Praktikum Lensa-Fisika Industri

PRAKTIKUM FISIKA DASAR

                Lensa atau kanta adalah sebuah alat untuk mengumpulkan atau menyebarkan cahaya, biasanya dibentuk dari sepotong gelas yang dibentuk. Alat sejenis digunakan dengan jenis lain dari radiasi elektromagnetik juga disebut lensa, misalnya, sebuah lensa gelombang mikro dapat dibuat dari "paraffin wax".

Lensa paling awal tercatat di Yunani Kuno, dengan sandiwara Aristophanes The Clouds (424 SM) menyebutkan sebuah gelas-pembakar (sebuah lensa konveks digunakan untuk memfokuskan cahaya matahari untuk menciptakan api).

Tulisan Pliny the Elder (23-79) juga menunjukan bahwa gelas-pembakar juga dikenal Kekaisaran Roma, dan disebut juga apa yang kemungkinan adalah sebuah penggunaan pertama dari lensa pembetul: Nero juga diketahui menonton gladiator melalui sebuah emerald berbentuk-konkave (kemungkinan untuk memperbaiki myopia).

Seneca the Younger (3 SM - 65) menjelaskan efek pembesaran dari sebuah gelas bulat yang diisi oleh air. Matematikawan muslim berkebangsaan Arab Alhazen (Abu Ali al-Hasan Ibn Al-Haitham), (965-1038) menulis teori optikal pertama dan utama yang menjelaskan bahwa lensa di mata manusia membentuk sebuah gambar di retina. Penyebaran penggunaan lensa tidak terjadi sampai penemuan kaca mata, mungkin di Italia pada 1280-an.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1     LATAR BELAKANG

Titik fokus suatu lup menentukan perbesaran yang dihasilkan, oleh karena itu titik fokusnya adalah besaran yang perlu diketahui (lihat juga dibawah). Dalam penggunaan sehari-hari jarak titik fokus dari sebuah lup dapat ditentukan dengan percobaan sederhana cahaya dapat dikumpulkan di satu titik yang berjarak tertentu dari lensa lup. Apabila cahaya mencapai tingkat energi yang tinggi maka kertas, serpih kayu, atau lainnya dapat terbakar ketika diletakkan di bawah lup tersebut. Dalam hal ini cahaya dikumpulkan di sebuah titik yang disebut titik fokus atau titik api yang sifatnya maya atau semu bukan nyata atau di belakang lensa tersebut.

1.2    TUJUAN PERCOBAAN

Laporan akhir pratikum yang membahas tentang berpa jarak titik foku sebuah lensa, disusun dengan maksud dan tujuan sebagai berikut:

1.         Memberikan penjelasan mengenai sistematika dan tata cara pengambilan data pada praktikum percobaan lensa.

2.         Memberikan pemaparan mengenai analisa data percobaan dengan pengaplikasian beberapa jenis rumus yang diduga terkait dengan penentuan harga dan grafik lensa.

3.        Menjabarkan secara lebih spesifik mengenai definisi dan aplikasi dari titik fokus dan kuat lensa pada kegiatan sehari - hari terkait hubungannya dengan lensa.

Memberitahukan hubungan pertambahan massa dengan nilai y = bx + a melalui grafik garis (line chart).

1.3    PERMASALAHAN

       

Percobaan lensa dilakukan karena adanya pertanyaan mengenai

1.       Hubungan antara pertambahan massa dengan nilai y = bx + a yang akan di analisa melalui grafik.

2.       Harga titik fokus malalui perhitungan secara statis.

3.      Harga kekuatan pada lensa

4.      Definisi dari titik fokus dan kekuatan lensa.

1 

1.1 

1.2 

1.3 

1.4   SISTEMATIKA LAPORAN

Laporan ini terdiri dari lima bab secara garis besar dan berisi tentang percobaan penentuan modulus elastisitas dari batang kayu, untuk lebih jelasnya maka susunan laporan adalah sebagai berikut. Bab I Pendahuluan yang di dalamnya berisi tentang latar belakang, tujuan percobaan, permasalahan, sistematika laporan praktikum. Bab II Dasar Teori merupakan penjelasan dan ulasan singkat tentang teori dasar yang mendasari kegiatan percobaan yang dilakukan. Bab III Cara Kerja dan Peralatan, dalam bab ini menerangkan tentang tata urutan kerja yang dilakukan dalam melaksanakan kegiatan praktikum serta pengenalan peralatan yang diperlukan dalam melakukan praktikum. Bab IV Analisa Data dan Pembahasan, dalam praktikum tentunya kita akan memperoleh data-data sehingga perlu adanya penganalisaan lebih lanjut karena tidak sempurnanya alat ukur, ketidaktepatan cara mengukur, tidak sempurnanya alat indera dan lain-lain. Dengan memperhitungkan ralat-ralat dari data yang diperoleh dalam melakukan praktikum agar mendapatkan data yang mempunyai ketelitian yang sesuai. Bab V Kesimpulan, memberikan kesimpulan dari kegiatan praktikum yang dilakukan.

BAB II

DASAR  TEORI

2                 

2.1                Lensa Sederhana

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang bias dengan minimal satu permukaan tersebut merupakan bidang lengkung. Beberapa bentuk standar dari lensa ditunjukkan pada gambar.

Keterangan : Bentuk standar lensa: (a) lensa positif dan (b) lensa negatif.

Dalam pembahasan tentang lensa, dikenal apa yang dinamakan titik fokus pertama (F1) dan titik fokus kedua (F2). Titik fokus pertama merupakan titik benda pada sumbu utama yang bayangannya berada di tempat yang sangat jauh (tak hingga), sedangkan titik fokus kedua adalah titik bayangan pada sumbu utama dari benda yang letaknya sangat jauh (tak hingga) seperti diilustrasikan pada gambar berikut:

                Lensa memiliki kemiripan dengan cermin yang memilki permukaan lengkung. Baik lensa maupun cermin mengenal istilah : jejari kelengkungan, aperture, dan titik fokus. Bahan lensa berindeks bias n dan berada di udara yang berindeks bias 1, maka panjang focus lensa (f) memenuhi persamaan

R₁ = jari-jari permukaan pertama lensa.

R₂ = jari-jari permukaan kedua lensa. 

N  = indeks bias bahan lensa.

                Panjang focus lensa juga dapat pula ditentukan dari jarak benda ke lensa (o) dan jarak bayangan ke lensa (b), dalam persamaan

                Selain itu, lensa juga memiliki daya lensa yang bersatuan dioptri atau D. Untuk panjang focus (f) dalam meter, maka daya lensa (P) dalam dioptri dipenuhi dengan kaitan

Lensa sederhana : hubungan antara jarak benda, bayangan dan fokus lensa tipis memenuhi persamaan :

Rumus 1 :

Dimana : S   = jarak benda terhadap lensa

                    S’ = jarak bayangan terhadap lensa

                    F  = jarak fokus

     BENDA

                                                   R₂

                                                                                                                F₂

                                                  

                                                   F₁                                                           R₂                            BAYANGAN

                                                    S                                                                      S’

2.2              Lensa Gabungan

Lensa gabungan adalah susunan sederhana dengan sumbu-sumbu Utama saling berimpit. Pada gambar dibawah terlukis lensa gabungan yang terdisi dari dua lensa tipis. Untuk harga S₁ yang terhingga letak bayangan yang terjadi steah cahaya memalui lensa ditentukan dengan menggunakan rumus :

Pada lensa kedua :

Jarak fokus lensa gabungan ditentukan oleh :

S₁   =  jarak benda terhadap lensa 1.

F₁   =  jarak fokus lensa 1.

S’₁  = jarak bayangan karena lensa 1, diukur terhadap lensa 1.

S₂   = jarak bayangan karena lensa 1, diukur terhadap lensa 2 berfungsi   benda lensa 2.

F₂  = jarak fokus lensa 2.

D   = jarak antara lensa dan lensa 2.

F  = jarak fokus lensa gabungan.

BAB III

PERALATAN DAN CARA KERJA

3.1    ALAT DAN BAHAN

·         Bohlam sebagai sumber cahaya

·         Lensa positif dan negtif yang berada di bangku optic

·         Lensa positif yang berada di tengah layar

·         Mika bergaris sebagai benda

·         Papan dari kayu sebagai tabir atau layar

·         Penggaris

3.2  SUSUNAN ALAT

L     : Lampu                                            OB : Obyek                      BO : Bangku Optik

Lpp : Lensa Positif dan layar       LP  : Lensa Positif       LN : Lensa Negatif

P       : Layar                                              B    : Jarak Bayangan ke lensa

O      : Jarak Benda ke Lensa

3.3  CARA KERJA

Tata laksana Percobaan

·         Menentukan Panjang Fokus Lensa Positif

1,  Alat dirangkai seperti skema diatas

2. o diatur dan b diukur. Nilai b diambil ketika layar paling tajam

3. o divariasikan dan nilai b dicatat pada setiap variasi o

·         Menentukan Panjang Fokus Lensa Negatif

1,  Alat dirangkai seperti skema diatas

2. o diatur dan b diukur. Nilai b diambil ketika layar paling tajam

3. o divariasikan dan nilai b dicatat pada setiap variasi o

BAB IV

ANALISIS DATA

Berikut ini data-data yang diperoleh dari percobaan yang dilakukan.

Dengan percobaan yang kami lakukan maka telah diketahui :

Percobaan I (Lensa Cembung, +)

NO	S + S’	S	S’	X (S + S’)	Y (S.S’)	X.Y	X2
1	30	6,6	23,4	30	154,44	4633,2	900
2	35	6,4	28,6	35	183,04	6406,4	1225
3	40	6,1	33,9	40	206,79	8271,6	1600
4	45	6,0	39	45	234	10530	2025
5	50	5,9	44,1	50	260,19	13009,5	2500
S				200	1038,46	207692	40000

S             =  Jarak benda terhadap Lensa

S’            =  Jarak Lensa terhadap bayangan

Percobaan II (Lensa Gabungan)

Jarak keseluruhan Lensa Gabungan (S+S’) = 50 cm

NO	S1	S2	d	S1’	S2’
1	7,2	20	12,8	42,8	30

Keterangan :

S             =  Jarak benda terhadap Lensa 1

S₂            =  20 cm sudah ditentukan (Jarak benda terhadap Lensa 2)

d             =  Jarak kedua Lensa

S₁’           =  Jarak Lensa 1 terhadap bayangan

S₂’          =  Jarak Lensa 2 terhadap bayangan

Penggambaran grafik menggunakan regresi linear sebagai berikut :

Misalkan persamaan garis  y = bx + a, koefisien-koefisien b dan a dapat ditentukan:

      dan    

b  =                  a =  

b  =                                 a =  

b  =                                                                          a =      

b  =    5,192                                                                              a  = 0,012

maka persamaan garisnya adalah : y = bx + a

y = 5,192x + 0,012

BAB V

TUGAS AKHIR

1.       Buatlah grafik antara S.S’ terhadap S+S’ dan hitung jarak fokusnya dan kuat lensanya !

2.       Hitunglah jarak fokus lensa negatif serta kekuatan lensanya !

3.      Hitung indeks bias lensa masing – masing lensa !

4.      Berilah kesimpulan dari percobaan yang dilakukan !

JAWAB :

1.       Grafik antara S.S’ dengan S+S’

Grafik : Hasil Data Pengukuran

Jarak titik fokus lensa :

 +  =      atau     f = 

f₁ =  = 5,148                                                f₂ =  = 5,229

f₃ =  = 5,169                                                f₄ =  = 5,2

f₅ =  = 5,204               

Besar kuat lensa :

P =

P₁ =  = 0,194                                                        P₂ =  = 0,191

P₃ =  = 0,193                                                        P₄ =  = 0,192

P₅ =  = 0,192

2.       Jarak Fokus Lensa Negatif dan Kekuatan Lensanya

Lensa

S₁ = 7,2 S₂ =  20                d = 12,8               S₁’ =  42,8          S₂’ =  30

                       

    =

   =

f₁    = 0,86 cm

                       

    =

   =

f₁    = 12,04 cm

          =

          =

          =

          = 104,1

Kekuatan lensa

P =

   =  = 0,0096

3.      Indeks Bias Lensa

Indeks bias tidak dapat dihitung karena pada saat percobaan jari-jari lensa tidak diketahui.

4.      Kesimpulan :

1.       Jarak dari benda ke lensa (S₊) selalu sama walaupun jarak dari benda ke layar S₊ + S₊’ di perbesar.

2.       Jarak dari lensa ke benda (S₊’) selalu berubah.

3.      Dalam pengukuran jarak keadaan bayangan harus terlihat jelas dan nyata.

BAB VI

KESIMPULAN

1.       Jarak dari benda ke lensa (S₊) selalu sama walaupun jarak dari benda ke layar S₊ + S₊’ di perbesar.

2.       Jarak dari lensa ke benda (S₊’) selalu berubah.

3.      Dalam pengukuran jarak keadaan bayangan harus terlihat jelas dan nyata.

4.      Penambahan lensa juga mempengaruhi titik fokus lensa. Maka untuk alat mukroskop, tropong bintang, dan lain-lain diperlukan lebih dari satu lensa.

5.      Tetapi ada kekurang pada penambahan lensa tersebut yaitu kekurang jelasnya bayangan yang dihasilkan.

 Sumber:

Praktikum Fisika Industri-Rudini Mulya (Industrial Engineering2010)