4)

Gambar 3

3. Jarak Fokus Lensa Gabungan

Untuk lensa gabungan berlaku:

...............................................................................(5)

Jadi bila f” dan diketahui, maka dapat dihitung, dengan asumsi bahwa tidak

ada celah di antara kedua lensa.

TUGAS PENDAHULUAN

1. Dari gambar berikut ini, tentukan:

s (jarak benda)

s’ (jarak bayangan)

A’ (posisi bayangan akhir)

a. Bayangan yang dihasilkan yaitu

bayangan yang nyata, terbalik, dan diperbesar.

b. Bayangan yang dihasilkan yaitu

bayangan yang maya, tegak, dan diperkecil.

c. Bayangan yang dihasilkan yaitu

bayangan yang nyata, tegak, dan diperbesar.

d. Bayangan yang dihasilkan yaitu

bayangan yang maya, terbalik, dan diperkecil.

2. Apa yang dimaksud dengan:

a) Jarak benda (s) berharga positif.

Merupakan jarak antara benda nyata dengan lensa dimana benda berada di depan

lensa.

b) Jarak bayangan (s’) berharga positif.

Merupakan jarak bayangan nyata dengan lensa dimana bayangan berada di

belakang lensa.

c) Jarak fokus (f) berharga positif.

Merupakan jarak fokus dari lensa cembung.

d) Benda maya.

Merupakan benda yang berada di belakang lensa.

e) Bayangan maya.

Merupakan bayangan yang berapa di depan lensa.

3. Pada percobaan untuk menentukan jarak fokus lensa negatif

(baca petunjuk). Didapat data sebagai berikut:

Keterangan: A = tempat benda

B = lensa positif kuat

C = lensa negatif

D = bayangan yang dibentuk oleh lensa positif kuat tanpa lensa

negatif

E = bayangan yang dibentuk oleh lensa negatif

Dari data-data tersebut, tentukan:

a) jarak benda untuk lensa positif kuat A-B

b) jarak bayangan untuk lensa positif kuat B-D

c) jarak benda untuk lensa negatif A-C

d) jarak bayangan untuk lensa negatif C-E

Mengapa harus mempergunakan lensa positif terlebih dahulu?

Jawab:

Lensa positif dipergunakan untuk menghasilkan bayangan nyata.

4. Gambarkan jalannya sinar untuk soal no.3, sehingga terjadi

bayangan pada layar di E.

Jawab:

5. Sesuai percobaan 1.a, tuliskan hubungan antara jarak

bayangan dan perbesaran. Bila digambar gambar s’ terhadap m, bentuk apa yang

akan diperoleh dan bagaimana jarak fokus lensa dapat ditentukan dari grafik

tersebut?

Jawab:

6. Buktikan rumus (2) dan (3).

Jawab:

Rumus (2):

.....................(terbukti)

Rumus (3):

..........(1)

..............(2)

.................(terbukti)

7. Syarat apakah yang harus dipilih untuk harga L, pada rumus

Bessel (3) di atas (dalam hubungannya dengan jarak fokus lensa).

Jawab:

Jarak layar dan benda (harga L) minimal 50 cm.

8. Buktikan rumus lensa gabungan (rumus 5).

Jawab:

-

9. Apakah yang dimaksud dengan aberasi kromatis, aberasi

speris dan astigmatisme.

Jawab:

Aberasi kromatis merupakan cacat bayangan yang diakibatkan oleh

perbedaan indeks bias.

Aberasi speris merupakan cacat bayangan yang diakibatkan oleh

ketidaksempurnaan permukaan lensa.

Astigmatisme merupakan cacat bayangan yang diakibatkan oleh

ketidaksejajaran sinar datang dengan sumbu utama lensa.

IV. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

A. Menentukan fokus lensa positif dengan daya pembesarannya

1. Susunlah pada bangku optik berturut-turut celah bercahaya, lensa positif

dan layar.

2. Aturlah lensa dan layar sehingga dapat diperoleh bayangan yang nyata,

jelas dan diperbesar pada layar.

3. Catatlah jarak benda ke lensa (dalam tabel).

4. Catat pula jarak lensa ke layar pada saat itu.

5. Lakukan ini beberapa kali untuk jarak benda ke layar yang berlainan.

123456789

10

Jarak benda Jarak bayangan Perbesaran m = s'/s

No ss '' ss

B. Menentukan fokus lensa positif dengan rumus Bessel

1. Susunlah seperti A-1 di atas.

2. Aturlah jarak layar dan benda pada suatu jarak tertentu (ingat

persyaratan) dan geserlah lensa sehingga didapat bayangan yang diperbesar

(kedudukan I). Catat jarak lensa dan layar.

3. Geser lensa ke arah layar, maka akan terjadi bayangan yang diperkecil

(kedudukan II). Catat jarak lensa dan layar untuk kedudukan ini.

4. Catat pula jarak benda ke layar (semua dalam tabel).

5. Ulangi percobaan ini beberapa kali.

123456

NoJarak bayangan

diperbesarJarak bayangan

diperkecilJarak layar

'1'1 ss '2'2 ss LL

C. Menentukan jarak fokus lensa gabungan

1. Rapatkan/tempelkan lensa positif kuat dan lemah sehingga dapat

dianggap sebuah lensa saja.

2. Lakukan pengukuran seperti pada percobaan V-A.

D. Menentukan jarak fokus lensa negatif

1. Susunlah pada bangku optik benda celah, lensa positif kuat dan layar.

Atur layar sehingga didapat bayangan diperbesar, nyata dan jelas.

2. Sisipkanlah lensa negatif antara layar dan lensa positif. Kedudukan lensa

positif tetap. Catat kedudukan lensa negatif terhadap layar (s).

3. Aturlah layar untuk memperoleh bayangan sejati lagi. Catat kedudukan

lensa negatif dan layar (s’).

4. Ulangi percobaan ini beberapa kali.

123456789

10

NoJarak benda Jarak bayangan

ss '' ss

E. Cacat bayangan

1. Sebagai benda ambil celah bulat dan terangi dengan lampu. Buatlah

bayangannya dengan bantuan lensa positif kuat.

2. Kemudian geser layar mendekati benda perlahan-lahan dan amati warna

tepi bayangan celah tersebut, sekali lagi geser layar menjauhi benda dan amati

warna tepi bayangannya.

3. Catatlah kedudukan lensa dan layar untuk kedudukan warna-warna

tertentu yang berbeda (terutama merah dan biru).

4. Ulangi langkah 1 di atas, dan gambarkan bentuk bayangannya.

5. Serongkan bidang lensa terhadap poros utama, dan gambarkan kembali

bentuk bayangannya sekarang.

6. Ulangi percobaan 4 dan 5 dengan menggeser-geserkan layar menjauhi

dan mendekati lensa.

7. Ulangi langkah 1 s/d 5 tetapi mempergunakan diafragma (penyekat

berkas cahaya). Catat perbedannya.

8. Ganti bola lampu gelas bening.

Jarak Bayangan Gambar Keterangan

V. HASIL PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

A. DATA PENGAMATAN

a) Menentukan Fokus Lensa Positif Dengan Daya Pembesarannya

No s (cm) s' (cm) m = (s'/s)1 27 42 1,5562 26,5 43,3 1,6343 25 47,3 1,8924 24 50,5 2,1045 24,5 49,5 2,020

b) Menentukan Fokus Lensa Positif Dengan Rumus Bessel

No s1' (cm) s2' (cm) L (cm)1 38 13,5 502 37 13,5 503 37,5 13,5 504 37,5 14 505 37,5 13,5 50

c) Menentukan Jarak Fokus Lensa Gabungan

No s (cm) s' (cm)1 7,1 232 6,9 28,23 6,6 32,54 6,5 345 6,3 36,2

d) Menentukan Jarak Fokus Lensa Negatif

No s (cm) s' (cm)1 36,8 22,52 37,5 21,83 36,7 22,24 38,5 215 36,5 22,5

B. PENGOLAHAN DATA

a) Menentukan Fokus Lensa Positif Dengan Daya Pembesarannya

Perhitungan:

=(1,556 0,005)

No m = (s'/s)  

1 1,556 0,005 (1,556 0,005)

2 1,634 0,005 (1,634 0,005)

3 1,892 0,006 (1,892 0,006)

4 2,104 0,006 (2,104 0,006)

5 2,020 0,006 (2,020 0,006)

Perhitungan:

cm

cm

=(1,644 0,005)x10

No f (cm) (cm)  

1 16,435 0,05

(1,644 0,005)x10

2 16,439 0,05

(1,644 0,005)x10

3 16,355 0,05

(1,636 0,005)x10

4 16,268 0,05

(1,627 0,005)x10

5 16,389 0,05

(1,639 0,005)x10

cm

cm

cm

Grafik s’ terhadap 1+m

b) Menentukan Fokus Lensa Positif Dengan Rumus Bessel

Perhitungan:

cm

cm

=(2,450 0,010).10

No e  

1 24,500 0,100 (2,450 0,010).10

2 23,500 0,100 (2,350 0,010) .10

3 24,000 0,100 (2,400 0,010) .10

4 23,500 0,100 (2,350 0,010) .10

5 24,000 0,100 (2,400 0,010) .10

Perhitungan:

cm

cm

= (9,50 0,04)

No  

1 9,499 0,040 (9,50 0,04)

2 9,739 0,039 (9,739 0,039)

3 9,620 0,039 (9,620 0,039)

4 9,739 0,039 (9,739 0,039)

5 9,620 0,039 (9,620 0,039)

cm

= (9,60 0,05)

c) Menentukan Jarak Fokus Lensa Gabungan

Perhitungan:

= (3,239 0,030)

No m = (s'/s)  

1 3,239 0,030 (3,239 0,030)

2 4,087 0,037 (4,087 0,037)

3 4,924 0,045 (4,92 0,05)

4 5,231 0,048 (5,23 0,05)

5 5,746 0,054 (5,75 0,05)

Perhitungan:

cm

cm

= (5,43 0,05)

Nof’’(cm) (cm)  

1 5,425 0,05 (5,43 0,05)

2 5,544 0,05 (5,54 0,05)

3 5,486 0,05 (5,49 0,05)

4 5,457 0,05 (5,46 0,05)

5 5,366 0,05 (5,37 0,05)

cm

cm

cm

d) Menentukan Jarak Fokus Lensa Negatif

Perhitungan:

= (6,110 0,020)

No m = (s'/s)  

1 0,611 0,002 (6,110 0,020)

2 0,581 0,002 (5,810 0,020)

3 0,605 0,002 (6,050 0,020)

4 0,545 0,002 (5,450 0,020)

5 0,616 0,002 (6,160 0,020)

Perhitungan:

cm

cm

= (1,396 0,005)

No f (cm) (cm)  

1 13,963 0,05 (1,396 0,005)

2 13,786 0,05 (1,379 0,005)

3 13,833 0,05 (1,383 0,005)

4 13,588 0,05 (1,359 0,005)

5 13,919 0,05 (1,392 0,005)

cm

cm

cm

IX. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Gambarkanlah susunan benda lensa dan layar untuk semua percobaan yang

saudara lakukan.

Jawab:

Menentukan fokus lensa positif dengan daya pembesarannya

(Percobaan A)

Menentukan fokus lensa positif dengan rumus Bessel (Percobaan B)

Menentukan jarak fokus lensa gabungan (Percobaan C)

Menentukan jarak fokus lensa negatif (Percobaan D)

Keterangan:

A = Benda

B = lensa positif lemah

C = layar

D = Lensa positif kuat

E = Lensa negatif

2. Hitung jarak titik api lensa positif kuat secara grafik, dari

persamaan (2).

Jawab:

Terdapat pada pengolahan data.

3. Hitung pula dengan rumus Bessel.

Jawab:

Terdapat pada pengolahan data.

4. Terangkan cara mana yang paling baik.

Jawab:

Cara yang paling baik yaitu dengan cara Bessel karena pengukuran jarak

antara lensa dan bayangan dilakukan dengan dua cara yaitu jarak bayangan

diperkecil dan diperbesar, selain itu pengukuran juga dilakukan secara

berulang.

5. Hitung jarak titik api lensa gabungan, kemudian hitung jarak

titik api lensa positif lemah.

Jawab:

Terdapat pada pengolahan data.

6. Kesalahan apa yang mungkin terjadi di sini?

Jawab:

Kesalahan yang mungkin terjadi seperti :

a. adanya celah antar dua lensa

b. kesalahan paralaks

7. Hitung jarak titik api lensa negatif dan gambarkan arah

jalannya berkas cahaya dari benda sampai bayangan akhir.

Jawab:

Terdapat pada pengolahan data.

8. Bagaimanakah hasil pengamatan cacat bayangan pada

percobaan E-3. Apa kesimpulan saudara mengenai indeks bias lensa tersebut?

Jawab:

Dari hasil pengamatan dapat disimpulkan bahwa pada percobaan E-3 terjadi

cacat bayangan aberasi kromatis yang disebabkan oleh perbedaan indeks

bias.

9. Bagaimanakah hasil pengamatan cacat bayangan berikutnya

(E-5 dan E-6). Apa kesimpulan saudara.

Jawab:

Berdasarkan pengamatan, bayangan yang dihasilan tidak sempurna sehingga

dapat disimpulkan terjadi cacat bayangan pada percobaan.

10. Bagaimanakah hasilnya setelah mempergunakan diafragma.

Apa kesimpulan saudara?

Jawab:

Seharusnya setelah menggunakan diafragma, cacat bayangan yang terjadi

dapat dikurangi, karena diagfrakma berfungsi untuk mengurangi cacat

bayangan pada aberasi kromatis dengan cara memfokuskan cahaya yang

datang.

VI. DAFTAR PUSTAKA

2. Tyler. Edward Arnold, “A Laboratory Manual of Physics”,

1967.

3. Sears-Zemansky, “Collage Physics”, Add. Wesley, 1960.