Pengertian, Rumus, Contoh Soal, dan Sifat Bayangan pada Lensa Cembung

By | September 26, 2017

Pada halaman ini, idschool(dot)net akan menyampaikan materi tentang lensa cembung yang meliputi sifat bayangan lensa cembung, sinar istimewa lensa cembung, pengertian lensa cembung, dan rumus yang dapat digunakan untuk menyelesaikan berbagai jenis soal pada lensa cembung. Pada akhir pembahasan juga akan diberikan contoh soal tentang lensa cembung yang disertai dengan pembahasannya. Jadi, simak pembahasan mengenai lensa cembung dengan baik sampai bagian akhir ya…

Lensa merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua bidang yang berupa bidang lengkung. Kemampuan yang dimiliki lensa adalah mampu membiaskan cahaya. Lensa dibedakan menjadi dua yaitu lensa cekung dang lensa cembung. Pada pembahasan kali ini, akan dijelaskan mengenai pengertian, rumus, contoh soal, dan sifat bayangan lensa cembung. Selain itu, juga memuat materi tentang 3 (tiga) sinar istimewa lensa cembung.

Pada halaman ini, perhatian kita akan fokus pada lensa cembung. Sedangkan pembahasan mengenai materi lensa cekung dapat dilihat di sini.

Lensa cembung biasa disebut dengan lensa konveks yang memiliki bentuk lebih tebal pada bagian tengah dibandingkan bagian pinggir atau tepi. Berkas cahaya yang jatuh di permukaan lensa cembung akan dibiaskan pada satu titik (mengumpulkan cahaya). Sifat lensa cembung yang mampu mengumpulkan cahaya disebut dengan konvergen. Bentuk lensa cembung dibagi menjadi tiga, yaitu bikonveks, plan konveks, dan konkaf konveks. Perhatikan bentuk lensa cembung pada gambar di bawah.


 

Kemampuan lensa cembung yang dapat mengumpulkan cahaya (konvergen) membuat lensa cembung dimanfaatkan pada berbagai alat optik. Contoh alat optik yang memanfaatkan lensa cembung adalah lup, mikroskop, teropong bintang, kamera, periskop, proyektor, dan lain sebagainya.

Berkas sinar yang datang pada lensa cembung dapat datang dari dua arah yang berbeda. Hal ini membuat lensa cembung memiliki 2 titik fokus. Bagian depan lensa cembung berguna sebagai tempat datangnya sinar. Bagian belakang lensa cembung berguna sebagai titik fokus yang sejati. Pembagian ruang pada lensa cembung dapat dilihat pada gambar berikut.

Lensa Cembung

 
Baca juga: Sifat-sifat cahaya dalam kehidupan sehari-hari

Seperti pada jenis cermin atau lensa lainnya, lensa cembung juga memiliki karakteristik. Karakteristik lensa cembung dapat dilihat pada daftar di bawah.
 
Karakteristik Lensa Cembung:

  1.   Konvergen (mengumpulkan cahaya).
  2.   Fokusnya bernilai positif.
  3.   Sifat bayangan tergantung letak benda.

 

Sinar Istimewa Lensa Cembung

Cahaya yang mengenai lensa cembung akan diteruskan dengan jalannya sendiri. Jalannya sinar yang mengenai suatu lensa cembung disebut sinar istimewa lensa cembung. Terdapat 3 (tiga) sinar istimewa lensa cembung. Ketiga sinar istimewa lensa cembung dapat dilihat pada daftar di bawah.

  1.   Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui fokus di belakang lensa.
    Sifat Lensa Cembung dan Cekung dalam Pembentukan Bayangan
  2.   Sinar datang melaluiu fokus di depan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.
     
    Sinar Istimewa Lensa Cembung
  3.   Sinar datang melalui pusat lensa, arahnya tidak berubah.
     
    Materi Lensa Cembung dan Cekung

 

Proses Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung

Pembahasan sinar istimewa di atas berguna untuk menentukan bayangan benda pada sebuah lensa cembung. Proses pembentukan bayangan pada lensa cembung melibatkan 2 (dua) sinar istimewa lensa cembung. Untuk mempermudah pemahaman sobat idschool mengenai proses pembentukan bayangan pada lensa cembung yang akan disajikan dalam contoh proses pembentukan bayangan pada lensa cembung di bawah.

Sebuah benda diletakkan di antara f dan 2f di depan lensa cembung. Contoh pembentukan bayangan pada lensa dapat dilihat pada langkah-langkah di bawah.

Simak proses pembentukan bayangan pada lensa cembung pada langkah-langkah di bawah.
 
Langkah 1: Berkas sinar mengenai benda sejajar sumbu utama dibiaskan melalui fokus.
 
Sifat Lensa Cembung dan Cekung dalam Pembentukan Bayangan
 
Langkah 2: Berkas sinar mengenai benda melalui fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.
 
Sifat Bayangan pada Lensa Cembung
 
Langkah 3: Gambar bayangan yang dihasilakan diperoleh dari perpotongan dua berkas sinar pada langkah 1 dan langkah 2.
 

 

Proses pembentukan bayangan pada lensa cembung sudah selesai. Dengan melihat hasil bayangan yang diperoleh, kita dapat menentukan sifat bayangan lensa cembung. Berdasarkan contoh di atas, bayangan benda yang dihasilkan memiliki sifat nyata, terbalik, dan diperbesar.

Sifat bayangan pada lensa cembung tidak selalu sama. Bayangan yang dihasilkan pada lensa cembung bergantung pada letak bendanya. Kumpulan hasil bayangan benda yang dihasilkan pada lensa cembung pada beberapa ruang dapat dilihat pada pembahasan berikut.

  1. Bayangan yang akan terbentuk jika jarak benda lebih kecil dari jarak fokus (s < f) adalah maya, tegak, dan diperbesar.
     
    Sifat bayangan lensa cembung
     
  2. Bayangan yang akan terbentuk jika jarak benda sama dengan jarak fokus (s = f) adalah nyata, tegak, diperbesar, dan bayangan berada pada jauh tak berhingga.
     
    Sifat Bayangan pada Lensa Cembung
     
  3. Bayangan yang akan terbentuk jika benda berada di antara f dan 2f adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.
     

     
  4. Bayangan yang akan terbentuk jika benda berada pada 2f (s = 2f) adalah nyata, terbalik, dan sama besar.
     
    Sifat Bayangan Lensa Cembung
     
  5. Bayangan yang akan terbentuk jika benda berada lebih besar dari 2f (s > 2f) adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
     
    Sifat Lensa Cembung dalam Pembentukan Bayangan
     
  6.  
     

    Persamaan pada Lensa Cembung

    Pembahasan selanjutnya adalah persamaan pada lensa cembung. Pembahasan yang akan diberikan meliputi rumus jarak fokus, jarak benda, dan jarak bayangan. Selain itu, juga akan disampaikan rumus perbesaran bayangan dan rumus menentukan kekuatan lensa cembung.

    Rumus jarak fokus pada lensa cekung:
    Ingat! Lensa Cembung: nilai fokusnya positif (+)

        \[ \frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'} \]

    Atau

        \[ f =  \frac{s \cdot s'}{s + s'} \]

    Keterangan:
    f    = jarak fokus lensa (cm)
    s    = jarak benda terhadap lensa (cm)
    s’    = jarak bayangan terhadap lensa (cm)

     
    Rumus Perbesaran Bayangan (M) pada Lensa Cembung:

        \[ M = \left| \frac{s'}{s} \right| \]

    Atau

        \[ M = \left| \frac{h'}{h} \right| \]

    Keterangan:
    M    = perbesaran bayangan
    s    = jarak benda terhadap lensa (cm)
    s’   = jarak bayangan terhadap lensa (cm)
    h    = tinggi benda (cm)
    h’    = tinggi bayangan (cm)
     
    Rumus Kekuatan Lensa (P):

        \[ P = \frac{100}{f} \]

     
    Keterangan:
    P     = kekuatan lensa (D atau dioptri)
    f     = jarak fokus lensa (cm)
     
     

    Contoh Soal dan Pembahasan

    Contoh Soal Jarak Fokus Lensa Cembung (SOAL UN IPA FISIKA 2016)
    Perhatikan data hasil percobaan penentuan jarak fokus dari lensa cembung berikut!
     
    Contoh Soal Lensa Cembung
     
    Pernyataan yang tepat berdasarkan data di atas adalah ….
    A.     Jarak fokus lensa R paling besar.
    B.     Jarak fokus lensa S paling kecil.
    C.     Jarak fokus lensa P lebih besar daripada lensa R.
    D.     Jarak fokus lensa R dan S sama.
     
    Pembahasan:
    Rumus mencari jarak fokus:

        \[ \frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'} \]

     
    Rumus mencari jarak fokus lensa P:

        \[ \frac{1}{f_{P}} = \frac{1}{12} + \frac{1}{18} \]

        \[ \frac{1}{f_{P}} = \frac{3 + 2}{36} \]

        \[ \frac{1}{f_{P}} = \frac{5}{36} \]

        \[ f_{P} = \frac{36}{5} = 7,2 \; cm \]

     
    Rumus mencari jarak fokus lensa Q:

        \[ \frac{1}{f_{Q}} = \frac{1}{12} + \frac{1}{6} \]

        \[ \frac{1}{f_{Q}} = \frac{1 + 2}{12} \]

        \[ \frac{1}{f_{Q}} = \frac{3}{12} \]

        \[ f_{Q} = \frac{12}{3} = 4 \; cm \]

     
    Rumus mencari jarak fokus lensa R:

        \[ \frac{1}{f_{R}} = \frac{1}{12} + \frac{1}{12} \]

        \[ \frac{1}{f_{R}} = \frac{1 + 1}{12} \]

        \[ \frac{1}{f_{R}} = \frac{2}{12} \]

        \[ f_{R} = \frac{12}{2} = 6 \; cm \]

     
    Rumus mencari jarak fokus lensa S:

        \[ \frac{1}{f_{S}} = \frac{1}{12} + \frac{1}{10} \]

        \[ \frac{1}{f_{S}} = \frac{10 + 12}{120} \]

        \[ \frac{1}{f_{S}} = \frac{22}{120} \]

        \[ f_{S} = \frac{120}{22} = 5,45 \; cm \]

     
    Jadi, urutan panjang fokus lensa dari yang terkecil adalah Q, S, R, P. Jarak fokus lensa Plebih besar dari lensa Q.
    Jawaban: C
     
    Sekian pembahasan mengenai lenca cembung yang menyoroti masalah sifat bayangan lensa cembung dan sinar istimewa lensa cembung. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!