PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA LENSA DAN CERMIN
Pengantar
Gambar 1. Bayangan sebuah nyala lilin pada cermin
Sumber gambar: dokumentasi pribadi
Salah satu bagian dari ilmu fisika adalah pengetahuan tentang optika geometris. Optika geometris mempelajari tentang cahaya, baik pemantulannya pada cermin maupun pembiasaan pada lensa dan prisma. Disini teman-teman dapat melihat bagaimana bayangan dibentuk dari sebuah nyala lilin untuk dilihat proses pembentukan bayangannya, lalu melihat bagaimana hasil bayangan benda itu pada layar. Lihat video berikut untuk mengamati kejadian yang terjadi.
Dasar Teori
Menurut Suwarna (2010 :97) Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas. Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar.
Menurut Nirsal (2012 :30) bahwa ciri utama lensa cembung adalah bagian tengah lensa lebih tebal daripada bagian pinggirnya. Lensa cembung sering disebut lensa konveks atau lensa positif. Berikut ini adalah jenis-jenis lensa cembung berdasarkan bentuk lengkung permukaannya :
Lensa bikonveks adalah lensa yang memiliki dua permukaan cembung.
Lensa plan-konveks adalah lensa yang memiliki satu permukaan cembung dan satu permukaan datar.
Lensa konveks-konkaf adalah lensa yang memiliki satu permukaan cembung dan satu permukaan cekung. Dalam hal ini, permukaan yang cembung lebih dominan daripada permukaan yang cekung.
Menurut Suwarna (2010: 63-64 ) bahwa, bayangan yang terbentuk pada lensa cembung sebagai berikut :
Jika benda diletakkan pada jarak lebih besar dari pada 2F, sifat bayangannya adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
Jika benda diletakkan antara F2 dan 2F2, sifat bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar.
Jika benda diletakkan pada jarak lebih kecil daripada F2, sifat bayangannya adalah maya, sama tegak, dan diperbesar.
Jika benda diletakkan pada titik F2 atau 2F2 bayangan yang terbentuk seperti pada gambar di bawah:Benda yang diletakkan di titik fokus akan berada di tempat yang jauh tidak terhingga
Benda yang diletakkan pada titik 2F2 sifatnya nyata, terbalik, dan diperbesar.
Cermin datar merupakan cermin yang memiliki permukaan datar dan licin dilapisi bahan mengkilap. Bayangan yang dihasilkan cermin datar bersifat maya dan tegak. Selain itu bayangan yang dihasilkan menghadap terbalik dengan objek serta memiliki bayangan yang perbesarannya 1 artinya memiliki jarak bayangan dan perbesaran yang sama. Hal ini sesuai dengan teori yang disampaikan (Nirsal, 2012:26-27).
Menurut Susilo (2016 : 3 ) bahwa dua buah cermin membentuk sudut Jumlah bayangan yang dihasilkan kedua cermin dihitung dengan rumus:
n=360०α-1
dengan :
n = jumlah bayangan
α = sudut antara kedua cermin datar (o)
Data Hasil
Kegiatan 1. Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
Sumber: Data Primer
Kegiatan 2. Pembentukan Bayangan pada Dua Cermin Datar
Sumber: Data Primer
Analisis Data
Kegiatan 1. Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
Kegiatan 2. Pembentukan Bayangan pada Dua Cermin Datar
Pembahasan
Untuk kegiatan pertama pada praktikum ini mengenai percobaan pembentukan bayangan pada lensa cembung. Adapun prosedur atau langkah kerja untuk kegiatan ini adalah pertama menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan, kemudian menyusun alat dan bahan sebagaimana desain percobaan 1. Lalu membuat bayangan nyata pada layer dari sebuah cahaya dari lilin dengan lensa cembung pada lup Mengukur jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’), kemudian mengulangi percobaan hingga lima kali dengan harga s dan s’ yang berbeda-beda.
Pada kegiatan praktikum melibatkan lup karena lup atau kaca pembesar memanfaatkan lensa positif atau lensa cembung yang biasa digunakan untuk memperbesar bayangan objek. Hal ini sesuai dengan pernyataan dari Suwarna (2010 :97) Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas. Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar.
Selain itu, lup memiliki lensa cembung karena memiliki ciri utama yakni bagian tengah lebih tebal daripada bagian pinggirnya. Dan termasuk pada lensa bikonveks. Hal ini sesuai dengan pernyataan menurut Nirsal (2012 :30) bahwa ciri utama lensa cembung adalah bagian tengah lensa lebih tebal daripada bagian pinggirnya. Lensa cembung sering disebut lensa konveks atau lensa positif. Berikut ini adalah jenis-jenis lensa cembung berdasarkan bentuk lengkung permukaannya :
Lensa bikonveks adalah lensa yang memiliki dua permukaan cembung.
Lensa plan-konveks adalah lensa yang memiliki satu permukaan cembung dan satu permukaan datar.
Lensa konveks-konkaf adalah lensa yang memiliki satu permukaan cembung dan satu permukaan cekung. Dalam hal ini, permukaan yang cembung lebih dominan daripada permukaan yang cekung.
Berdasarkan data kegiatan pertama dengan variasi jarak benda terhadap lensa cembung atau (s) dengan variabel terikat jarak bayangan (s') dan sifat bayangan yang terbentuk. Pada data pertama jarak benda yang digunakan adalah 48 cm diperoleh jarak bayangan 117 cm dengan sifat bayangan nyata, terbalik, diperbesar. Pada data kedua jarak benda yang digunakan seharga 80 cm maka diperoleh jarak bayangan 58 cm dengan sifat bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil. Kemudian untuk data ketiga untuk jarak benda yang digunakan seharga 56 cm dengan jarak bayangan 90 cm dan sifat bayangan seperti pada data pertama. Untuk data keempat jarak benda yang digunakan seharga 42 cm dengan jarak bayangan yang dihasilkan seharga 177 cm dengan sifat bayangan sama seperti pada data kesatu dan ketiga. Terakhir untuk data kelima jarak benda yang digunakan seharga 41 cm dengan jarak bayangan yang dihasilkan seharga 205 cm dengan sifat bayangan sama seperti data kesatu, ketiga, dan keempat, yaitu nyata, terbalik, dan diperbesar.
Berdasarkan analisis diperoleh fokus pada data pertama seharga 34,06 cm dengan R sebesar 68,12 cm, data kedua fokus yang didapatkan seharga 33,62 cm dan nilai R seharga 69,04 cm, data ketiga fokus yang diperoleh seharga 34,52 cm dengan nilai R seharga 69,04, data keempat fokus yang diperoleh seharga 33,94 dengan nilai R seharga 67,88 cm, dan terakhir untuk data kelima fokus yang didapatkan seharga 34,17 cm dan nilai R seharga 68,34 cm. Berdasarkan kegiatan analisis menggunakan rumus f yang melibatkan jarak bayangan dan jarak benda. Selain itu, berdasarkan analisis juga diperoleh bahwa R adalah 2 kali dari jarak titik fokus. Hal tersebut sesuai dengan teori dari Menurut Suwarna (2010 : 44-45) Hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak fokus f. Hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
1 f=1s+1s'
Berdasarkan analisis dari sifat bayangan yang diperoleh dapat ditarik kesimpulan bahwa terdapat dua jenis bayangan yang terbentuk yaitu bayangan nyata, terbalik, diperkecil untuk data ke dua ini karena jarak benda berada lebih besar dari pada 2F atau 2 kali jarak fokus, dan untuk jenis bayangan yang lain adalah nyata, terbalik, diperbesar untuk data kesatu, ketiga, keempat, dan kelima. hal tersebut terjadi karena benda terletak di antara F dan 2F. Uraian tersebut sesuai sebagaimana dengan teori yang disampaikan menurut Suwarna (2010 : 63-64 ) bahwa, bayangan yang terbentuk pada lensa cembung sebagai berikut :
Jika benda diletakkan pada jarak lebih besar dari pada 2F, sifat bayangannya adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
Jika benda diletakkan antara F2 dan 2F2, sifat bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar.
Jika benda diletakkan pada jarak lebih kecil daripada F2, sifat bayangannya adalah maya, sama tegak, dan diperbesar.
Jika benda diletakkan pada titik F2 atau 2F2 bayangan yang terbentuk seperti pada gambar di bawah:Benda yang diletakkan di titik fokus akan berada di tempat yang jauh tidak terhingga
Benda yang diletakkan pada titik 2F2 sifatnya nyata, terbalik, dan diperbesar.
Untuk kegiatan kedua pada praktikum ini mengenai percobaan pembentukan bayangan pada dua cermin datar. Adapun prosedur atau langkah kerja untuk kegiatan ini adalah pertama menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan, kemudian menyusun alat dan bahan sebagaimana desain percobaan 2. Lalu mengamati jumlah bayangan yang terbentuk dari dua cermin, kemudian mengulangi langkah yang sama dengan lima kali variasi untuk sudut antar 2 cermin yang berbeda-beda.
Pada kegiatan praktikum kedua melibatkan cermin datar. Cermin datar merupakan cermin yang memiliki permukaan datar dan licin dilapisi bahan mengkilap. Bayangan yang dihasilkan cermin datar bersifat maya dan tegak. Selain itu bayangan yang dihasilkan menghadap terbalik dengan objek serta memiliki bayangan yang perbesarannya 1 artinya memiliki jarak bayangan dan perbesaran yang sama. Hal ini sesuai dengan teori yang disampaikan (Nirsal, 2012:26-27) cermin datar adalah bidang datar licin yang dilapisi bahan mengkilap. Cermin datar yang sering dilihat berupa kaca yang dilapisi bahan mengkilap pada sisi belakangnya. Bahan ini pada umumnya berupa amalgam (campuran perak dan raksa) yang bersifat memantulkan hampir semua cahaya yang jatuh padanya. Bayangan yang dilihat saat berdiri di depan cermin merupakan tipuan belaka karena di belakang cermin sebenarnya tidak ada apa-apa. Dengan kata lain, bayangan pada cermin datar adalah bayangan maya. Bayangan tersebut juga terlihat berlawanan arah dengan arah menghadap di depan cermin. Meskipun demikian, bayangan terlihat tegak dan mempunyai ukuran yang sama dengan benda. Dengan demikian, secara umum dapat dirangkum sifat-sifat bayangan dari cermin datar adalah maya, tegak, menghadap terbalik, jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin, dan ukuran bayangan sama dengan ukuran benda.
Berdasarkan kegiatan kedua dengan variabel bebas variasi sudut yang dibentuk oleh dua cermin, dan variabel terikat berupa jumlah bayangan serta variabel kontrolnya adalah jumlah cermin dan benda. Pada data pertama variasi sudut yang pertama adalah 30० akan menghasilkan bayangan sebanyak 11, kemudian data kedua dengan sudut 40० akan menghasilkan bayangan sebanyak 8, kemudian data ketiga dengan sudut 60० akan menghasilkan bayangan sebanyak 5, kemudian data keempat dengan sudut 90० akan menghasilkan bayangan sebanyak 3, dan untuk data kelima dengan sudut 120० akan menghasilkan bayangan sebanyak 2.
Berdasarkan analisis data menggunakan rumus n=360०α-1dengan n sebagai jumlah bayangan dan α adalah sudut antara kedua cermin datar (o) sesuai dengan data hasil yang diperoleh kegiatan praktikum. Berdasarkan analisis data dengan rumus diperoleh jumlah bayangan yang sama. Sehingga rumus tersebut terbukti sesuai dengan data yang diperoleh. Sehingga hal tersebut sesuai dengan pernyataan dari Susilo (2016 : 3 ) bahwa dua buah cermin membentuk sudut Jumlah bayangan yang dihasilkan kedua cermin dihitung dengan rumus:
n=360०α-1
dengan :
n = jumlah bayangan
α = sudut antara kedua cermin datar (o)
Kesimpulan
Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
Bayangan benda pada lensa cembung dapat ditentukan dengan dengan rumus. Sifat bayangan pada lensa cembung yaitu jika benda terletak di antara 0 dan F, sifat bayangan maya, tegak, diperbesar, jika benda terletak di antara F dan 2F sifat bayangan nyata, terbalik, diperbesar, Jika s = f bayangan tegak, maya, di tak hingga, jika s = 2 f, bayangan terbalik, nyata, sama besar, jika s > 2f, bayangan nyata, terbalik, diperkecil. fokus pada lensa cembung dapat ditentukan menggunakan rumus 1 f=1s+1s'
Jumlah bayangan benda pada dua cermin datar yang membentuk sudut dapat dihitung menggunakan rumus n=360०α-1, dengan n adalah jumlah bayangan dan 𝛼 adalah sudut antara dua cermin datar, dan dapat pula digambarkan proses pembentukan bayangan secara geometris.
Daftar Refrensi
Nirsal, N. (2012 Perangkat Lunak Pembentukan Bayangan pada Cermin dan Lensa. d'ComPutarE: Jurnal Ilmiah Information Technology, 2(1), 24-33. Di unduh di https://journal.uncp.ac.id/index.php/computare/article/view/180 pada tanggal 16 Mei 2021 pada pukul 23.46 WIB.
Susilo. (2016). Sumber belajar penunjang plpg 2016 Mata pelajaran/paket keahlian Fisika Bab vi Sifat cermin . Jakarta : Kementerian Pendidikan Dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Guru Dan Tenaga Kependidikan.
Suwarna, Iwan Permana. (2010). OPTIK. Bogor : CV Duta Grafika.
Lampiran
Metodologi Percobaan
Alat dan Bahan
Desain Percobaan
Prosedur Percobaan
