Persamaan Pembuat Lensa: Panjang Fokus dari Kelengkungan
1 · Memprediksi
Jarak fokus lensa ditentukan oleh indeks kaca dan kelengkungan kedua permukaannya. Apakah membuat satu permukaan lebih datar (radius kelengkungan lebih besar) menambah atau mengurangi jarak fokus?
- Meningkat — permukaan yang lebih datar (radius lebih besar) membelokkan cahaya lebih sedikit, sehingga menghasilkan jarak fokus yang lebih panjang.
- Permukaan yang lebih datar mengurangi jarak fokus.
- Kelengkungan permukaan tidak mempengaruhi jarak fokus, hanya indeks kaca yang mempengaruhi.
2 · Pengaturan
- Buka preset pembuat lensa dan tekan Reset. Lensa ini mempunyai indeks n = 1.5 , dengan radius permukaan kedua ditetapkan pada R₂ = − 20 cm.
- Aktifkan pembacaan jarak fokus.
- Tetapkan radius kelengkungan permukaan pertama untuk setiap percobaan dan catat jarak fokus yang dihasilkan.
3 · Kumpulkan Data
| Jari-jari permukaan pertama R₁ (cm) | Jarak fokus f (cm) |
|---|---|
| 15.00 | |
| 20.00 | |
| 25.00 |
Plot jarak fokus f (sumbu y) terhadap R₁ (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda.
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung f dari 1 /f = (n−1)(1/R₁ − 1 /R₂) menggunakan n = 1.5 , R₂ = − 20 cm. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan, dengan menggunakan persamaan pembuat lensa, mengapa meningkatkan R₁ (membuat permukaan pertama menjadi lebih datar/kurang melengkung) akan meningkatkan jarak fokus — lensa yang lebih datar akan membelokkan cahaya lebih sedikit.
5 · Perluas
- Lensa ini memiliki R₁ > 0 dan R₂ < 0 — kedua permukaannya menonjol ke luar (lensa bikonveks), yang merupakan bentuk konvergen paling kuat. Jelaskan, dengan menggunakan persamaan pembuat lensa, mengapa lensa plano-cembung (satu sisi datar, R = ∞) memiliki jarak fokus lebih panjang dibandingkan lensa bikonveks dengan kaca yang sama dan kelengkungan yang sebanding.
- Produsen lensa kacamata memilih kelengkungan permukaan (bukan hanya indeks kaca) untuk mencapai jarak fokus yang ditentukan sekaligus mengontrol berat dan ketebalan tepi. Jelaskan mengapa dua pasangan (R₁, R₂) yang berbeda dapat menghasilkan jarak fokus yang sama persis, menggunakan struktur persamaan pembuat lensa.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Persamaan Lensmaker
Jarak fokus lensa tipis berasal langsung dari indeks kaca dan kedua kelengkungan permukaannya: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂). Beginilah cara perancang lensa memprediksi perilaku optik dari parameter produksi fisik.