Konsep 3 Sinar Istimewa Pada Lensa Cembung Yang Perlu Kau Tahu
Lensa cembung atau lensa konveks ialah benda bening tembus cahaya yang bab tengahnya lebih tebal daripada bab tepi. Ada dua sebutan untuk lensa ini, yaitu lensa konvergen dan lensa positif. Disebut lensa konvergen alasannya ialah berkas-berkas sinar tiba yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan mengumpul/memusat pada satu titik, yaitu di titik fokus belakang lensa.
Pada lensa cembung, titik fokus kawasan berpotongan sinar-sinar bias selalu berada di bab belakang lensa cembung, maka fokus lensa cembung ialah fokus sejati. Sehingga jarak fokus lensa cembung selalu bertanda positif. Oleh alasannya ialah itu, lensa cembung disebut juga lensa positif.
Letak dan sifat bayangan yang dibuat oleh lensa cembung bergantung pada letak benda. Sebuah benda yang berada di depan sebuah lensa cembung akan mempunyai bayangan dengan sifat tertentu. Sifat bayangan sanggup saja maya atau nyata, tegak atau diperkecil, serta diperbesar, diperkecil atau sama besar. Bayangan sebuah objek oleh lensa cembung sanggup ditentukan dengan cara melukiskan 2 dari 3 sinar istimewa pada lensa cembung.
Lalu apa yang dimaksud dengan sinar istimewa? Mengapa orang-orang menyebutnya “istimewa”? Nah, pada kesempatan kali ini, kita akan mempelajari konsep sinar istimewa pada lensa cembung. Konsep yang dimaksud ialah bagaimana cara menjelaskan terjadinya sinar istimewa tersebut. Terdapat tiga konsep utama yang dipakai untuk menjelaskan jalannya sinar-sinar istimewa pada lensa cembung, yakni Hukum Pembiasan, konsep garis normal dan konsep pembiasan ganda.
Hukum Pembiasan Cahaya
Hukum pembiasan cahaya pertama kali dinyatakan oleh Willebrord Snellius, spesialis Fisika berkebangsaan Belanda. Berdasarkan hasil percobaannya, Snellius mengemukakan Hukum Pembiasan yang berbunyi sebagai berikut.
■ Sinar datang, garis normal dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.
■ Perbandingan sinus sudut tiba dengan sinus sudut bias pada dua medium yang berbeda merupakan bilangan tetap.
Secara matematis, pernyataan Hukum Snellius yang kedua di atas sanggup dituliskan dalam bentuk persamaan berikut.
n1 sin i = n2 sin r |
Keterangan:
n1 = indeks bias mutlak medium 1
n2 = indeks bias mutlak medium 2
n21 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1
i = sudut tiba pada medium 1
r = sudut bia pada medium 2
Selain kedua pernyataan Hukum Snellius di atas, masih ada hal lain yang berlaku pada insiden pembiasan cahaya, yaitu sebagai berikut.
1) Jika sinar tiba dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Ini berarti, sudut bias lebih kecil daripada sudut datangnya (r < i).
2) Jika sinar tiba dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Jadi, sudut tiba lebih kecil dari sudut bias (i < r).
3) Jika sinar tiba tegak lurus batas dua medium, maka sinar tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
Konsep Garis Normal
Jika ditinjau dari segi dua dimensi, lensa cembung terbentuk dari irisan dua bundar yang saling bertumpuk dengan radius tertentu dari titik tengah masing-masing lingkaran. Agar lebih terang perhatikan gambar berikut.
Kemudian apabila bundar pertama digeser ke kanan sampai ujungya sempurna berada di titik tengah lensa cembung dan lingakaran kedua digeser ke kiri sampai ujungnya juga berada sempurna di titik tengah lensa, maka yang dimaksud dengan titik sentra bidang lengkung lensa (P1 dan P2) ialah titik tengah kedua bundar tersebut dan titik yang letaknya setengah dari panjang diameter kedua bundar merupakan titik fokus lensa (F1 dan F2). Perhatikan gambar berikut.
Dari gambar di atas, garis putus bewarna biru yang berasal dari titik P1 menuju lensa cembung merupakan garis normal 1. Garis normal 1 ini berfungsi sebagai contoh dalam membiaskan sinar tiba yang tiba dari udara menuju bidang lensa. Sedangkan garis putus-putus bewarna merah yang berasal dari titik P2 menuju lensa cembung ialah garis normal 2. Garis normal 2 berfungsi sebagai contoh dalam membiaskan sinar dari dalam lensa menuju ke udara luar.
Konsep Pembiasan Ganda
Sebenarnya pada lensa cembung yang mempunyai ketebalan tertentu, terjadi dua kali proses pembiasan cahaya. Pertama pembiasan dari udara (jika medium pertama udara) ke beling (jika lensa terbuat dari kaca) dan kedua pembiasan dari beling ke udara. Dengan demikian terjadi pembiasan gandar yaitu dari udara → kaca → udara. Konsep pembiasan ganda pada lensa cembug sama dengan pembiasan cahaya pada beling plan pararel. Perhatikan gambar berikut.
Seberkas sinar tiba sejajar sumbu utama menuju permukaan pertama lensa cembung yang terbuat dari kaca. Karena indek bias udara lebih kecil daripada indeks bias beling maka sinar dibiaskan mendekati garis normal biru. Kemudian sinar bergerak menuju permukaan kedua lensa cembung dan keluar kembali ke udara. Karena indeks bias beling lebih besar dari indeks bias udara, maka sinar ini dibiaskan menjauhi garis normal merah.
Jadi telah terang bahwa, pada lensa cembung bersama-sama terjadi dua kali proses pembiasan. Namun satu hal yang perlu kau ketahui ialah lensa cembung berbeda dengan beling plan paralel. Pada lensa cembung, jarak antara dua permukaan lengkungnya sangat kecil, sehingga dalam melukiskan insiden pembiasan cahaya pada lensa cembung hanya digambarkan satu kali pembiasan, dan ini mengisyaratkan kepada kita seperti hanya terjadi pembiasan sekali saja.
Sinar-Sinar Istimewa Lensa Cembung
Dengan memakai Hukum Pembiasan cahaya, konsep garis normal dan konsep pembiasan ganda pada lensa cembung, maka menurut percobaan diperoleh tiga sinar istimewa pada lensa cembung. Yang dimaksud dengan sinar istimewa ialah sinar-sinar tiba dan bias yang berafiliasi pribadi dengan sumbu utama, titik fokus dan titik sentra optik lensa. Adapun tiga sinar istimewa pada lensa cembung ialah 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) akan tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
Referensi: