Alat-Alat Optik

Nama Anggota Kelompok: Kelas :

Kompetensi yang akan dicapaiKompetensi Inti :Memahami pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mataMencoba, mengolah, dan menyaji dalam ranah konkret (menggunakan, mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/ teoriKompetensi Dasar :3.7 Mendeskripsikan cara kerja alat optik menggunakan sifat pencerminan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa Menyajikan rancangan sebuah alat optik dengan menerapkan prinsip pemantulan dan pembiasan pada cermin dan lensa

Petunjuk BelajarLakukanlah eksperimen secara berkelompok.Baca secara cermat petunjuk langkah-lankah sebelum Amda melakukan eksperimen.Baca buku-buku Fisika kelas X dan buku lain yang relevan berkaitan dengan materi induksi elektromagnetik untuk memperkuat konsep dan pemahaman Anda.Jika terdapat langkah atau hal-hal yang tidak Anda mengerti, maka tanyakanlah pada guru.

LKS 1

Bidang Studi : Fisika Pokok Bahasan : ALAT-ALAT OPTIK Sub Pokok Bahasan : LensaI. Tujuan1. Menentukan jarak fokus lensa positif mengunakan metode lensa tipis dan metode Bessel2. Menentukan jarak fokus lensa negatif3. Menentukan jarak fokus lensa gabungan4. Menentukan indeks bias bahan lensa

II. Ringkasan MateriLensa adalah benda transparan yang mampu membelokkan atau membiaskan berkas-berkas cahaya yang melewatinya, sehingga jika suatu benda berada di depan lensa, maka bayangan dari benda tersebut akan terbentuk. Lensa umumnya tersebut dari kaca atau plastik.Lensa memiliki dua permukaan di mana bentuk permukaannya ada yang cembung, cekung, atau datar. Bentuk permukaan cembung memiliki permukaan yang melengkung keluar, disebut lensa cembung. Bentuk permukaan cekung memiliki permukaan yang melengkung ke dalam, disebut lensa cekung. Bentuk permukaan datar memiliki permukaan yang datar, disebut lensa datar. Pada umumnya, sebuah lensa memiliki bagian-bagian yang disebut titik fokus pertama dan kedua, pusat kelengkungan permukaan pertama dan kedua, radius kelengkungan pertama dan kedua, serta pusat lensa. Titik fokus, pusat kelengkungan, dan radius kelengkungan pertama merupakan titik nyata atau titik yang berada di depan lensa. Sedangkan titik fokus, pusat kelengkungan, dan radius kelengkungan kedua merupakan titik yang ada di belakang lensa, atau titik pada bayangan yang terbentuk.Nilai jari-jari atau radius kelengkungan suatu lensa dapat bernilai positif, negatif atau tak berhingga.Berikut ini aturan untuk menunjukkan radius kelengkungan ( diasumsikan bahwa sinar datang dari arah kiri) : Permukaan yang memiliki titik pusat ada di sebelah kanan pusat lensa, jari-jari atau radiusnya (R) bernilai positif. Permukaan yang titik pusatnya ada di sebelah kiri pusat lensa, jari-jari atau radiusnya (R) bernilai negatif. Untuk lensa yang permukaannya datar, memiliki radius atau jari-jari (R) tak berhingga.Berdasarkan aturan tersebut, maka lensa cembung-cembung memiliki R1 positif dan R2 negatif. Pada lensa cembung-datar memiliki R1 positif dan R2 tak berhingga. Dan pada lensa cekung-cekung R1 negatif dan R2 positif.Dari pernyataan di atas, maka dikenal istilah lensa positif untuk lensa cembung dan lensa negatif untuk lensa cekung.1. Lensa Cembung (Lensa Positif)Lensa cembung (convex) yang biasa disebut juga lensa positif merupakan lensa yang memiliki bagian tengah yang lebih tebal dari pada bagian tepinya. Lensa cembung terdiri atas tiga macam bentuk, yaitu lensa biconvex (cembung rangkap), lensa planconvex (cembung-datar), dan lensa convex-concave (cembung-cekung).Lensa cembung memiliki sifat dapat mengumpulkan cahaya sehingga disebut juga lensa konvergen. Apabila ada berkas cahaya sejajar sumbu utama, mengenai permukaan lensa, maka berkas cahaya tersebut akan dibiaskan melalui satu titik. Sinar bias akan mengumpul ke satu titik fokus di belakang lensa. Berbeda dengan cermin yang hanya memiliki satu titik fokus, lensa memiliki dua titik fokus. Titik fokus yang merupakan titik pertemuan sinar-sinar bias disebut fokus utama (f1) yang disebut juga fokus aktif. Karena pada lensa cembung sinar bias berkumpul di belakang lensa, maka letaknya juga di belakang lensa. Sedangkan fokus pasif berada di belakang lensa.Pada lensa cembung terdapat tiga sinar-sinar istimewa yang menjadi dasar pembentukan bayangan pada lensa cembung, yaitu: Sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus. Sinar datang yang melalui titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Sinar yang melalui pusat lensa, tidak mengalami pembiasan.Titik fokus lensa cembung dengan rumus yang disebut rumus pembuat lensa, yaitu:

Dengan :f: jarak titik fokus lensa cembungn: indeks bias lensaR1: jari-jari kelengkungan permukaan pertamaR2: jari-jari kelengkungan permukaan keduaBerapapun nilai R1 dan R2 dari lensa cembung, titik fokusnya akan selalu positif.Mencari dua posisi lensa yang menghasilkan bayangan yang jelas pada lensa positif, dapat juga dilakukan dengan cara yang disebut Metode Bessel. Jika pada posisi satu didapat bayangan yang jelas pada layar, dan kemudian jika dengan menggeser lensa, pada posisi kedua diperoleh lagi bayangan yang jelas pada layar. Jika jarak antara kedua titik, yaitu titik pertama lensa dan titik kedua lensa cembung yang menghasilkan bayangan yang jelas adalah d, maka menurut Bessel:

Dengan:f : fokus lensad: jarak antara posisi satu dan posisi dua (s2 s1)L: jarak benda dari pusat lensa 2. Lensa Cekung (Lensa Negatif)Lensa cekung (concave) adalah lensa yang memiliki bagian tengah lebih tipis dari pada bagian pinggirnya. Lensa cekung ada tiga macam, yaitu lensa biconcave (cekung rangkap), lensa planconcave (cekung datar), dan lensa concave-convex (cekung-cembung).Lensa cekung disebut juga lensa negatif dan memiliki sifat yang dapat menyebarkan cahaya atau yang disebut juga lensa divergen.Seperti halnya lensa cembung, lensa cekung juga memiliki tiga sifat sinar-sinar istimewa, yaitu : Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah datangnya dari titik fokus. Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus, akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Sinar yang melalui titik pusat kelengkungan tidak akan mengalami pembiasan3. Lensa gabunganLensa gabungan adalah penggabungan antara lensa positif dan lensa negatif. Lensa gabungan sering digunakan pada alat-alat optik dengan maksud mengurangi cacat bayangan.

Gambar 1. SpherometerSpherometer merupakan salah satu alat ukur panjang yang digunakan untuk mengukur jari-jari (radius) dari permukaan suatu lensa. Selain itu, spherometer juga digunakan untuk mengukur ketebalan suatu lempengan atau plat tipis.Untuk cara pembacaan, skala utama (dalam mm) berhimpit dengan skala pada piringan spherometer (sebagai h). Skala pada piringan spherometer dikalikan ketelitian spherometer (0,01 mm). Sedangkan jarak antar kaki spherometer (sebagai L). Setelah hasil pembacaan skala tersebut dimasukkan ke dalam suatu persamaan R, didapatlah hasil pengukuran jari-jari (radius) permukaan lensa. Untuk menghitung jari-jari kelengkungan lensa digunakan rumus:

Dengan:h: h2 h1L: jarak kedua kaki spherometerh1 adalah ketinggian skrup spherometer di lensa planparalel dan h2 adalah sebagai ketinggian sekrup spherometer di atas kedua permukaan lensa.

III. Pertanyaan Awal1. Sebutkan sifat bayangan yang dihasilkan lensa cekung dan lensa cembung ?Jawab : 2. Apa yang dimaksud lensa gabungan ?Jawab : 3. Dari rumus Bessel, bagaimana L dapat dipilih, agar dapat terjadi 2 bayangan yang diperbesar dan diperkecil pada layar ?Jawab : 4. Mengapa untuk menentukan jarak fokus lensa negatif harus menggunakan bantuan lensa positif ?Jawab :

IV. Alat dan Bahan1. Sumber cahaya (lampu)2. Bangku optik dengan dudukan lensa dan rel pengukuran3. Layar4. Lensa cembung5. Lensa cekung6. Benda

V. Tabel PengamatanI. Penentuan Jarak Fokus Lensa Positif dengan Metode Lensa TipisNos (cm)s' (cm)f (cm)

1

2

3

II. Penentuan Jarak Fokus Lensa Positif dengan Metode BesselNoL (cm)s1 saat bayangan di layar diperbesar dan jelas (cm)s2 saat bayangan di layar diperkecil dan jelas (cm)f (cm)

1

2

3

III. Penentuan Jarak Fokus Lensa NegatifNos2 (cm)s2 (cm)f (cm)

1

2

3

IV. Penentuan Jarak Fokus Lensa GabunganNos2 (cm)s2 (cm)f (cm)

1

2

3

V. Penentuan Indeks Bias Bahan LensaNoR (cm)h1 (cm)h2 (cm)L (cm)

1

2

3

VI. Prosedur PercobaanI. Penentuan Jarak Fokus Lensa Positif dengan Metode Lensa Tipisa. Menggeser lensa agar didapat bayangan paling jelas di layar. Kemudian diukur jarak benda (s) dan jarak bayangan (s)

b. Mengulangi langkah a dengan mengubah terlebih dahulu jarak benda ke layarc. Mengulang langkah b sebanyak 3 kaliII. Penentuan Jarak Fokus Lensa Positif dengan Metode Bessela. Menyusun alat seperti pada gambar (untuk lensa posisi 1)

b. Mengatur jarak benda ke layar (L) sedemikian rupa sehingga memungkinkan terjadinya bayangan di layar untuk dua kondisi, yaitu kondisi 1 menghasilkan bayangan diperbesar dan kondisi 2 menghasilkan bayangan diperkecil setelah lensa digeser mendekati layarc. Mengukur jarak s1 saat bayangan di layar diperbesar dan jelas serta mengukur jarak s2 saat bayangan di layar diperkecil dan jelasd. Mengulangi langkah a sampai dengan langkah c untuk L yang berbeda sebanyak 3 kaliIII. Penentuan Jarak Fokus Lensa Negatifa. Membuat bayangan nyata di layar dengan menggunakan lensa positif

b. Meletakkan lensa negatif antara lensa positif dan layar. Tanpa mengubah posisi layar kemudian diukur jarak antara benda dan lensa negatif (sebagai jarak benda untuk lensa negatif s2)c. Menggeser layar sehingga nampak bayangan yang jelas di layar. Kemudian diukur jarak antara lensa negatif dan layar (sebagai jarak bayangan untuk lensa negatif s2)d. Ulangi b sampai c sebanyak 3 kaliIV. Penentuan Jarak Fokus Lensa Gabungana. Melekatkan dua buah lensa positif (lensa positif kuat dan lensa positif lemah)b. Mengatur posisi alat-alat seperti gambar c. Menggeser lensa agar didapat bayangan paling jelas di layard. Mengukur jarak benda-lensa (s) dan jarak lensa-layar (s)e. Ulangi b sampai d sebanyak 3 kaliV. Penentuan Indeks Bias Bahan Lensaa. Melakukan pengukuran jari-jari kelengkungan setiap permukaan lensa positif dengan menggunakan Spherometerb. Meletakkan Spherometer di atas permukaan lensa planparalelc. Mengatur posisi sekrup Spherometer agar ujung sekrupnya menyentuh permukaan lensa, kemudian diamati skala Spherometernya serta mencatat hasil pengukurannya sebagai h1.d. Mengangkat Spherometer dan menggantinya dengan lensa kemudian meletakkan kembali Spherometer di atas permukaan lensa.e. Melakukan seperti langkah c untuk mendapatkan harga h2f. Meletakkan Spherometer di atas sehelai kertas dan menekan Spherometer agar ketiga kakinya membekas di kertasg. Mengukur jarak antara kedua kaki Spherometer (L) untuk masing-masing kaki.

VII. Teknis Analisa1. Dari percobaan Anda apa hubungan antara jarak fokus lensa dengan kekuatan lensa ? Apakah ada perbedaan nilai kekuatan lensa untuk lensa positif dan lensa negatif ?Jawab : 2. Setelah Anda melakukan perhitungan dan pengolahan data mengenai penentuan jarak fokus lensa positif, dengan menggunakan rumus lensa tipis dan metode Bessel, terangkan cara mana yang lebih teliti ?Jawab :

3. Untuk perhitungan percobaan tentang menentukan jarak fokus lensa negatif, mengapa jarak fokus yang didapat pada percobaan ini bernilai negatif ?Jawab :

VIII. Pertanyaan Akhir1. Sketsa pembetukan bayangan dari benda oleh lensa cembung pada gambar dibawah ini

2. Sketsa pembetukan bayangan dari benda oleh lensa cembung pada gambar dibawah ini

3. Jarak benda dari lensa adalah 12 cm, tinggi benda =1 cm dan panjang fokus lensa = 5 cm. Hitung jarak bayangan dan tinggi bayanganJawab :

4. Sketsa pembetukan bayangan dari benda oleh lensa cekung pada gambar dibawah ini

5. Jarak benda dari lensa adalah 2 cm, tinggi benda =1 cm dan panjang fokus lensa = 5 cm. Hitung jarak bayangan dan tinggi bayanganJawab :

LKS 2

Bidang Studi : Fisika Pokok Bahasan : ALAT-ALAT OPTIK Sub Pokok Bahasan : Teropong Bintang

I. TujuanMempelajari azas kerja teropong bintang.

II. Ringkasan MateriApa itu teropong?Teropong merupakan sebuah alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda jauh agar terlihat lebih jelas. Pada awalnya teropong ditemukan oleh Hans Lippershey tahun 1608, kemudian dikembangkan lagi oleh Gallileo. Gallileo juga merupakan orang pertama yang melakukan penelitian ruang angkasa dengan teropong bintang.Apa itu teropong bintang?Teropong bintang adalah alat untuk melihat benda-benda jauh khususnya untuk mengamati benda-benda luar angkasa. Teropong bintang memiliki dua buah lensa cembung yaitu sebagai lensa objektif (dekat dengan benda) dan lensa okuler (dekat dengan mata). Jarak fokus lensa obyektif juga lebih besar dari pada lensa okuler(fob > fok).Dalam pengaplikasiannya, teropong bintang biasanya digunakan untuk:- untuk melihat benda-benda luar angkasa- untuk meneliti keadaan galaxi.- untuk mengetahui rasi bintang

Cara kerja teropong bintangBerkas cahaya dari benda-benda luar angkasa datang berupa sinar sejajar. Kemudian lensa objektif membentuk sebuah bayangan yang bersifat nyata, diperkecil, dan terbalik pada bidang fokus lensa objektif. Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif ini kemudian menjadi benda bagi lensa okuler.

Ada 2 (dua) tipe utama dari teropong bintang, yaitu : Teropong bias yang terdiri dari beberapa lensa Teropong pantul yang terdiri dari beberapa cermin dan lensa.TEROPONG BIASDalam teropong bias biasa dipakai dua atau lebih lensa. Teropong bias yang sederhana dapat dibuat dari dua buah lensa konvergen dengan panjang fokus yang berbeda. Lensa yang dekat dengan benda memiliki jarak fokus yang panjang, fob disebut lensa objektif. Lensa yang dekat dengan mata memiliki fokus yang pendek, fok , disebut lensa okuler.

Gambar 1. Teropong bintang atau teropong astronomiDiagram sinar teropong jenis ini ditunjukkan dalam gambar 14.1. Benda-benda yang diamatimisalnya bintang, bulan, dan sebagainya. Letaknya jauh sekali sehingga sinar-sinar sejajar akan menuju ke lensa objektif.Jarak kedua lensa, d :

d = fob + fok

Perbesaran teropong bintang adalah :

Bayangan terakhir yang dibentuk oleh lensa okuler untuk mata tidak berakomodasi berada pada jarak tak berhingga sehingga mata rileks. Bayangan terakhir ini adalah terbalik tetapi ini tidak menjadi masalah jika benda yang diamati adalah bintang, bulan, dan sebagainya.

III. Pertanyaan Awal1. Apa yang menjadi bagian utama pada teropong ?Jawab : 2. Apa yang dimaksud dengan lensa objektif dan lensa okuler ? Apa fungsi keduanya ?Jawab : 3. Dalam aplikasinya teropong dibedakan atas dua tipe, yaitu Tipe teropong bias dan tipe teropong pantul. Sebutkan jenis-jenis teropong bias dan jelaskan ! Apakah perbedaan teropong bias dengan teropong pantul ?Jawab :

IV. Alat dan BahanNo. KatalogNama alat dan bahanJumlah

Rel presisi1 Buah

Layar1 Buah

Lensa 50 mm1 Buah

Lensa 100 mm1 Buah

Tumpakan berpenjepit3 Buah

Lensa 200 mm1 Buah

Lilin1 Buah

V. Tabel PengamatanLensa ObjektifLensa OkulerSifat Bayangan

200 mm50 mm

100 mm

100 mm50 mm

VI. Prosedur dan Observasi1. Susunlah alat-alat seperti gambar. 2 di bawah ini. Gunakan lensa 200 mm, sebagai objektif. Selanjutnya lilin diletakkan pada jarak 3-4 meter dari ujung rel presisi.

2. Aturlah posisi lilin agar nyala apinya tingginya sama dengan pusat lensa dan posisi lilin terletak pada sumbu rel presisi.3. Geser layar tembus cahaya hingga diperoleh bayangan yang tajam/jelas pada layar tersebut.4. Pasangkan lensa dengan fokus 50 mm (sebagai lensa okuler) pada klem penjepit di belakang layar. Lensa okuler ini bisa berfungsi sebagai lup untuk melihat bayangan maya yang tajam dan diperbesar.5. Lepaskan dari klem penjepit layar tembus cahaya, kemudian amati kembali bayangan lilin dari lensa objektif. Dengan demikian dapat dilihat bahwa susunan kedua lensa ini merupakan model teropong bintang. 6. Ganti lensa okuler 50 mm dengan lensa okuler 100 mm, lakukan kembali langkah-langkah observasi dari nomor 2 sampai dengan 5. 7. Ganti lensa objektif 200 mm dengan lensa 100 mm, lensa okulernya diganti dengan lensa 50 mm.8. Ulangi langkah-langkah observasi dari nomor 2 sampai dengan 6.

VII. Teknis Analisa1. Apakah yang dapat Anda simpulakan dari percobaan mengenai teropong bintang ? Termasuk jenis teropong apakah itu ? Mengapa ?Jawab : 2. Apabila kita menggunakan teropong astronomi, maka kita dapat melihat benda-benda di bumi. Bagaimanakah caranya agar bayangan terakhir dari teropong ini adalah tegak ?Jawab : 3. Apakah ada perbedaan pada penggantian lensa okuler 50 mm dengan lensa okuler 100 mm dan lensa objektif 200 mm dengan lensa 100 mm ?Jawab : 4. Bayangan nyata pada teropong astronomi atau teropong bintang, merupakan benda oleh lensa okuler yang memiliki jarak fokus lebih kecil daripada jarak fokus lensa objektif. Mengapa dalam pengamatan ini harus dilakukan dengan mata tidak berakomodasi ? Bagaimana dengan letak bayangan pada lensa objektif ?Jawab : VIII. Pertanyaan Akhir1. Berikan 3 (tiga) alasan mengapa cermin digunakan untuk mengganti lensa objektif, khususnya pada teropong pantul !Jawab : 2. Sebutkan sifat bayangan akhir pada teropong bintang untuk mata tidak berakomodasi dan mata berakomodasi !Jawab :

LEMBAR PENILAIAN LKS

Nama Peserta:No Induk:Program Keahlian:No.Aspek PenilaianSkor MaksSkor PerolehanKeterangan

12345

IPerencanaan1.1. Persiapan Alat1.2. Analisis model susunan

23

Sub Total5

IIModel Sususnan1.1. Penyiapan model susunan1.2. Penentuan model susunan32

Sub Total5

IIIProses3.1. Prosedur pengambilan data3.2. Cara mengukur variabel bebas3.3. Cara menyusun tabel pengamatan3.4. Cara melakukan perhitungan data

108107

Sub Total35

IVKualitas Produk Kerja1.1. Hasil perhitungan data1.2. Hasil grafik dari data perhitungan1.3. Hasil analisis1.4. Hasil kesimpulan5101010

Sub Total35

VEtos Kerja5.1. Tanggung jawab5.2. Ketelitian5.3. Inisiatif5.4. Kematian3232

Sub Total10

VILaporan6.1. Sistematika penyusunan laporan6.2. Kelengkapan bukti fisik64

Sub Total10

LKS Alat-Alat Optik