Skip to main content


Lensa Cembung dan Cekung: Cara Kaca Membelokkan Cahaya untuk Membentuk Bayangan

Materi Fisika SMA — Optika Geometri (Kurikulum Merdeka)

Pernahkah kalian memakai kaca pembesar untuk mengamati semut, atau melihat kakek/nenek memakai kacamata baca yang membuat huruf kecil jadi lebih besar? Atau sebaliknya, kacamata minus yang membuat dunia di sekitar tampak sedikit "menyusut" dan lebih dekat? Semua itu adalah kerja lensa — kepingan kaca melengkung yang membelokkan cahaya dengan cara yang sangat teratur, mengikuti aturan yang bisa kita hitung dengan pasti. Setelah kita paham pemantulan dan pembiasan cahaya, sekarang saatnya menggabungkan keduanya untuk memahami bagaimana lensa "menyulap" bayangan.

1. Dua Jenis Lensa: Cembung dan Cekung

Bayangkan lensa sebagai "pengatur lalu lintas" berkas cahaya. Ada dua tipe pengatur:

  • Lensa cembung (konveks) — bagian tengahnya lebih tebal dari tepinya. Sifatnya mengumpulkan (konvergen) berkas cahaya sejajar menuju satu titik. Coba pegang kaca pembesar di bawah terik matahari — cahaya akan terkumpul jadi satu titik panas. Itulah sifat konvergen lensa cembung.
  • Lensa cekung (konkaf) — bagian tengahnya lebih tipis dari tepinya. Sifatnya menyebarkan (divergen) berkas cahaya sejajar, seolah cahaya itu berasal dari satu titik di depan lensa.

Analoginya begini: lensa cembung itu seperti tangan yang merentang lalu menyatukan jari-jarinya ke satu titik. Lensa cekung itu seperti tangan yang mula-mula rapat lalu membuka jari-jarinya lebar-lebar. Titik "pertemuan" atau "asal sebaran" itulah yang kita sebut titik fokus (F).

2. Sinar-Sinar Istimewa

Untuk menggambar bayangan pada lensa, kita cukup memakai 3 sinar "istimewa" yang sudah pasti arah pembiasannya. Cukup 2 dari 3 sinar ini berpotongan, di situlah bayangan terbentuk.

Pada Lensa Cembung

  • Sinar datang sejajar sumbu utama → dibiaskan menuju titik fokus F₂ (di belakang lensa)
  • Sinar datang melalui titik fokus F₁ (di depan lensa) → dibiaskan sejajar sumbu utama
  • Sinar datang melalui pusat optik (O) → diteruskan tanpa dibelokkan
2F₁ F₁ F₂ 2F₂ benda bayangan — sinar 1 (sejajar → lewat F₂) — sinar 2 (lewat F₁ → sejajar) — sinar 3 (lewat pusat O)

Gambar 1. Pembentukan bayangan pada lensa cembung — benda di ruang III (s > 2F) menghasilkan bayangan nyata, terbalik, diperkecil.

Pada Lensa Cekung

  • Sinar datang sejajar sumbu utama → dibiaskan seolah berasal dari titik fokus F di depan lensa
  • Sinar datang menuju titik fokus di belakang lensa → dibiaskan sejajar sumbu utama
  • Sinar datang melalui pusat optik (O) → diteruskan tanpa dibelokkan
F (maya) F' (maya) benda bayangan maya — sinar 1 (sejajar → seolah dari F) — sinar 2 (menuju F' → sejajar) — sinar 3 (lewat pusat O) garis putus-putus = perpanjangan maya (bukan cahaya sungguhan)

Gambar 2. Pembentukan bayangan pada lensa cekung — selalu menghasilkan bayangan maya, tegak, dan diperkecil, di mana pun posisi bendanya.

3. Rumus Lensa Tipis

Hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s'), dan jarak fokus (f) pada lensa persis sama dengan rumus cermin lengkung yang sudah kalian pelajari:

1/f  =  1/s  +  1/s'

Perbesaran bayangan dihitung dengan membandingkan jarak bayangan terhadap jarak benda, sama dengan perbandingan tinggi bayangan terhadap tinggi benda:

M  =  s'/s  =  h'/h

Sedangkan kekuatan lensa (daya bias, biasa tertulis di resep kacamata) berbanding terbalik dengan jarak fokus dalam satuan meter:

P  =  1/f    (P dalam dioptri, f dalam meter)

Konvensi Tanda

Besaran Bertanda Positif (+) Bertanda Negatif (−)
f (fokus)lensa cembung (konvergen)lensa cekung (divergen)
s (jarak benda)benda nyata, di depan lensabenda maya (jarang muncul di soal SMA)
s' (jarak bayangan)bayangan nyata, di belakang lensa (berlawanan sisi dengan benda)bayangan maya, di depan lensa (sisi sama dengan benda)
M (perbesaran)bayangan tegakbayangan terbalik

4. Sifat Bayangan pada Lensa Cembung Berdasarkan Posisi Benda

Sama seperti cermin cekung, posisi benda terhadap F dan 2F pada lensa cembung menentukan sifat bayangan yang terbentuk:

Posisi Benda Sifat Bayangan
s < f (ruang I)Maya, tegak, diperbesar
s = fBayangan di tak hingga (sinar bias sejajar, tidak terbentuk bayangan)
f < s < 2f (ruang II)Nyata, terbalik, diperbesar
s = 2fNyata, terbalik, sama besar
s > 2f (ruang III)Nyata, terbalik, diperkecil

Sementara itu, lensa cekung selalu konsisten: di mana pun benda diletakkan, bayangannya selalu maya, tegak, dan diperkecil. Inilah sebabnya lensa cekung dipakai untuk kacamata minus (rabun jauh) — ia "meredam" pembiasan berlebih pada mata tanpa mengubah orientasi bayangan.

5. Contoh Soal Terapan

Soal 1 — Lensa Cembung
Sebuah lensa cembung memiliki jarak fokus 10 cm. Sebuah benda diletakkan 15 cm di depan lensa. Tentukan jarak bayangan, perbesaran, dan sifat bayangannya.

Penyelesaian:
Diketahui f = 10 cm, s = 15 cm.
1/f = 1/s + 1/s' → 1/10 = 1/15 + 1/s'
1/s' = 1/10 − 1/15 = (3 − 2)/30 = 1/30 → s' = 30 cm
s' bertanda positif → bayangan nyata, di belakang lensa.
M = s'/s = 30/15 = 2 kali (diperbesar)
Karena s benda berada di antara f dan 2f (10 cm < 15 cm < 20 cm), sesuai tabel: bayangan nyata, terbalik, diperbesar 2 kali.

Soal 2 — Lensa Cekung
Sebuah lensa cekung memiliki jarak fokus 20 cm. Sebuah benda diletakkan 30 cm di depan lensa. Tentukan jarak bayangan, perbesaran, dan sifat bayangannya.

Penyelesaian:
Karena lensa cekung, f bertanda negatif: f = −20 cm, s = 30 cm.
1/f = 1/s + 1/s' → −1/20 = 1/30 + 1/s'
1/s' = −1/20 − 1/30 = −(3 + 2)/60 = −5/60 = −1/12 → s' = −12 cm
s' bertanda negatif → bayangan maya, di depan lensa (sisi sama dengan benda).
M = |s'/s| = 12/30 = 0,4 kali (diperkecil)
Sifat bayangan: maya, tegak, diperkecil — sesuai sifat lensa cekung yang selalu konsisten.

6. Rangkuman Rumus Penting

Besaran Rumus
Rumus lensa tipis1/f = 1/s + 1/s'
Perbesaran bayanganM = s'/s = h'/h
Kekuatan lensaP = 1/f  (f dalam meter, P dalam dioptri)
Fokus lensa cembungf bertanda positif
Fokus lensa cekungf bertanda negatif

7. Kesimpulan

Lensa cembung dan cekung sebenarnya bekerja dengan "logika" pembiasan yang sama — bedanya hanya arah pembelokan cahayanya: mengumpulkan atau menyebarkan. Dengan tiga sinar istimewa, kita bisa menggambar sendiri ke mana bayangan akan terbentuk, dan dengan rumus 1/f = 1/s + 1/s', kita bisa menghitungnya secara pasti tanpa perlu menggambar sama sekali. Ingat pola besar ini: lensa cembung sifatnya berubah-ubah tergantung posisi benda, sedangkan lensa cekung selalu maya-tegak-diperkecil.

💡 Tips belajar: Saat mengerjakan soal lensa, tulis dulu tanda f-nya (positif untuk cembung, negatif untuk cekung) sebelum memasukkan ke rumus. Kesalahan paling umum siswa adalah lupa memberi tanda negatif pada f lensa cekung, sehingga hasil akhirnya salah total meskipun cara hitungnya sudah benar!

Labels:

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

HUKUM BIOT-SAVART

        Medan magnetik akan timbul pada penghantar yang dialiri arus listrik. Konsep ini telah diteliti oleh ilmuwan asal Denmark, yaitu  Hans Christian Oersted  (1777-1851). Dari hasil penelitiannya,  Oersted  mengemukakan bahwa jika sebuah magnet didekatkan pada suatu penghantar yang dialiri arus listrik, maka magnet tersebut akan menyimpang (terjadi simpangan). Penyimpangan ini dibuktikan dengan bergeraknya jarum kompas saat didekatkan pada sebuah kawat yang berarus.         Medan magnetik merupakan besaran vektor, sehingga memilki besar dan arah. Vektor medan magnetik diberi simbol  B , sedangkan besar medan magnetik diberi simbol  B . Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan, yaitu ibu jari menunjukkan arah arus listrik dan keempat jari lainnya menunjukkan arah medan magnetik. Satuan medan magnetik adalah Tesla (T), dengan 1 T = 1 N.s/C.m.      ...
Post a Comment
Read more

Penguapan dan Pendidihan

Kenapa Pakaian yang Dijemur Dalam Ruangan Bisa Kering Kenapa pakaian yang dijemur bisa kering?  Benarkah panas matahari yang menyinari pakaian sehingga air menguap dari pakaian ? Kebanyakan menjawab “iya, pakaian bisa kering karena disinari oleh matahari” ! Apakah air pada pakaian itu menguap ? bukankah untuk menguap air harus mendidih terlebih dahulu ? dan bukan kah air harus bersuhu 100 o C agar mendidih ? Sejak lama kita sudah meyakini bahwa mataharilah yang membuat pakaian menjadi kering, jawaban yang  tidak salah..tapi bukan jawaban yang tepat jika ditinjau dari segi ilmu Sains. Sebenarnya faktor panas matahari bukanlah faktor utama dalam urusan jemur menjemur baju. Melainkan, adanya perpindahan massa yang terjadi antara air dalam baju menuju udara. Contoh faktor yang paling utama adalah hembusan angin dan kelembapan udara. Hal ini dikarenakan adanya titik keseimbangan. Jika kita campurkan larutan warna dengan air tanpa diadu...
Post a Comment
Read more

Alat Ukur Besaran Dan Ketelitiannya

  Pengukuran Untuk mencapai suatu tujuan tertentu di dalam fisika, kita biasanya melakukan pengamatan yang disertai dengan pengukuran. Pengukuran  sebenarnya merupakan proses pembandingan nilai besaran yang belum diketahui dengan nilai standar yang sudah ditetapkan. 1.  ALAT UKUR PANJANG DAN KETELITIANNYA a.  Mistar Pada mistar 30 cm terdapat dua gores/strip pendek berdekatan yang merupakan skala terkecil dengan jarak 1mm atau 0,1 cm.  Ketelitian mistar tersebut adalah setengah dari skala terkecilnya. Jadi ketelitian atau ketidakpastian mistar adalah  (½ x 1 mm ) = 0,5 mm atau 0,05 cm b.  Jangka Sorong Jangka sorong terdiri atas dua rahang, yang pertama adalah rahang tetap yang tertera skala utama dimana 10 skala utama panjangnya 1 cm. Kedua rahang geser dimana skala nonius berada. 10 skala nonius panjangnya 0,9 cm sehingga beda panjang skala utama dan nonius adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jadi skala terkecil pada jangka sorong 0,1 mm atau 0,01 sm sehingg...
Post a Comment
Read more