5 Macam Sifat Bayangan Pada Lensa Cembung Dan Cara Menentukannya
Ketika kau memakai kacamata, lup, teropong atau alat lainnya yang memakai lensa, yang kau lihat yakni hasil pertemuan sinar-sinar bias. Bagaimanakah sifat-sifat bayangan tersebut? Misalnya ketika kau dekatkan lensa cembung pada jarak tertentu ke goresan pena di bukumu, kau sanggup melihat terang tulisanmu membesar. Akan tetapi, kalau jarak lensa dan tulisanmu diperjauh ternyata bayangan tidak terus membesar, tetapi menghilang. Mengapa hal ini sanggup terjadi?
Lensa cembung yakni benda bening tembus cahaya dengan bab tengah lebih tebal daripada bab tepi. Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar (konvergen) alasannya yakni sinar-sinar tiba yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju titik fokus lensa. Bagian-bagian pada lensa cembung sanggup kau lihat pada gambar di bawah ini.
Keterangan:
P1 dan P2 | = | Titik sentra bidang lengkung lensa |
P1P2 | = | Sumbu utama lensa |
R1 dan R2 | = | Jari-jari kelengkungan permukaan lensa |
O | = | Pusat optik lensa |
OP1 dan OP2 | = | Jari-jari kelengkungan (R) |
F1 dan F2 | = | Titik api (titik fokus) lensa |
OF1 dan OF2 | = | Jarak fokus lensa (f) |
Bagaimana pembentukan bayangan pada lensa cembung? Sebelum membahas wacana pembentukan bayangan pada lensa cembung, perlu kau ketahui sinar-sinar istimewa yang dimiliki oleh lensa cembung. Sinar istimewa ini sangat penting sebagai dasar melukis pembentukan bayangan pada lensa cembung. Adapun sinar-sinar istimewa pada lensa cembung yakni sebagai berikut.
■ Sinar istimewa 1: Sinar tiba sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus (F1) di belakang lensa.
■ Sinar istimewa 2: Sinar tiba menuju titik fokus di depan lensa (F2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
■ Sinar istimewa 3: Sinar yang tiba melewati sentra optik lensa (O) tidak akan dibiaskan melainkan diteruskan.
Untuk melukiskan bayangan pada lensa cembung, cukup kau gunakan dua dari tiga sinar istimewa lensa cembung di atas. Bayangan yang dibuat oleh lensa cembung sanggup bersifat positif atau maya, tegak atau terbalik, diperbesar, diperkecil atau bahkan sama besar dengan benda aslinya. Jenis atau sifat bayangan yang dibuat oleh lensa cembung bergantung pada posisi benda dan panjang fokus lensa.
Oleh alasannya yakni itu, biar memudahkan kita dalam melukiskan bayangan, pada lensa cembung dibagi beberapa ruang untuk benda dan bayangan. Sistem penomoran ruang pada lensa cembung diperlihatkan pada gambar berikut.
Keterangan:
I, II, III, dan IV yakni nomor ruang benda sedangkan (I), (II), (III) dan (IV) yakni nomor ruang bayangan.
Sifat-Sifat Bayangan Pada Lensa Cembung
Jika kalian sudah paham wacana bagian-bagian, sinar istimewa dan sistem penomoran ruang pada lensa cembung, sekarang saatnya kita membahas sifat-sifat bayangan yang dibuat oleh lensa cembung ketika benda berada di ruang I, titik fokus depan lensa (F2), ruang II, titik sentra kelengkungan lensa kedua (P2) dan di ruang III. Untuk itu, silahkan kalian simak baik-baik klarifikasi berikut ini.
1. Benda berada di antara O dan F2 (Ruang I)
Benda diletakkan di antara titik fokus F2 dan sentra optik lensa O. Dengan memakai sinar istimewa pertama dan ketiga, diperoleh bayangan yang bersifat maya, tegak dan diperbesar. Letak bayangan berada di depan lensa atau di ruang (IV). Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.
2. Benda berada di titik fokus depan lensa (F2)
Benda diletakkan sempurna di titik fokus depan lensa F2. Dengan memakai sinar istimewa pertama dan ketiga, maka tidak terlihat. Hal ini terjadi alasannya yakni sifat bayangan yang dihasilkan yakni maya, tegak dan diperbesar tak hingga. Letak bayangan berada di depan lensa atau ruang (IV) dengan jarak bayangan tak hingga. Tak sampai di sini mengindikasikan kepada kita bahwa bayangan tak teridentifikasi. Lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini.
3. Benda berada di antara F2 dan P2 (Ruang II)
Benda diletakkan di antara titik fokus F2 dan sentra bidang lengkung lensa P2. Dengan memakai sinar istimewa pertama dan kedua, diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Letak bayangan berada di belakang lensa tepatnya di luar P1 atau ruang (III). Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.
4. Benda berada di titik sentra kelengkungan kedua lensa (P2)
Benda diletakkan sempurna di titik sentra bidang lengkung lensa P2. Dengan memakai sinar istimewa kedua dan ketiga, diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, dan sama besar. Letak bayangan berada di belakang lensa tepatnya di titik P1. Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.
5. Benda berada di antara P2 dan (Ruang III)
Benda diletakkan di luar titik sentra bidang lengkung lensa P2. Dengan memakai sinar istimewa pertama dan ketiga, diperoleh bayangan yang bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Letak bayangan berada di belakang lensa tepatnya di antara titik fokus F1 dan titik P1 atau ruang (II). Perhatikan lukisan pembentukan bayangan berikut.
Dari kelima lukisan pembentukan bayangan pada lensa cembung di atas, apabila kita rangkum, maka sifat-sifat bayangan yang terbentuk ketika benda berada di ruang I, titik fokus, ruang II, sentra kelengkungan dan di ruang III lensa cembung yakni sebagai berikut.
Tabel Posisi Benda, Sifat Bayangan, dan Letak Bayangan pada Lensa Cembung
No | Posisi Benda | Sifat Bayangan | Letak Bayangan |
1 | Ruang I | Maya, tegak, diperbesar | Di depan lensa |
2 | Titik Fokus | Maya, tegak, diperbesar | Di depan lensa |
3 | Ruang II | Nyata, terbalik, diperbesar | Di belakang lensa |
4 | Pusat Kelengkungan | Nyata, terbalik, sama besar | Di belakang lensa |
5 | Ruang III | Nyata, terbalik, diperkecil | Di belakang lensa |
Berdasarkan tabel di atas, maka sanggup kita simpulkan beberapa hal mengenai sifat bayangan yang dibuat oleh lensa cembung, yaitu sebagai berikut.
■ | Semua bayangan maya yang dibuat lensa cembung selalu tegak terhadap bendanya. |
■ | Semua bayangan positif yang dibuat lensa cembung niscaya terbalik terhadap bendanya. |
Cara Menentukan Sifat Bayangan pada Lensa Cembung
Pada lensa cembung, hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak fokus (f). Hubungan tersebut secara matematis sanggup ditulis sebagai berikut.
1 | = | 1 | + | 1 |
f | s | s' | ||
2 | = | 1 | + | 1 |
R | s | s' |
Keterangan:
s = jarak benda
s’ = jarak bayangan
f = jarak fokus
R = jari-jari lensa
Sementara perbesaran bayangan (M) sanggup dicari melalui perbandingan antara tinggi bayangan dengan tinggi benda atau jarak bayangan dengan jarak benda yang dirumuskan sebagai berikut.
M | = | h' | = | s’ |
h | s |
Keterangan:
M = perbesaran bayangan
h' = tinggi bayangan
h = tinggi benda
s’ = jarak bayangan
s = jarak benda
Sifat bayangan yang terbentuk pada cermin cekung juga sanggup ditentukan dengan cara berikut.
■ | Jika s' bernilai positif (+) maka bayangan bersifat positif dan terbalik, namun kalau s' bernilai negatif (−) maka bayangan bersifat maya dan tegak. |
■ | Jika M > 1 maka bayangan diperbesar. Jika M = 1 maka bayangan sama besar dengan benda. Jika M < 1 maka bayangan diperkecil. |
Untuk sanggup lebih memahami bahan di atas, simaklah tumpuan soal berikut!
Contoh Soal
Sebuah benda setinggi 1 cm diletakkan di depan lensa cembung pada jarak 3 cm. Jika fokus lensa yakni 2 cm, tentukanlah sifat bayangan yang terbentuk.
Penyelesaian:
Diketahui:
h = 1 cm
f = 2 cm
s = 3 cm
Ditanyakan: sifat bayangan
Jawab:
Cara Pertama: Metode Menghapal
Dari data di soal, benda berada 3 cm di depan lensa. Sementara itu, jarak fokus lensa (f) yakni 2 cm sehingga jari-jari kelengkungan lensa adalah:
R = 2f
R = 2 × 2 cm = 4 cm
Karena jarak benda lebih kecil daripada jari-jari kelengkungan lensa dan lebih besar daripada jarak fokus lensa atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.
R > s > f
Maka benda berada di antara titik fokus dan jari-jari lensa atau di ruang II. Dengan melihat tabel sifat bayangan, maka kita peroleh sifat bayangan benda yakni nyata, terbalik dan diperbesar.
Cara Kedua: Metode Perhitungan (Rumus)
Untuk mengetahui sifat bayangan yang dihasilkan dengan memakai metode perhitungan, maka kita tentukan dahulu jarak bayangan (s’) dan perbesaran bayangan (M).
■ Jarak bayangan
1/f = 1/s + 1/s’
1/2 = 1/3 + 1/s’
1/2 – 1/3 = 1/s’
3/6 – 2/6 = 1/s’
1/6 = 1/s’
s' = 6 cm
■ Perbesaran Bayangan
M = |s’/s|
M = |6/3|
M = 2
■ Sifat bayangan
1) alasannya yakni s' bernilai positif (+) maka bayangan bersifat positif dan terbalik.
2) alasannya yakni M > 1 maka bayangan diperbesar.
Dengan demikian, sifat bayangan yang terbentuk yakni nyata, terbalik dan diperbesar.