Materi Fisika - Cermin dan Lensa: Penjelasan & Contoh Soal

Cermin

Materi Fisika SMA kelas 11 - Cermin adalah benda yang dibuat untuk memantulkan cahaya (reflektor) dan merefleksikan bayangan. Sisi pada cermin dapat juga dibuat melengkung cembung ataupun cekung.

Cermin berbeda dengan lensa. Hanya satu sisi pada cermin yang memiliki fungsi untuk memantulkan cahaya yakni sisi muka cermin, sedangkan pada sisi belakang cermin tidak masalah apapun bentuknya karena cahaya memang tidak melewati cermin.

Pada materi ini akan dibahas dua tipe cermin berdasarkan bentuk muka cermin yaitu cermin cembung dan cermin cekung.

# Cermin Cembung

Cermin cembung memiliki muka cermin berbentuk cembung keluar seperti setengah bola. Cermin cembung berfungsi untuk memantulkan dan kemudian menyebarkan cahaya yang datang. Cermin cembung (konveks) biasa disebut cermin negatif karena bersifat menyebarkan sinar cahaya (divergen).

Titik fokus cermin cembung berada dibelakang cermin sehingga bersifat maya dan bernilai negatif.

Materi Fisika - Cermin dan Lensa : Penjelasan & Contoh Soal

Perhatikan gambar diatas, terdapat tiga sinar istimewa pada cermin cembung, yaitu:

setiap sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus di belakang lensa.
setiap sinar datang yang menuju titik fokus di belakang lensa akan dipantulkan menjadi sejajar dengan sumbu utama.
setiap sinar datang yang menuju titik pusat cermin (R) akan dipantulkan kembali dari R yang merupakan jari-jari kelengkungan cermin.

Contoh pemanfaatan cermin cembung adalah pada kaca spion kendaraan sehingga dapat melihat dari arah yang lebih lebar dan pada cermin yang diletakkan di belokan jalan untuk menghindari kecelakaan.

# Cermin Cekung

Cermin cekung memiliki muka cermin berbentuk cekungan kedalam seperti wajan penggorengan. Cermin cekung berfungsi untuk memantulkan dan kemudian memfokuskan cahaya yang datang. Cermin cekung (konkaf) biasa disebut cermin positif karena bersifat memfokuskan sinar cahaya (konvergen).

Titik fokus cermin cekung berada didepan cermin sehingga bersifat real dan bernilai positif.

Perhatikan gambar diatas, terdapat tiga sinar istimewa pada cermin cekung, yaitu:

setiap sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan munujui titik fokus di depan lensa.
setiap sinar datang yang menuju titik fokus di depan lensa akan dipantulkan menjadi sejajar dengan sumbu utama.
setiap sinar datang yang menuju titik pusat cermin (R) akan dipantulkan kembali dari R yang merupakan jari-jari kelengkungan cermin.

Contoh pemanfaatan cermin cekung adalah sebagai pengumpul sinar matahari pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan sebagai pemantul pada setiap lampu sorot/senter sehingga cahaya yang dihasilkan tidak menyebar.

Lensa

Lensa adalah suatu benda transparan yang memiliki dua sisi lengkungan berupa cembung ataupun cekung. Lensa berfungsi untuk membiaskan atau meneruskan cahaya (refaktor). Lensa biasanya terbuat dari kaca ataupun plastik. Pada materi ini akan dibahas dua tipe lensa berdasarkan bentuk/geometri lensa yaitu lensa cembung dan lensa cekung.

# Lensa Cembung (Konveks)

Lensa cembung berfungsi untuk memfokuskan cahaya yang datang. Lensa cembung (konveks) biasa disebut lensa positif. Disebut positif karena dapat memfokuskan cahaya (konvergen). Terdapat tiga macam lensa cembung berdasarkan geometri di kedua sisinya, yaitu:

cembung cembung (bikonveks)
cembung datar (planokonveks)
cembung cekung (konkaf-konveks)

Perhatikan gambar diatas, titik dimana semua sinar berpotongan menuju satu titik disebut sebagai titik fokus (F1). f merupakan jarak titik fokus ke lensa dan selalu bernilai positif (kanan). F1 merupakan titik fokus sejati dan F2 merupakan titik fokus maya.

Terdapat tiga sinar istimewa pada lensa cembung (perhatikan gambar diatas), yaitu:

setiap sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan menuju titik fokus sejati (F1) di belakang lensa.
setiap sinar datang yang melalui titik fokus maya (F2) di depan lensa akan dibiaskan menjadi sejajar dengan sumbu utama.
setiap sinar datang yang melalui titik pusat lensa akan diteruskan tanpa pembiasan.

Contoh pemanfaatan lensa cembung adalah digunakan untuk penderita rabun dekat atau hipermetropi, kaca pembesar, lensa pada teropong, lensa pada mikroskop, lensa periskop, lensa proyektor, dan lain sebagainya.

# Lensa Cekung (Konkaf)

Lensa cekung berfungsi untuk menyebarkan cahaya yang datang. Lensa cekung (konkaf) juga disebut sebagai lensa negatif. Disebut negatif karena dapat menyebarkan cahaya (divergen). Terdapat tiga macam lensa cekung berdasarkan geometri di kedua sisinya, yaitu:

cekung cekung (bikonkaf)
cekung datar (planokonkaf)
cekung cembung (konveks -konkaf)

Perhatikan gambar diatas, jika semua sinar yang menyebar di tarik garis seolah-olah berasal dari satu titik yang disebut sebagai titik fokus maya (F2). f merupakan jarak titik fokus maya ke lensa dan selalu bernilai negatif (kiri). F2 merupakan titik fokus aktif yang bersifat maya dan F1 merupakan titik fokus pasif.

Terdapat tiga sinar istimewa pada lensa cekung (perhatikan gambar diatas), yaitu:

setiap sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus maya (F2) di depan lensa.
setiap sinar datang yang menuju titik fokus pasif (F1) di belakang lensa akan dibiaskan menjadi sejajar dengan sumbu utama.
setiap sinar datang yang melalui titik pusat lensa akan diteruskan tanpa pembiasan.

Contoh pemanfaatan lensa cekung adalah digunakan untuk penderita rabun jauh atau miopi untuk memfokuskan cahaya yang masuk ke mata.

Contoh Soal Cermin dan Lensa + Pembahasan

# Contoh Soal 1

Titik fokus suatu cermin berada 56 cm dibelakang cermin. Apakah tipe cermin tersebut dan berapa jari-jari kelengkungan cermin tersebut?
a) Cermin cembung dengan jari-jari kelengkungan 112 cm.
b) Cermin cembung dengan jari-jari kelengkungan 28 cm.
c) Cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 112 cm.
d) Cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 28 cm.

Solusi:
Karena bayangan jatuh dibelakang cermin, maka yang dimaksud adalah cermin cembung.

Besar jari-jari kelengkungan cermin bernilai dua kali panjang titik fokusnya sehingga:

Maka, jawaban yang benar adalah A.

Contoh Soal 2

Manakah dari pernyataan dibawah ini yang mendeskripsikan bayangan yang dihasilkan lensa cekung?
a) Nyata, tegak, dan bayangan tereduksi.
b) Maya, tegak, dan bayangan tereduksi.
c) Nyata, terbalik, dan bayangan diperbesar.
d) Maya, terbalik, dan bayangan diperbesar.

Solusi:
Sesuai dengan sifat-sifat lensa cekung: bayangan yang terbentuk adalah maya karena titik fokusnya bersifat maya, bayangan tegak karena sinar tidak difokuskan tapi disebarkan, karena sinar disebarkan maka bayangan akan tereduksi.

Maka, jawaban yang benar adalah B.

Contoh Soal 3

Sebuah lensa memiliki panjak titik fokus sejauh -5 m. Berapa kekuatan lensa dan tipe lensa tersebut?
a) 0,5 D, lensa cembung.
b) -0,5 D, lensa cembung.
c) 0,5 D, lensa cekung.
d) -0,5 D, lensa cekung.

Solusi:
Karena titik fokus bernilai negatif, maka yang dimaksud adalah lensa cekung. Kekuatan lensa dicari dengan menggunakan rumus: