BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Kamera, mikroskop, teropong, teleskop, lup, dan lainnya merupakan peralatan optik yang dari tahun ke tahun semakin canggih dan alat-alat tersebut sudah tidak asing bagi kita. Kesemua alat tesebut menggunakan lensa yaitu zat optis yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung atau salah satu permukaannya datar.

Untuk mendapatkan hasil bayangan yang kita harapkan, kita harus mengetahui segala sesuatu mengenai lensa, seperti fokus dari lensa yang digunakan, jari-jari kelengkunagn bidang lensa, bentuk (jenis) lensa, indeks bias lensa dan lain-lain. Karena lensa adalah salah satu bagian terpenting dalam optik, maka perlu dikaji. Untuk itulah percobaan ini dilakukan.

I.2 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah :

a. Menentukan jarak titik api lensa.

b. Menentukan jari-jari kelengkungan bidang lensa.

c. Menentukan indeks bias lensa dan zat cair.

I.3 Permasalahan

Permasalahan yang akan dipecahkan dalam percobaan ini adalah :

a. Bagaimana menentukan jarak titik api lensa.

b. Bagaimana menghitung jari-jari kelengkungan kedua

bidang setiap lensa.

c. Bagaimana menghitung indeks bias lensa

d. Bagaimana menghitung indeks bias air

e. Menarik kesimpulan dari percobaan yang telah

dilakukan

I.4 Sistematika Laporan

Laporan ini disusun dengan menggunakan sistematika laporan sebagai berikut : Bab I yaitu Pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, tujuan percobaan, permasalahan, dan sistematika laporan. Bab II Dasar teori yang menjadi dasar atas dilaksanakannya percobaan ini, Bab III Peralatan dan Cara kerja. Bab IV berisi Analisa data dan Pembahasan. Dan Bab V Kesimpulan dari serangkaian percobaan yang kami laksanakan.

BAB II

DASAR TEORI

Cermin Datar

Ada tiga macam bentuk cermin, yaitu :

a. Cermin datar

b. Cermin cekung

c. Cermin cembung

Cermin datar merupakan cermin yang tidak memiliki jari-jari kelengkungan. Sifat bayangan yang dibentuk olehnya adalah :

1. Maya

2. Sama besar dengan bendanya

3. Tegak dan menghadap berlawanan arah terhadap bendanya.

4. Jarak benda terhadap cermin sama dengan jarak bayangan terhadap cermin.

Bayangan yang dibentuk pada cermin datar adalah maya, yaitu bayangan yang terjadi karena pertemuan perpanjangan sinar-sinar cahaya. Sinar cahaya adalah sinar yang terdapat di depan cermin sedangkan perpanjangan sinar cahaya yang dimaksud adalah menuju bagian belakang cermin. Pada cermin lengkung (cekung dan cembung ) ada bayangan yang sifatnya nyata, yaitu bayangan yang terjadi karena pertemuan langsung sinar-sinar cahaya (bukan perpanjangan) dan dapat ditangkap oleh layar. Pembentukan bayangan pada cermin datar dapat dilukiskan sebagai berikut :

1. lukis sinar pertama yang datang dari benda menuju cermin dan pantulkan ke mata sesuai hukum pemantulan yaitu sudut datang = sudut pantul.

2. lukis sinar kedua yang datang dari benda menuju ke cermin dan dipantulkan ke mata sesuai hukum pemantulan.

3. perpanjangan sinar pantul pertama dan sinar pantul kedua di belakang cermin akan berpotongan dan merupakan bayangan.

Gambar 1. Pembentukan bayangan pada cermin datar.

II.2 Lensa

Ada dua jenis lensa, yaitu lensa cembung dan lensa cekung. Pada lensa cembung (konveks) bagian tengahnya lebih tebal,mengumpulkan sinar (konvergen), memiliki tiga golongan yaitu cembung ganda (bikonveks), cembung datar (plankonveks), cembung cekung (konkaf-konveks). Pada lensa cekung (konkaf) yang bersifat memencarkan sinar (divergen) memiliki tiga golongan, yaitu bikonkaf, plankonkaf, dan konkaf-konveks.

bikonveks plankonveks konkaf-konveks bikonkaf plankonkaf konveks-konkaf

Gambar 2. Jenis lensa

Tiga sinar istimewa pada lensa cembung :

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif f₁.

2. Sinar datang melalui titik fokus pasif f₂ dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias.

f₂ O f₁

Gambar 3. Pembentukan bayangan pada lensa cembung

Bayangan yang dibentuk pada lensa cembung tergantung dari letak benda tersebut.

Ada beberapa kemungkinan sifat bayangan pada lensa cembung diantaranya :

1. Benda terletak antara O dan f2 bayangan yang dibentuk bersifat maya tegak diperbesar.

2. Benda terletak di R1 bayangan yang dibentuk bersifat nyata, terbalik dan sama besar.

3. Benda terletak di f1 bayangan di tak terhingga (sinar bia sejajar).

Tiga sinar istimewa pada lensa cekung :

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan-akan dari titik fokus aktif f₁.

2. Sinar datang seolah-olah menuju ke titik fokus pasif f₂ dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui pusat optik O diteruskan tanpa membias.

f₁ f₂

Gambar 4. Pembentukan bayangan pada lensa cekung

Bayangan yang dibentuk oleh lensa cekung bersifat maya, tegak, dan diperkecil.

Pada lensa berlaku persamaan-persamaan :

dengan s : jarak benda ke lensa

s’ : jarak bayangan ke lensa

f : fokus lensa

Apabila n adalah indeks bias lensa dan R₁, R₂ jari-jari kedua bidang lensa maka :

II.3. Pembiasan Cahaya

a. Hukum I Pembiasan

Menyatakan bahwa “sinar datang (i), sinar bias (r) , dan garis normal terletak pada satu bidang datar ”.

q_i

medium 1

medium 2

q_r

Gambar 5. Pembiasan

b. Indeks bias mutlak

Sekitar tahun 1591-1626, Snellius, ahli matematika dari Belanda menemukan persamaan untuk indeks bias mutlak n dari vakum (udara) menuju ke suatu medium tertentu, yaitu :

n : indek bias

v : kecepatan cahaya dalam medium

c : kecepatan cahaya dalam vakum

Maka indeks bias mutlak dapat dipandang sebagai suatu ukuran kemampuan medium itu untuk membelokkan cahaya. Semakin besar indeks bias suatu medium, maka semakin kuat membelokkan cahaya.

c. Indeks bias relatif

Apabila cahaya datang dari gelas menuju air dianggap ada lapisan udara di antaranya,sehingga berlaku persamaan :

n₁sin q_{i =}n₂ sin q_r

dimana : n₁ : indeks bias medium 1

q_i : sudut datang medium 1

n₂ : indeks bias medium 2

q_r : sudut bias medium 2

BAB III

PERALATAN DAN CARA KERJA

III.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

1. Lensa bikonveks 1 buah

2. Cermin datar 1 buah

3. Jarum berbentuk garpu 1 buah

4. Statis 1 buah

5. Air

III.2 Cara Kerja

Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

1. Menyusun peralatan seperti pada gambar 6.

2. Meletakkan ujung jarum pada sumbu optis lensa.

3. Meletakkan mata pada sumbu optis lensa dan menggeser jarum sehingga ujung jarum berimpit dengan bayangannya. Kemudian mencatat jarak antara ujung jarum dengan lensa. Hal ini dilakukan sebanyak 5 kali.

4. Membalik lensa dan mengerjakan langkah 1-3 (dibedakan antara bidang atas dan bidang bawah).

5. Mengulangi langkah 1-4 tetapi antara cermin datar dan lensa diberi cairan.

Gambar 6. Susunan peralatan percobaan

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisa Data

Ralat Mutlak :

Ralat Nisbi :

Keseksamaan : K = 100% -I

1. Lensa + cermin

Sisi atas.

no	f₁	f₁-f_1rata	(f₁-f_1rata)²
1.	0,5	-0,2	0,04
2.	0,6	-0,1	0,01
3.	0,9	0,2	0,04
4.	0,7	0	0
5.	0,8	0,1	0,01
	0,7		0,1

Tabel 1. Ralat f₁ pada percobaan lensa + cermin

Ralat mutlak (D) : 0,0707

Ralat Nisbi (I) : 10,1 %

Keseksamaan (K) : 89,9 %

Jadi harga pengukuran = (0,7 ± 0,0707) cm

Sisi bawah

no	f₁	f₁-f_1rata	(f₁-f_1rata)²
1.	0,6	-0,12	0,0144
2.	0,9	0,18	0,0324
3.	0,8	0,08	0,0064
4.	0,7	0,02	0,0004
5.	0,6	-0,12	0,0144
	0,72		0,068

Tabel 2. Ralat f₂ pada percobaan lensa + cermin

Ralat mutlak (D) : 0,058

Ralat Nisbi (I) : 8,09%

Keseksamaan (K) : 91,91%

Jadi harga pengukuran = (0,72 ± 0,058) cm

2. Lensa

Sisi atas

no	p₁	p₁-p_1rata	(p₁-p_1rata)²
1.	1,4	-0,06	0,0036
2.	1,5	0,04	0,0016
3.	1,5	0,04	0,0016
4.	1,4	-0,06	0,0036
5.	1,5	0,04	0,0016
	1,46		0,012

Tabel 3. Ralat p₁ pada percobaan lensa

Ralat mutlak (D) : 0,024

Ralat Nisbi (I) : 1,6 %

Keseksamaan (K) : 98,4 %

Jadi harga pengukuran = (1,46 ± 0,024) cm

Sisi bawah

no	p₂	p₂-p_2rata	(p₂-p_2rata)²
1.	1,7	-0,18	0,0324
2.	1,8	-0,08	0,0064
3.	2,1	0,22	0,0484
4.	2	0,12	0,0144
5.	1,8	0,08	0,0064
	1,88		0,108

Tabel 4. Ralat p₂ pada percobaan lensa

Ralat mutlak (D) : 0,073

Ralat Nisbi (I) : 3,9 %

Keseksamaan (K) : 96,1 %

Jadi harga pengukuran = (1,88 ± 0,073) cm

3 Lensa + cermin + cairan

Sisi atas

No	f₁	f₁-f_1rata	(f₁-f_1rata)²
1.	21,5	0,24	0,0576
2.	21,6	0,34	0,1156
3.	20,8	-0,46	0,2116
4.	21,4	0,14	0,0144
5.	21	-0,26	0,0676
	21,26		0,4668

Tabel 5. Ralat f₁ pada percobaan lensa + cermin + air

Ralat mutlak (D) : 0,152

Ralat Nisbi (I) : 0,71 %

Keseksamaan (K) : 99,29 %

Jadi harga pengukuran = (21,26 ± 0,152) cm

Sisi bawah

No	f₂	f₂-f_2rata	(f₂-f_2rata)²
1.	21,7	0,66	0,4356
2.	20,7	-0,34	0,1156
3.	21,2	0,16	0,0256
4.	20,4	0,36	0,1296
5.	21,2	0,16	0,0256
	21,04		0,732

Tabel 6. Ralat f₂ pada percobaan lensa + cermin + air

Ralat mutlak (D) : 0,191

Ralat Nisbi (I) : 0,9%

Keseksamaan (K) : 99,1 %

Jadi harga pengukuran = (21,04 ± 0,191) cm

IV.2 Pembahasan

1. Jari-jari kelengkungan lensa didapat dengan cara sebagai berikut :

A. Jari-jari kelengkungan lensa sisi atas ( R₁ )

Untuk menghitung R₁, dicari terlebih dulu f dan p₁. Dimana f didapat dari persamaan sebagai berikut :

f =

= 0,7 + 0,72

= 0,71

* Jadi f = 0,71 cm

Dan jarak lensa- jarum ( p₁ ) adalah :

p₁ = ( 1,46 ± 0,024 ) cm

Sehingga R₁ dihitung dengan persamaan :

R₁ =

R₁= 1,484 . 0,71

1,484 – 0,71

= 1,36

* Jadi didapatkan R₁ = 1,36 cm.

B. Jari-jari kelengkungan lensa sisi bawah ( R₂ )

Untuk menghitung R₂, dicari terlebih dulu f dan p₂. Dimana f didapatkan :

f = 0,71 cm

Dan jarak lensa-jarum ( p₂ ) adalah :

p₂ = ( 1,88 ± 0,073) cm

Sehingga R₂ didapatkan :

R₂ = 1,335

1,17

= 1,14

* Jadi didapatkan R₂ = 1,14 cm

2. Indeks bias lensa ( n )

Indek bias lensa didapatkan dengan persamaan sebagai berikut :

n =

= 0,71 ( 1,46 + 1,88 ) – 1,46 . 1,88

0,71 ( 1,46 + 1,88 ) – 2. 1,46 . 1,88

= 0,11

* Jadi didapatkan indeks bias lensa ( n ) = 0,11

3. Indeks bias air ( n’ )

Untuk mendapatkan indek bias air, dicari terlebih dulu f dengan persamaan :

f₁’ = ( 21,6 ± 0,04 ) cm

f₂’ = ( 21,8 + 0,01 ) cm

f’ =

= 21,26 + 21,04

= 21,15

* Jadi f’ = 21,15 cm

Indek bias air didapat dengan persamaan :

n’ =

n’ = 0,71 ( 21,26 – 21,15 )

21,15( 1,46 – 0,71 )

= 0,005

* Jadi indeks bias air ( n’ ) = 0,005

Dari perhitungan yang telah dilakukan untuk menentukan fokus , jari-jari kelengkungan lensa, indeks bias lensa , dan indeks bias air ternyata didapatkan hasil yang berbeda. Kedua sisi lensa mempunyai nilai yang agak berbeda dari faktor- faktor tersebut. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh :

a. Kekurang telitian praktikan .

b. Keterbatasan panca indera dalam menentukan berimpitnya jarum dengan bayangannya di lensa.

c. Pembulatan dalam perhitungan.

Untuk indeks bias lensa didapatkan harga n = 0,11. Sedangkan nilai indeks bias air yang sebenarnya 1,33 ternyata diperoleh nilai n’ yang tidak mendekati harga indek bias air yang sesungguhnya, yaitu= 0,005.

Pembentukan Bayangan :

1. Percobaan I (Lensa + Cermin Datar)