LENSA DAN PERALATAN OPTIK Definisi Lensa adalah material

LENSA DAN PERALATAN OPTIK

Definisi Lensa adalah material transparan (umumnya terbuat dari kaca atau plastik) yang memiliki dua permukaan ( salah satu atau keduanya memiliki permukaan melengkung) sehingga dapat membelokkan sinar yang melewatinya. Ada 2 jenis lensa yakni : lensa cembung dan lensa cekung. Ciri-ciri suatu lensa cembung : • bagian tengah lensa lebih tebal dibandingkan bagian tepinya. • bersifat mengumpulkan sinar. • titik fokusnya bernilai positif. Ciri-ciri lensa cekung : • bagian tengah lensa lebih tipis dibandingkan bagian tepinya. • bersifat menyebarkan sinar. • titik fokusnya bernilai negatif.

Contoh-contoh lensa cembung (1) (2) (3) (4) Lensa (1) disebut lensa cembung-cembung(bi-convex), Lensa (2) disebut lensa cembung-datar(convex-plano), Lensa (3) disebut lensa datar-cembung(plano-convex), dan Lensa (4) disebut lensa cembung-cekung(convex-concave).

Contoh-contoh lensa cekung : (5) (6) (7) (8) Lensa (5) disebut lensa cekung-cekung(bi-concave), Lensa (6) disebut lensa cekung-datar(concave-plano), Lensa (7) disebut lensa datar-cekung(plano-concave), dan Lensa (8) disebut lensa cekung-cembung(concaveconvex).

Bagian-Bagian Lensa selalu memiliki 2 permukaan. Permukaan lensa dapat berupa suatu busur lingkaran atau suatu bidang datar. Permukaan lensa yang berupa suatu busur lingkaran tentu saja mengikuti persamaan lingkaran dan memiliki radius kelengkungan (R). Bagian-bagian dari suatu lensa cembung-cembung Bagian-bagian suatu lensa : V : pusat lensa (vertex). R 1 : radius kelengkungan permukaan 1. R 2 : radius kelengkungan permukaan 2. C 1 : pusat kelengkungan permukaan 1. C 2 : pusat kelengkungan permukaan 2. F 1 : titik fokus 1. F 2 : titik fokus 2.

Lensa yang memiliki permukaan datar dianggap memiliki radius kelengkungan yang besarnya tak terhingga. Titik pusat permukaan tersebut berada di titik tak berhingga. Lensa cembung-datar seperti contoh di bawah ini memiliki R 2 yang besarnya tak berhingga. Lensa cembung-datar memiliki R 2 yang tak berhingga

Aturan dalam menentukan besarnya radius kelengkungan • Nilai radius kelengkungan suatu lensa dapat bernilai positif, negatif, atau tak berhingga. Berikut ini aturan untuk menentukan nilai radius kelengkungan (diasumsikan bahwa sinar datang dari arah kiri): • Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kanan vertex memiliki R positif. • Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kiri vertex memiliki R negatif. • Permukaan datar memiliki R tak berhingga.

Dengan aturan ini maka lensa cembung-cembung memiliki R 1 positif dan R 2 negatif; lensa cembung-datar memiliki R 1 positif dan R 2 tak berhingga. Lensa cekung di bawah ini memiliki R 1 negatif dan R 2 positif. Lensa cembung-datar memiliki R 1 negatif dan R 2 positif Bagaimana jika arah sinar diasumsikan dari arah kanan ?

Sifat-Sifat Lensa Cembung • Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar. Lensa cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut : • Sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa cembung melewati titik fokus. • Sinar-sinar yang datang dari titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama. • Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan tanpa mengalami pembiasan. Sifat-sifat di atas berlaku hanya bagi lensa tipis

Gambar 1. Sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa cembung melewati titik fokus

Gambar 2. Sinar-sinar yang berasal dari titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama

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

Titik Fokus Lensa Cembung Titik fokus lensa cembung dapat ditentukan dengan suatu rumus yang disebut rumus pembuat lensa (lens maker equation) seperti tertulis di samping ini : di mana : f = jarak titik fokus lensa cembung. n = indeks bias lensa. R 1= radius kelengkungan permukaan 1 lensa. R 2= radius kelengkungan permukaan 2 lensa. Cara menentukan nilai R 1 dan R 2 apakah positif atau negatif dapat dilihat pada aturan lensa. Berapapun nilai R 1 dan R 2 titik fokus dari lensa cembung selalu positif.

Contoh soal : Suatu lensa cembung-cembung memiliki indeks bias 1. 5, radius permukaan 1 (R 1) = 5 cm, dan radius permukaan 2 (R 2) = 5 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ? Jawab Karena lensa merupakan lensa cembung-cembung berarti R 1 bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex), sementara R 2 bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex). Dengan demikian

Suatu lensa cembung-datar memiliki indeks bias 1. 5, radius permukaan 1 (R 1) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ? Jawab Karena lensa merupakan lensa cembung-datar berarti R 1 bernilai positif (pusat kelengkungan ada di sebelah kanan vertex), sementara R 2 bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian

Suatu lensa datar-cembung memiliki indeks bias 1. 5, radius permukaan 2 (R 2) = 3 cm. Berapakah jarak titik fokus lensa ? Jawab Karena lensa merupakan lensa datar-cembung berarti R 2 bernilai negatif (pusat kelengkungan ada di sebelah kiri vertex), sementara R 1 bernilai tak terhingga (pusat kelengkungan ada di tak terhingga). Dengan demikian Perhatikan dari contoh-contoh di atas bahwa titik fokus lensa cembung selalu positif sekalipun nilai R 1 atau R 2 bisa positif atau negatif.

Kekuatan Lensa Cembung • Kekuatan lensa adalah besarnya ukuran suatu lensa membelokkan sinar yang datang 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 berikut: berikut

• Angka (1) pada gambar-gambar di atas menunjuk pada sinar utama (1) yakni sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama. Gambar (1) memiliki titik fokus paling panjang dan gambar (3) memiliki 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 dapat kita ambil kesimpulan bahwa lensa dengan jarak titik fokus kecil akan memberikan sudut bias yang besar atau dengan kata lain memiliki kekuatan yang besar. Sebaliknya lensa dengan jarak titik fokus besar akan memberikan 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 adalah ukuran besarnya sudut bias yang dihasilkan oleh lensa.

Contoh Soal • Dua buah lensa masing-masing memiliki jarak titik fokus 20 cm dan 30 cm. Manakah lensa yang memiliki kekuatan yang lebih besar ? Jawab • Karena lensa pertama memiliki jarak titik fokus yang lebih kecil maka lensa pertama yang memiliki kekuatan yang lebih besar

Rumus Kekuatan Lensa Rumus kekuatan lensa (berbanding terbalik dengan jarak titik fokus) adalah : f dalam satuan m, dan P dalam satuan dioptri.

Contoh Soal : • Suatu lensa cembung memiliki jarak titik fokus 50 cm, berapakah kekuatan lensa tersebut ? Jawab • f= 50 cm atau 0. 5 m. Dengan demikian • P=1/f • P= 1/0. 5 • P= 2 dioptri.

Aturan dalam menentukan besarnya radius kelengkungan • Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kanan vertex memiliki R positif. • Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kiri vertex memiliki R negatif. • Permukaan datar memiliki R tak berhingga. Jika sinar diasumsikan berasal dari kanan maka semua nilai-nilai di atas berkebalikan dengan asumsi sinar dari kiri.

Dengan aturan ini maka lensa cembung memiliki R 1 positif dan R 2 negatif; lensa cembung-datar memiliki R 1 positif dan R 2 tak berhingga. Lensa cekung-cekung memiliki R 1 negatif dan R 2 positif.

• Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip optik (cermin dan lensa) digolongkan sebagai alat optik.

MATA • Salah satu alat optik alamiah adalah mata. • Di dalam mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.

MATA Kemampuan mata untuk menyesuaikan diri terhadap objek yang dilihat dinamakan daya akomodasi mata.

Astigmatisma • Astigmatisma adalah sebuah gejala penyimpangan dalam pembentukkan bayangan pada lensa, hal ini disebabkan oleh cacat lensa yang tidak dapat memberikan gambaran/ bayangan garis vertikal dengan horizotal secara bersamaan. • cacat mata ini sering di sebut juga mata silinder.

Astigmatisma

Astigmatisma • Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek dari sinar pada bidang horisontal. http: //problem-fisika. blogspot. com/2009/03/astigmatisma-adalah-sebuah-gejala. html

Astigmatisme dikoreksi dengan lensa yang permukaannya berbentuk silinder

Kaca Pembesar (Lup) • Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung • Menggunakan lensa cembung

Kaca Pembesar (Lup) • Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum adalah • Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata tidak berakomodasi adalah • Dimana P = perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

Mikroskop • Sebuah mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung (lensa positif). • lensa yang dekat dengan objek (benda) lensa objektif • lensa yang dekat mata lensa okuler. • Jarak fokus lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa objektif.

Mikroskop • Perbesaran lensa objektif mikroskop • perbesaran lensa okuler mikroskop sama dengan perbesaran lup, yaitu sebagai berikut.

Teropong bintang • Teropong bintang disebut juga teropong astronomi. • terdiri dari 2 buah lensa cembung. • jarak fokus lensa obyektif lebih besar dari jarak fokus lensa okuler.

Dasar kerja • Obyek benda yang diamati berada di tempat yang jauh tak terhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yang sejajar. Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayangan yang bersifat nyata, diperkecil dan terbalik berada pada titik fokus. • Bayangan yang dibentuk lensa obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus lensa okuler.

• Teropong Bumi • Teropong bumi disebut juga teropong medan. Terdiri dari 3 buah lensa cembung yaitu lensa obyektif, lensa okuler dan lensa pembalik. • Teropong Prisma (binokuler) • Terdiri atas 2 pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa okuler) dan 2 pasang prisma kaca siku-siku samakaki

KAMERA

KAMERA DIGITAL “Film” kamera digital bernama: CCD dan CMOS CHARGE COUPLED DEVICE (CCD) COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTOR (CMOS). Kedua jenis alat semikonduktor ini berfungsi mengubah cahaya menjadi elektron.

• CCD adalah suatu alat pencitraan untuk menkonversikan cahaya menjadi arus elektrik yang proporsional (analog). • Sebuah CCD memiliki lapisan-lapisan filter yang membagi spektrum warna menjadi warna merah, hijau, biru agar bisa diproses secara digital oleh kamera.

periskop

Holografi adalah teknik yang memungkinkan cahaya dari suatu benda yang tersebar direkam dan kemudian direkonstruksi sehingga objek seolah-olah berada posisi yang relatif sama dengan media rekaman yang direkam. Hologram • menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan interferensi.

Aplikasi holografi • Holographic interferometry sudah banyak digunakan di industri manufaktur. Kegunaannya ialah untuk menginpeksi kerusakan atau kegagalan pada produk. Subjeknya ialah logam dan bahan nonlogam. Material ini digunakan untuk menguji adanya kemungkinan-kemungkinan kerusakan.

Aplikasi holografi Holographic optical element (HOE) dan DOE (Diffractive Optical Element) ü Sistem komunikasi dengan media optik ü CD (compact disk) (cakram kompak) ü Aplikasi-aplikasi arsitektural (seni bangunan) ü Finger print sensor (sensor sidik jari) ü Proses pengolahan informasi

Finger print sensor

Serat Optik ü merupakan suatu media transmisi cahaya yang dapat diaplikasikan sebagai sensor untuk pengukuran berbagai macam parameter fisis, misalnya pergeseran, suhu, tekanan, kelembaman, laju aliran fluida, laju rotasi, konsentrasi suatu zat, medan listrik, medan magnet dan masih banyak lagi yang lainnya. ü Dalam dunia tenologi sensor, serat optik banyak diaplikasikan dalam industri sebagai sistem kontrol sistem monitoring pada bahan deformasi bahan, strain, temperatur, tekanan dan berat benda yang bergerak

LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)