Kompetensi Dasar :
Pengetahuan
3.12 Menganalisis sifat-sifat cahaya, pembentukan bayangan pada bidang datar dan lengkung, serta penerapannya untuk menjelaskan proses penglihatan manusia, mata serangga, dan prinsip kerja alat optik.
Keterampilan
4.12 Menyajikan hasil percobaan tentang pembentukan bayangan pada cermin dan lensa.
Tujuan Pembelajaran :
Setelah mengikuti proses pembelajaran daring, peserta didik dapat :
1. Menjelaskan konsep pembiasan cahaya dengan benar.
2. Menjelaskan hukum pembiasan cahaya dengan benar.
3. Menjelaskan proses pembentukan bayangan pada lensa cembung dengan benar.
4. Menjelaskan proses pembentukan bayangan pada lensa cekung dengan benar.
5. Menganalisis hubungan antara jarak benda, jarak bayangan, titik fokus cermin, dan perbesaran bayangan pada lensa cembung dan lensa cekung dengan benar.
6. Menghitung kekuatan lensa cembung dan lensa cekung dengan benar.
Assalamualaikum Wr. Wb
Anak-anak, sebelum kita belajar IPA hari ini, jangan lupa untuk berdoa terlebih dahulu. Dengan doa dan upaya kalian yang sungguh-sungguh, Pak Arief yakin kalian akan mampu menguasai materi hari ini. Berikut Peta Konsep materi yang akan kita pelajari.
PETA KONSEP
APERSEPSI
Sebelum melanjutkan membaca ringkasan materi, silakan disimak dulu video berikut ini untuk memberikan gambaran mengenai materi yang akan kita pelajari.
RINGKASAN MATERI
Pernahkah kalian perhatikan, mengapa kolam renang atau sungai yang airnya jernih terlihat seperti dangkal? Padahal kolam renang atau sungai tersebut sebenarnya dalam. Atau kalian pernah mencoba mencelupkan pensil ke dalam gelas berisi air, namun pensil tersebut terlihat seperti patah? Nah, peristiwa-peristiwa tersebut merupakan contoh dari pembiasan cahaya. Apa itu peristiwa pembiasan cahaya? Silakan pelajari materi berikut.
A. Pembiasan Cahaya
1. Konsep Pembiasan Cahaya
- Refraksi atau pembiasan cahaya merupakan peristiwa dibelokkannya cahaya karena melewati medium yang berbeda kerapatannya.
- Adapun contoh pembiasan dalam kehidupan sehari-hari :
- Pensil yang dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air tampak membengkok.
- Dasar kolam yang airnya bening lebih dangkal daripada kedalaman sebenarnya.
- Pada siang hari yang panas di jalan aspal seolah-olah ada genangan air.
- Pada malam hari yang cerah, bintang di langit terlihat berkelap-kelip.
- Intan tampak berkilau.
2. Hukum Pembiasan Cahaya
Hukum pembiasan cahaya menurut Snellius adalah sebagai berikut :.jpg)
.jpg)
- Sinar datang, garis normal dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
- Sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal, dan sinar datang dari medium kurang rapat ke medium rapat dibiaskan mendekati garis normal.
B. Lensa
- Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang kelengkungan.
- Lensa merupakan alat optik yang bekerja menggunakan prinsip pembiasan cahaya.
- Ada dua macam jenis lensa secara umum, yaitu lensa cembung dan lensa cekung.
1. Lensa Cembung
a. Karakteristik Lensa Cembung
- Lensa cembung biasa disebut dengan lensa konveks atau lensa positif.
- Lensa cembung memiliki bentuk lebih tebal pada bagian tengah dibandingkan bagian pinggir atau tepi.
- Berkas cahaya yang jatuh di permukaan lensa akan dibiaskan pada satu titik (mengumpulkan cahaya/konvergen).
- Bentuk lensa cembung dibagi menjadi tiga, yaitu bikonveks (cembung-cembung), plan konveks (cembung-datar), dan konkaf konveks (cembung-cekung) seperti tiga bentuk lensa di bawah.
- Penggunaan lensa cembung dalam kehidupan sehari-hari banyak dimanfaatkan dalam peralatan optik. Contoh alat optik yang memanfaatkan lensa cembung adalah lup, mikroskop, teropong bintang, kamera, periskop, proyektor, dan lain sebagainya.
b. Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
1). Pembagian Ruang pada Lensa Cembung
- 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.
- Untuk lensa, nomor ruang untuk benda dan nomor ruang untuk bayangan dibedakan.
- Nomor ruang untuk benda menggunakan angka Romawi (I, II, III, dan IV), sedangkan untuk ruang bayangan menggunakan angka Arab (1, 2, 3 dan 4) seperti pada gambar berikut ini:
2). Sinar-Sinar Istimewa Lensa Cembung
- Untuk melukis bayangan yang dibentuk lensa cembung, digunakan sinar-sinar istimewa. Ada tiga jenis sinar istimewa pada lensa cembung, yaitu sebagai berikut.
- Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus di belakang lensa (f2).
- Sinar datang menuju titik fokus di depan lensa (f1) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
- Sinar yang datang melewati pusat optik lensa (O) akan tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
3). Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
- Pembentukan bayangan pada lensa cembung minimal diperlukan dua buah sinar istimewa. Nantinya, sifat bayangan pada lensa cembung yang terbentuk bergantung pada posisi benda.
- Benda di Ruang I :Sifat bayangan : maya, tegak, diperbesar, di ruang IV
- Benda di Ruang II :Sifat bayangan : nyata, terbalik, diperkecil, di ruang III
- Benda di Ruang III :Sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar, di ruang II
Kesimpulan :
- Fokusnya bernilai positif.
- Sifat bayangan tergantung letak benda.
- Jumlah ruang letak benda dan letak bayangan selalu sama dengan 5 (Ruang Benda + Ruang Bayangan = 5)
- Jika ruang bayangan > ruang benda maka sifat bayangannya diperbesar.
- Jika ruang bayangan < ruang benda maka sifat bayangannya diperkecil.
- Sifat bayangan di ruang IV (di depan lensa) adalah maya dan tegak.
- Sifat bayangan selain di ruang IV (di belakang lensa) adalah nyata dan terbalik.
2. Lensa Cekung
a. Karakteristik Lensa Cekung
- Lensa cekung biasa disebut dengan lensa konkaf atau lensa negatif.
- Lensa cekung memiliki permukaan lengkungnya menghadap ke dalam sehingga bentuk lensa pada bagian tengah lebih tipis dari pada bagian atas atau bawah lensa.
- Sifat dari lensa cekung adalah menyebarkan cahaya atau divergen.
- Berkas cahaya yang mengenai permukaan lensa cekung akan dibiaskan pada banyak titik.
- Bentuk lensa cekung terdiri dari tiga bentuk antara lain bikonkaf (cekung-cekung), plan konkaf (cekung-datar), dan konveks konkaf (cekung-cembung).
- Pemanfaatannya dapat ditemui pada kaca mata untuk penderita miopi dan lensa pembalik teropong untuk mengamati benda jauh.
b. Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung
1). Pembagian Ruang pada Lensa Cekung
- Sama seperti lensa cembung, berkas sinar yang datang pada lensa cekung dapat datang dari dua arah yang berbeda sehingga memiliki 2 titik fokus.
- Bagian depan lensa berguna sebagai tempat datangnya sinar dan bagian belakang lensa cekung berguna sebagai titik fokus yang sejati.
- Pembagian ruang pada lensa cekung dapat dilihat pada gambar berikut.
2). Sinar-Sinar Istimewa Lensa Cekung
- Sama halnya dengan lensa cembung, pembentukan bayangan pada lensa cekung juga menggunakan sinar-sinar istimewa. Ada tiga jenis sinar istimewa pada lensa cekung, yaitu:
- Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus di depan lensa (f1).
- Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus di belakang lensa (f2) dibiaskan sejajar sumbu utama.
- Sinar datang melalui pusat optik lensa (O) akan diteruskan tanpa dibiaskan.
3). Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung
- Pembentukan bayangan pada lensa cekung minimal diperlukan dua buah sinar istimewa. Berikut adalah pembentukan bayangan pada lensa cekung.
- Jadi, bayangan yang dibentuk lensa cekung selalu bersifat maya, tegak, diperkecil, di ruang 4.
- Semakin jauh jarak benda ke lensa cekung, maka akan semakin kecil bayangan yang terbentuk.
Kesimpulan :
- Fokusnya bernilai negatif.
- Umumnya bayangan terletak pada ruang IV.
- Jumlah ruang letak benda dan letak bayangan selalu sama dengan 5 (Ruang Benda + Ruang Bayangan = 5)
- Bayangan benda yang terbentuk selalu maya, tegak, dan diperkecil.
7. Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan, titik fokus lensa, dan perbesaran bayangan pada lensa cembung dan lensa cekung
Keterangan :
f = Jarak fokus (cm)
s = Jarak benda ke cermin (cm)
s’ = Jarak bayangan ke cermin (cm)
M = Perbesaran bayangan
h = Tinggi benda (cm)
h’ = Tinggi bayangan (cm)
Catatan:
- f bernilai positif (+) pada lensa cembung
- f bernilai negatif (-) pada lensa cekung
- s’ positif (+) menyatakan bayangan nyata dan terbalik.
- s' negatif (-) menyatakan bayangan maya dan tegak.
- Bayangan diperbesar jika M > 1
- Bayangan diperkecil jika M < 1
8. Daya/Kekuatan Lensa
- Kekuatan lensa adalah kemampuan lensa untuk mengumpulkan atau memancarkan cahaya.
- Kekuatan lensa berbanding terbalik dengan jarak fokusnya.
- Satuan kekuatan lensa adalah dioptri (D).
.jpg)
.jpg)
Keterangan :
P = daya/kekuatan lensa (dioptri)
f = fokus lensa (cm atau m)
- Untuk lensa cembung, P diberi tanda positif (+), sedangkan untuk lensa cekung diberi tanda negatif (-).
- Satuan dioptri sering tidak dicantumkan. Misalnya, kacamata +2 berarti kekuatan lensa itu 2 dioptri dan jenis lensanya adalah cembung.
Contoh Soal :
1. Sebuah benda setinggi 2 cm di depan lensa cembung dengan jarak 30 cm. Jika jarak fokus lensa 20 cm, maka tentukan :
a. Jarak bayangan
b. Perbesaran bayangan
c. Tinggi bayangan
d. Kekuatan lensa
e. Sifat bayangan
Penyelesaian :
Diketahui :
Lensa cembung
s = 30 cm
h = 2 cm
f = 20 cm
Ditanyakan :
a. s'
b. M
c. h'
d. P
e. Sifat bayangan
Jawab :
a. Jarak bayangan (s')
.png)
b. Perbesaran bayangan (M)
M = s'/s = 60/30 = 2 kali
c. Tinggi bayangan (h')
M = h'/h
h' = M . h = 2 . 2 = 4 cm
d. Kekuatan lensa (P)
P = 100/f = 100/20 = +5 dioptri
e. Sifat bayangan
- nyata (s' bertanda positif)
- terbalik
- diperbesar (karena M > 1)
- di ruang III (karena benda di ruang II)
2. Sebuah lensa membentuk bayangan maya dan diperbesar 3 kali dari benda yang diletakkan di depannya. Jika jarak benda adalah 12 cm dan tinggi benda 3 cm, maka tentukan:
a. jarak dan tinggi bayangan
b. jarak titik fokus lensa
c. jari-jari kelengkungan lensa
d. kekuatan lensa dan jenisnya
Penyelesaian :
Diketahui :
s = 12 cm
M = 3 kali
h = 3 cm
Ditanyakan :
a. s' dan h'
b. f
c. R
d. P dan jenis lensa
Jawab :
a. Jarak bayangan (s')
M = s'/s
s' = M . s = 3 . 12 = 36 cm
Karena membentuk bayangan maya maka jarak bayangannya bernilai negatif sehingga s'= −36 cm.
Tinggi bayangan (h')
M = h'/h
h' = M . h = 3 . 3 = 9 cm
b. Jarak titik fokus lensa (f)
c. Jari-jari kelengkungan lensa (R)
R = 2f
R = 2 . 18 = 36 cm
d. Kekuatan lensa dan jenisnya
P = 100/f
P = 100/18 = 5,56 dioptri
Jenis lensa cembung atau lensa positif karena fokusnya bernilai positif.
3. Suatu benda diletakkan di depan sebuah lensa cembung yang memiliki jarak titik fokus 8 cm. Tentukan jarak benda dari lensa jika diinginkan:
a. bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di belakang lensa
b. bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di depan lensa
Penyelesaian :
Diketahui :
Lensa Cembung
f = 8 cm
Ditanyakan :
a. s jika s'=16 cm di belakang lensa
b. s jika s'=16 cm di depan lensa
Jawab :
a. Untuk bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di belakang lensa, artinya bayangannya bersifat nyata, sehingga tanda untuk s ' adalah positif.
s ' = 16 cm
s =...?
Jadi, jarak benda dari lensa jika diinginkan bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di belakang lensa adalah 16 cm di depan lensa.
b. Untuk bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di depan lensa, artinya bayangannya bersifat maya, sehingga tanda untuk s ' adalah negatif
s ' = − 16 cm
s =...?
Jadi, jarak benda dari lensa jika diinginkan bayangan yang terbentuk terletak 16 cm di depan lensa adalah 16/3 cm di depan lensa.
Bila benda digeser 10 cm mendekati lensa, maka bayangan akhir yang terjadi adalah ….
A. nyata dan lebih kecil dari bayangan awal
B. nyata dan lebih besar dari bayangan awal
C. maya dan lebih kecil dari bayangan awal
D. maya dan lebih besar dari bayangan awal
Penyelesaian :
Jawaban : D
Tips :
Untuk menentukan sifat bayangan, maka perlu diketahui jarak fokus lensa.
- Setelah benda digeser 10 cm mendekati lensa maka jarak benda menjadi 5 cm dan berada di ruang I, sehingga bayangan di ruang IV.
- Karena berada di ruang IV maka bayangan akan bersifat maya, tegak diperbesar.
5. Sebuah lensa cekung memiliki fokus 25 cm. Tentukan kekuatan lensanya tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui :
Lensa Cekung
f = -25 cm
Ditanyakan : P =...?
Jawab :
P =100/f
P = 100/(-25)
P = -4 dioptri
Jadi, dapat diketahui bahwa kekuatan lensa cekung tersebut yaitu -4 dioptri.
6. Di depan sebuah lensa diletakkan benda pada jarak 25 cm. Bayangan terbentuk dengan posisi tegak sejauh 50 cm dari lensa. Tentukan besar kekuatan lensa tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui :
s = 25 cm
s' = -50 cm (negatif karena tegak, kalau tegak itu bersifat maya)
Ditanyakan : P =...?
Jawab :
Menentukan jarak fokus, nyatakan satuan dalam meter, lanjutkan dengan menentukan kuat lensa
Jadi, besar kekuatan lensa tersebut adalah 2 dioptri.
REFERENSI
- Video referensi : Beberapa video referensi terkait materi bisa dilihat dengan cara klik pada gambar.
PENUGASAN MANDIRI
- Tugas dikerjakan di buku tugas dilengkapi cara mengerjakan (Diketahui, Ditanyakan Jawab) kemudian difoto.
- Tugas dikumpulkan melalui WA ke nomor HP Pak Arief maksimal 1 hari setelah pemberian tugas.
- Jangan lupa sampaikan salam dan perkenalkan diri dulu saat mengirimkan tugas.
Soal Latihan:
1. Sebuah benda setinggi 1 cm berada di depan lensa cembung dengan fokus 2 cm. Jika jarak benda 6 cm, maka tentukanlah:
a. Jarak bayangan
b. Perbesaran bayangan
c. Tinggi bayangan
d. Kekuatan lensa
e. Sifat bayangan
2. Suatu benda setinggi 10 cm berjarak 60 cm di depan lensa cekung yang mempunyai panjang fokus 30 cm. Hitunglah :
a. Jarak bayangan
b. Perbesaran bayangan
c. Tinggi bayangan
d. Kekuatan lensa
e. Sifat bayangan
3. Sebuah lensa membentuk bayangan nyata dan diperbesar 2 kali dari benda yang diletakkan di depannya. Jika jarak benda adalah 12 cm dan tinggi benda 3 cm, maka tentukan:
a. jarak dan tinggi bayangan
b. jarak titik fokus lensa
c. jari-jari kelengkungan lensa
d. kekuatan lensa dan jenisnya
~ Tetap Semangat Belajar IPA #dirumahaja ~
Tidak ada komentar:
Posting Komentar