LAPORAN PRAKTIKUMGELOMBANG DAN OPTIKLKM 09 - Jarak Fokus Lensa

Oleh:Kelompok 81. Eka Yuliati120306542172. Nur Istiqomah Mardhotillah120306542193. Pungky Dilaka Putri12030654240Pendidikan IPA 2012 B

PRODI PENDIDIKAN IPAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI SURABAYA2015

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan denga judul Jarak Fokus Lensa yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh jarak benda (sumber cahaya) pada lensa positif terhadap bayangan yang dihasilkan dan mengetahui pengaruh jarak benda (sumber cahaya) pada lensa positif terhadap bayangan yang dihasilkan. Variabel yang digunakan untuk menentukan jarak fokus lensa positif, variabel manipulasi adalah jarak benda ke lensa positif (S), variabel kontrol adalah letak atau posisi lensa, dan variabel respon adalah bayangan yang dihasilkan (S). Sedangkan variabel yang digunakan untuk menentukan jarak fokus lensa negatif, variabel manipulasi adalah jarak benda ke lensa negatif (S(-)), variabel kontrol adalah jarak antara lensa positif dan negatif (d), dan variabel respon adalah jarak bayangan yang dihasilkan (S(+)). Metode yang digunakan dalam menentukan jarak lensa positif yaitu meletakkan sumber cahaya, lensa dan layar sesuai dengan rancangan percobaan, kemudian menggeser layar hingga mendapatkan gambar bayangan yang paling jelas. Sedangkan metode yang digunakan dalam menentukan jarak lensa negatif yaitu meletakkan sumber cahaya, lensa positif dan lensa negatif serta layar sesuai dengan rancangan percobaan, kemudian menggeser layar hingga mendapatkan gambar bayangan yang paling jelas, dan mengukur jarak antara lensa positif dan lensa negatif (d) dan jarak bayangan pada lensa positif (S(+)) dan mencatat hasilnya. Dalam hal ini nilai f(+) telah diperoleh dari percobaan pertama. Mengulangi langkah diatas dengan mengubah jarak benda (s) sebanyak 5 kali. Dari percobaan diperoleh nilai jarak fokus lensa positif sebesar (10,7 0,092) cm dengan taraf ketelitian 99,15%. Dan jarak fokus lensa negatif sebesar (4,690,698) cm dengan taraf ketelitian 85,2%. Hal ini tidak sesuai dengan teori bahwa pada setiap percobaan jarak fokus lensa positif maupun lensa negatif sedikit berbeda. Ketidakpastian yang diperoleh untuk jarak lensa positif adalah 0,8% dan untuk jarak lensa negatif adalah 14,8% yang keduanya disebabkan oleh pengamat yang kurang teliti dan ruangan yang terang.Kata Kunci: lensa, jarak benda, jarak bayangan.

BAB IPENDAHULUAN

A. Latar BelakangLensa adalah benda bening yang tembus cahaya dengan bentuk permukaannnya merupakan garis sferis. Garis hubung antara pusat lengkungan kedua permukaan disebut sumbu utama. Bayangan yang dibuat oleh permukaan pertama merupakan benda untuk permukaan kedua. Permukaan kedua akan membuat bayangan akhir. Lensa dibedakan menjadi dua macam, lensa tebal dan lensa tipis.Lensa dipelajari karena sangat dekat dengan kehidupan sehari-hari. Lensa dapat membantu kita beraktifitas maupun dengan pekerjaan yang terutama berhubunngan dengan optik. Contoh sederhana dan mudah dari aplikasi lensa ialah pada kaca mata. Selain kaca mata, alat optik lain yang tak luput dari penerapan lensa yaitu mikroskop, teropong, lup, dan banyak lagi yang lain. Dalam alat tersebut terdapat lensa yaitu lensa positif (cembung) yang digunakan untuk penderita rabun jauh (miopi) dan lensa negatif (cekung) yang digunakan oleh penderita rabun dekat (hipermetropi). Selain itu kita juga kurang paham bagaimana lensa cembung dan lensa cekung tersebut membentuk bayangan, dan juga sifat-sifat bayangan yang terbentuk dari lensa tersebut sehingga dapat ditentukan jarak fokus dari lensa cembung dan lensa cekung.Berdasarkan hal tersebut maka dilakukan percobaan dengan judul Jarak Fokus Lensa. Dengan dilakukan percobaan tersebut diharapkan kita dapat mengetahui bagaimana pengaruh jarak benda (sumber cahaya) pada lensa positif dan lensa negatif terhadap bayangan yang dihasilkan

B. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas, dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut:1. Bagaimana pengaruh jarak benda (sumber cahaya) pada lensa positif terhadap bayangan yang dihasilkan?1. Bagaimana pengaruh jarak benda (sumber cahaya) pada lensa negatif terhadap bayangan yang dihasilkan?

C. TujuanTujuan praktikum ini adalah sebagai berikut:1.Mengetahui pengaruh jarak benda (sumber cahaya) pada lensa positif terhadap bayangan yang dihasilkan2.Mengetahui pengaruh jarak benda (sumber cahaya) pada lensa negatif terhadap bayangan yang dihasilkan

D. HipotesisHipotesis praktikum ini adalah sebagai berikut:1. Semakin besar nilai jarak lensa terhadap lensa, maka hasil bayangan yang terbentuk akan semakin kecil (nyata, terbalik, diperkecil).2. Semakin besar jarak antara lensa dan layar, maka hasil bayangannya akan semakin besar, namun gambar bayangan akan semakin pudar.

BAB IIKAJIAN TEORI

Alat optik sederhana yang paling penting tentu saja adalah lensa tipis. Lensa dapat disebut sebagai sebuah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan yang salah satu diantara keduanya lengkung. Lensa tipis adalah lensa yang ketebalannya dapat diabaikan. Lensa tipis biasanya berbentuk lingkaran , dan kedua permukaannya melengkung, kedua permukaan biasanya berbentuk cekung atau cembuang. Beberapa jenis ditunjukkan pada gambar 2.1 dalam bentuk penampang melintangnya. Keutamaan lensa ialah karea ia membentuk bayangan benda.

Gambar 1. Bentuk Bentuk Lensa

Bila indeks bias lensa lebih besar dari indeks bias medium di sekitarnya, maka dalam medium tersebut : a. Lensa tipis pada gambar 6.(a), (b) dan (c) bersifat mengumpulkan berkas sinar, oleh sebab itu disebut sebagai lensa konvergen atau lensa positif.b. Lensa tipis pada gambar 6.(d), (e) dan (f) bersifat menyebarkan berkas sinar, oleh sebab itu disebut sebagai lensa divergen atau lensa negatif.Dengan pengertian sinar-sinar paraksial dan sinar-sinar istimewa seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, pembentukan bayangan pada lensa tipis dapat digambarkan dengan lintasan-lintasan seperti tersebut di bawah ini. 1. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui atau seolah-olah berasal dari titik fokus kedua lensa.

Gambar 2. Lukisan sinar istimewa

2. Sinar datang datang yang berasal dari atau menuju titik fokus pertama lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

Gambar 3. Lukisan sinar istimewa

3. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui atau seolah-olah berasal dari titik fokus lensa positif atau lensa negatif.

Gambar 4. Lukisan sinar istimewa

Dengan menggunakan lintasan sinar-sinar istimewa yang telah disebutkan di atas, maka pembentukan bayangan oleh sebuah lensa tipis memenuhi persamaan

dan perbesaran bayangannya memenuhi persamaan: dengan f jarak fokus lensa, S jerak benda, S jaarak bayangan, R1 jari kelengkungan permukaan pertama lensa, R2 jari kelengkungan permukaan kedua lensa, m perbesaran bayangan, y tinggi benda dan y tinggi bayangan. Titik fokus merupakan titik bayangan untuk benda pada jarak takterhingga pada sumbu utama. Berarti titik fokus lensa bisa ditemukan dengan menentukan titik dimana berkas-berkas cahaya matahari (atau benda jatuh lainnya) dibentukmenjadi bayangan yang tajam. Jarak titik fokus ke lenda disebut jarak fokus (f).

A. Menentukan fokus lensa positifJika benda didepan lensa posistif, bayangan dapat diterima layar, maka disebut bayangan tersebut bayangan nyata (lihat gambar 3). Untuk memperoleh baynagan yang tajam dilayar, lensa atau layar dapat digeser-geser sedemikian hingga bayangan tersebut diterima dengan jelas.

B. Menentukan fokus lensa negatifIlustrasi pembentukan bayangan dapat dilihat seperti gambar 6 dengan banyangan lensa negatif dianggap benda oleh lensa positif, sehingga dari rumus untuk lensa positif berlaku:

Gambar 5. Penentuan f pada lensa cembung

Gambar 6 . penentuan f pada lensa cekung

Dari persamaan 2, s(-) dapat dihitung , selanjutnya untuk lensa negatif berlaku,

Dari persamaan 3, dapat diperoleh nilai f(-).

BAB IIIMETODE PENELITIAN

A. Alat dan Bahan1. Lensa positif1 buah2. Lensa negatif1 buah3. Layar1 buah4. Penggaris1 buah5. Ray box atau sumber cahaya1 set

B. Rancangan Percobaan1. Menentukan jarak fokus lensa positif

f(+)SSGambar (1)2. Menentukan jarak fokus lensa negatif (-) (+)

S(-)S(-)dS(+)Gambar (2)

C. Variabel dan Definisi Operasional Variabel1. Menentukan jarak fokus lensa positifa. Variabel Manipulasi: Jarak benda (sumber cahaya) ke lensa positif (S(-)).Definisi operasional : Jarak benda terhadap lensa positif yakni sebesar 15 cm, 20 cm, 25 cm,30cm, dan 35 cm.b. Variabel Kontrol : Letak atau posisi lensaDefinisi Operasional: Membuat tetap posisi lensa pada rancangan percobaan c. Variabel Terikat : Jarak bayangan yang dihasilkan (S).Definisi Operasional : Jarak hasil bayangan yang terlihat paling jelas terhadap lensa positif2. Menentukan jarak fokus lensa negatifa. Variabel Manipulasi: Jarak benda (sumber cahaya) ke lensa negatif (S(-)).Definisi operasional : Jarak benda terhadap lensa positif yakni sebesar 20 cm, 25 cm, 30 cm,35 cm, dan 40 cm.b. Variabel Kontrol : jarak lensa negatif dengan lensa positifDefinisi Operasional : Membuat tetap jarak lensa negatif dengan lensa positif yakni sebesar 20 cm (D)c. Variabel Terikat : Jarak bayangan yang dihasilkan (S).Definisi Operasional : Jarak hasil bayangan yang terlihat paling jelas

D. Langkah Percobaan1. Menentukan jarak fokus lensa positifa. Menyusun alat dan bahan sesuai rancangan percobaan (gambar 1)b. Menentukan jarak sumber cahaya ke lensa positifc. Mengggeser-geser layar untuk mendapatkan gambar bayangan yang paling jelas.d. Mengukur dan mencatat jarak bayangan (S) pada layar terhadap lensae. Mengulangi langkah diatas dengan mengubah jarak benda (sumber cahaya) ke lensa.

2. Menentukan jarak fokus lensa negatifa. Menyusun alat dan bahan sesuai dengan rancangan percobaan (gambar 2)b. Menentukan jarak adatar lensa positif dan negatif (d)c. Menentukan jarak sumber cahaya ke lensa negatif (s(-))d. Mengggeser-geser layar untuk mendapatkan gambar bayangan yang paling jelas.e. Mengukur dan mencatat jarak bayangan (s(+)) f. Mengulangi langkah diatas dengan mengubah jarak benda.

BAB IVDATA DAN ANALISIS

A. DataTabel 1. Hasil pengamatan jarak fokus lensa positifPercobaan keS-(S0,1)cmS'(+)(S'(+)0,1)cmHarga f(+)

11541,511,02

2202410,91

3251910,79

43016,510,64

5351510,5

Tabel 2. Hasil pengamatan jarak fokus lensa negatifPercobaan keS-(S0,1)cmD(D0,1)cmS(+)'(S'(+)0,1)cmHarga S'(-)Harga f(-)

1202017,53,332,85

22520174,283,65

3302016,55,384,56

43520166,675,60

5402015,58,26,80

B. Analisis1. Lensa positif Pada percobaan menentukan jarak fokus lensa positif kami menggunakan jarak benda ke lensa dengan selisih 5 cm dengan lima kali percobaan (sebagai variabel manipulasi) dan mendapatkan 5 harga fokus f(+). Untuk mengetahui nilai fokus, kami menggunakan persamaan Maka diperoleh jarak fokus lensa positif sebesar :

Tabel 3. Harga fokus lensa positifPercobaan keHarga f(+)

111,02

210,91

310,79

410,64

510,5

Dari tabel diatas terlihat bahwa nilai f(+) yang didapat dari setiap percobaan mengalami sedikit perbedaan. Hal ini berbeda dengan teori yang ada. Seharusnya nilai f yang di dapat haruslah sama besar. Karena nilai f bergantung pada kelengkungan lensa. Sehingga jika lensa yang kita gunakan dalam percobaan satu macam, maka nilai f haruslah sama atau tidak berubah. Dalam percobaan ini diperoleh nilai f sebesar (10,7 0,092) cm.Berdasarkan data yang telah kami peroleh dalam percobaan ke dua yakni pada lensa negatif dengan mengubah jarak benda selisih 5 cm. Secara berkala didapatkan nilai jarak bayangan yang semakin kecil. Apabila jarak benda semakin besar maka jarak bayanagn semakin kecil dan dengan menggunakan persamaan dapat dicari harga jarak fokusnya, namun pada percobaan ini kami menggunakan nilai fokus sebesar 10 cm. Sedangkan untuk menentukan besarnya nilai jarak fokus lensa negatif, menggunakan persamaan:

Dari persamaan tersebut barulah dapat diperoleh besarnya nilai jarak fokus pada lensa negatif, dari hasil perhitungan diperoleh nilai f(-) sebagai berikut:Tabel 4. Harga fokus lensa negatifPercobaan keHarga f(-)

12,85

23,65

34,56

45,60

56,80

Berdasarkan tabel diatas, terlihat bahwa nilai f(-) yang diperoleh pada setiap percobaan mengalami sedikit perbedaan. Dalam percobaan ini kami memperoleh nilai f(-) sebesar (4,690,698) cm. Pada saat percobaan,bayangan yang terbentuk adalah nyata (dapat ditangkap oleh layar). Hal ini sesuai dengan yaitu sifat lensa positif yang mengumpulkan cahaya sehingga bayangan yang terbentuk adalah nyata. Berdasarkan tabel yang terlihat bahwa jarak bayangan relatif mendekati nilai yang sama. Hal ini juga dikarenakan manipulasi jarak benda yang terlalu kecil (selisish nilai s dalam setiap manipulasi sebesar 5 cm) sehingga jarak bayangan yang terlihat tidak begitu signifikan.

C. DiskusiDari hasil percobaan yang telah kami lakukan, diperoleh nilai jarak fokus lensa positif sebesar(10,7 0,092) cm dengan taraf ketelitian 99,15%. Dan jarak fokus lensa negatif sebesar (4,690,698) cm dengan taraf ketelitian 85,2%. Data yang diperoleh pada lensa positif sesuai dengan kajian teori yang menunjukkan bahwa jarak bayangan yang terbentuk berbanding terbalik denganjarak benda. Semakin besar jarak benda dari titik pusat optik semakin kecil jarak bayangan yang terbentuk. Jadi dapat diketahui bahwa jarakfokus lensa adalah berbeda dengan fokus. Karena jarak fokus lensa adalah jarak bayangan ketika mencapai bentuk yang paling jelas.Berdasarkan data pengamatan yang kami peroleh bayangan yang terbentuk dari sumber cahaya yang melewati lensa positif dapat ditangkap oleh layar. Hal ini sesuai dengan teori dimana lensa positif bersifat mengumpulkan cahaya sehingga bayangan yang terbentuk adalah nyata. Namun berkebalikan dengan sifat lensa negatif yang cenderung menyebarkan cahaya sehingga bayangan tidak dapat ditangkap oleh layar.Oleh sebab itu dibutuhkan lensa positif dalam percobaan menentukan fokus lensa negatif untuk mendapatkan bayangan yang nyata. Lensa negatif yang bersifat menyebarkan sinar (divergen), yaitu sinar sejajar sumbu utama lensa sibiaskan seolah-olah berasal titik fokus lensa. Sedangkan lensa positif bersifat mengumpulkan sinar (konvergen), yaitu sinar sejajar sumbu utama lensa dibiaskan menuju titik fokus lensa. Sehingga agar jarak titik fokus tidak terlalu jauh maka digunakan lensa positif untuk memperpendek jarak fokus negatif.Berdasarkan hasil percobaan yang kami dapatkan bahwa pada setiap percobaan jarak fokus lensa positif maupun lensa negatif sedikit berbeda. Hal ini berbeda dengan teori yang ada. Akan tetapi dalam percobaan yang telah kami lakukan, kami memperoleh hasil yang sedikit berbeda disetiap percobaan. Hal ini dikarenakan kesulitan kami dalam menentukan bayangan yang paling tajam pada layar dan kurang cermatnya praktikan dalam mengukur jarak bayangan. Selain itu pada percobaan ini dilakukan dalam keadaan terang sehingga kejelasan bayangan yang terbentuk kurang akurat.Pada tabel 2, saat menentukan jarak fokus lensa negatif hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori. Hal ini disebabkan karena jarak yang kita gunakan berbeda dengan jarak yang kita gunakan pada tabel 1. Seharusnya kita menggunakan jarak yang sama antara tabel 1 dan tabel 2, sehingga dapat diperoleh nilai f yang sama sebesar 10cm.

BAB VPENUTUP

A. KesimpulanDari percobaan yang telah kami lakukan, dapat disimpulkan bahwa jarak fokus pada lensa positif dan negatif dapat ditentukan jika jarak bayangan dan jarak benda diketahui. Namun dalam menentukan fokus lensa negatif dibutuhkan bantuan lensa posotif. Hal ini disebabkan karena sifat lensa negatif yang menghamburkan cahaya dan bayangan yang terbentuk berada didepan lensa. Jadi, lensa positif berfungsi untuk mengumpulkan berkan cahaya dan membentuk bayangan agar dapat di tangkap oleh layar. Selain itu faktor yang mempengaruhi penentuan bayangan yang tajam yaitu percobaan yang dilakukan dalam ruangan yang terang serta mata pengamatan yang kurang cermat dalam menentukan bayangan yang tajam. Diperoleh fokus lensa yang tidak sama dikarenakan pengamat yang tidak sama waktu melakukan pengamatan.

B. Sarankan Pada percobaan jarak fokus lensa, seharusnya dalam menentukan kejelasan bayangan yang ditangkap layar dilakukan pada ruangan yang gelap dan lebih teliti dalam menentukan bayangan yang tajam sehingga hasil yang diperoleh akan lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

David Halliday and Resnick, Physicpart 2, John Wiley & sons.1978.Giancoli, D.C. 2004. Physic, Princiles with Application New Jersey: Prentice-Hall.Nursiah, Sobad. 2014. Laporan Praktikum Fisika Dasar. (Online),(https://nursiahsobad.wordpress.com/2014/05/25/sister-unej-ac-id/, diakses pada 14 Maret 2015).Rahmawati, Lilis Indah. 2014. Laporan Menentukan Fokus Lensa. (Online),(http://lilisindahrahmawati.blogspot.com/2014/05/laporan-menentukan-fokus-lensa.html, diakses pada 14 Maret 2015). Tippler, Paul. 2004. Physics for Scientist and Engneers: Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics (5thed,ed). W.H. Freeman.

LAMPIRAN PERHITUNGAN

A. Lensa Positif

Percobaan 2 cmPercobaan 1 cmPercobaan 3 cm

Percobaan 5 cmPercobaan 4 cm

Percobaan keHarga f(+)dd2

111,020,250,0625

210,910,140,0196

310,790,020,0004

410,64-0,130,0169

510,5-0,270,0729

Jumlah53,860,1723

Rata-rata10,77

Ketidakpastian= x100%= 0,85%Taraf Ketelitian= 100% - 0,85%= 99,15% 0,092 F = f rata-rata f = 10,77 0,092

B. Lensa Negatif1. Mencari nilai S(+)

Percobaan 1 cmPercobaan 2 cmPercobaan 3 cm

Percobaan 5 cmPercobaan 4 cm

2. Mencari S(-)

Percobaan 2S(-) = S(+) - D = 24,28-20 =4,28cmPercobaan 1S(-) = S(+) - D = 23,3-20 =3,3 cm

Percobaan 3S(-) = S(+) - D = 26,67-20 =6,67 cmPercobaan 3S(-) = S(+) - D = 25,38-20 =5,38 cm

Percobaan 5S(-) = S(+) - D = 28,18-20 =8,18 cm

3. Mencari f(-)

Percobaan 1 cm

Percobaan 4 cmPercobaan 3 cmPercobaan 2 cm

Percobaan 5 cm

Percobaan keHarga f(-)dd2

12,85-1,8423,392964

23,65-1,0421,085764

34,56-0,1320,017424

45,60,9080,824464

56,82,1084,443664

Jumlah23,469,76428

Rata-rata4,692

Ketidakpastian= x100%= 14,8%Taraf Ketelitian= 100% - 14,8%= 85,2% 0,698 F = f rata-rata f = 4,692 0,698

LAMPIRAN DOKUMENTASI

Gambar 1. Menentukan jarak fokus lensa positif kesatu

Gambar 2. Hasil bayangan jarak fokus lensa positif kesatu

Gambar 3. Menentukan jarak fokus lensa positif kedua

Gambar 4. Hasil bayangan jarak fokus lensa positif kedua

Gambar 5. Menentukan jarak fokus lensa positif ketiga

Gambar 6. Hasil bayangan fokus lensa positif ketiga

Gambar 7. Menentukan jarak fokus lensa positif keempat

Gambar 8. Hasil bayangan jarak fokus lensa positif keempat

Gambar 9. Menentukan jarak fokus lensa positif kelima

Gambar 10. Hasil bayangan jarak fokus lensa positif kelima

Gambar 11. Menentukan jarak fokus lensa negatif kesatu

Gambar 12. Hasil bayangan jarak fokus lensa negatif kesatu

Gambar 13. Menentukan jarak fokus lensa negatif kedua

Gambar 14. Hasil bayangan jarak fokus lensa negatif kedua

Gambar 15. Menentukan jarak fokus lensa negatif ketiga

Gambar 16. Hasil bayangan jarak fokus lensa negatif ketiga

Gambar 17. Menentukan jarak fokus lensa negatif keempat

Gambar 18. Hasil bayangan jarak fokus lensa negatif keempat

Gambar 19. Menentukan jarak fokus lensa negatif kelima

Gambar 20. Hasil bayangan jarak fokus lensa negatif kelima