D. Berkas Sinar Istimewa

Seperti pada cermin lengkung, pada lensa dikenal pula tiga berkas sinar istimewa. Pada lensa positif tiga sinar istimewa tersebut adalah:

Gambar 24. Tiga berkas sinar istimewa pada lensa positif.

1. 2. 3.

Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui fokus utama. Sinar datang melalui fokus utama dibiaskan sejajar sumbu utama. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.

Pada lensa negatif tiga sinar istimewa itu adalah:

Gambar 25. Tiga berkas sinar istimewa pada lensa negatif.

1. 2. 3.

Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah sinar bias itu berasal dari fokus utama F1. Sinar datang menuju fokus utama F2 akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan .

Berkas sinar-sinar istimewa di atas dibutuhkan saat kita hendak menentukan bayangan suatu benda yang dibentuk oleh lensa dengan cara melukis seperti dijelaskan berikut ini.

Melukis pembentukan bayangan pada lensa

Gambar 26. Pembentukan bayangan pada lensa positif untuk benda yang
diletakkan antara F2 dan 2 F2.

Benda AB pada gambar 26 di atas diletakkan di depan lensa positif pada jarak s dari pusat optik O. Untuk melukis bayangan benda AB sebenarnya cukup digunakan 2 dari 3 sinar istimewa saja. Namun pada gambar 26 di atas, tampak ketiga sinar istimewa itu ditampilkan. Bayangan benda AB, yakni A'B' terbentuk pada jarak s' dari pusat optik. Tampak bahwa titik B’ yang merupakan bayangan dari titik B terbentuk dari perpotongan tiga sinar istemewa. Cobalah Anda telusuri perjalanan tiga sinar istimewa tersebut pada gambar 26 agar Anda lebih memahaminya.

Kita tak perlu melukis tiga sinar istimewa untuk menentukan bayangan titik A, sebab benda AB merupakan garis lurus yang tegak lurus pada sumbu utama. Jadi titik A' langsung kita tentukan begitu kita temukan titik B'. Caranya dengan menarik garis tegak lurus melalui sumbu utama dari titik B' itu. Nah, titik perpotongan dua garis inilah yang merupakan titik A’ sebagaimana tampak pada gambar 26 di atas.

Bagaimana, mau mencoba melukis bayangan untuk benda AB dengan posisi yang berbeda dari gambar 26? Cobalah Anda perhatikan gambar 27 di bawah! Apa persamaan dan perbedaan antara gambar 27 ini dengan gambar 26?

Gambar 27. Pembentukan bayangan oleh lensa positif untuk benda yang diletakkan pada jarak lebih besar dari jarak antara pusat optik ke titik 2F2.

Bila Anda perhatikan dua gambar itu akan tampak persamaan dan perbedaan kedua gambar tersebut. Kesamaannya adalah bahwa bayangan kedua benda terbentuk sebagai hasil pembiasan pada lensa yang dilukis menggunakan tiga sinar istimewa. Kesamaan yang lain adalah bahwa bayangan yang terbentuk posisinya terbalik dari posisi bendanya. Selanjutnya pada kedua gambar tampak benda di sebelah kiri atau di depan lensa, sedangkan bayangannya ada di sebelah kanan atau di belakang lensa.

Sementara perbedaan antara kedua gambar dijelaskan sebagai berikut.
Pada gambar 26 benda diletakkan pada jarak antara titik F2 dan 2F2, sedangkan pada gambar 27 benda diletakkan pada jarak yang lebih besar dari jarak antara pusat optik ke titik 2F2. Bayangan yang terbentuk pada gambar 26 berukuran lebih besar dari bendanya, sedangkan bayangan yang terbentuk pada gambar 27 ukurannya lebih kecil bila dibandingkan ukuran bendanya.

Bagaimana kalau posisi benda AB berada antara pusat optik dan titik F2?

Gambar 28. Pembentukan bayangan pada lensa positif bila benda diletakkan
antara pusat optik O dan fokus utama F2.

Pada gambar 28 tampak bayangan A'B' yang terbentuk ada di depan lensa, tidak di belakang lensa seperti gambar terdahulu dan bayangan tampak tegak (tidak terbalik) serta lebih besar dari ukuran bendanya. Cara melukis bayangannya secara prinsip sebenarnya sama, yakni menggunakan tiga sinar istimewa. Hanya saja untuk mendapatkan bayangan benda A'B' garis-garis yang merupakan sinar-sinar bias dari tiga sinar istimewa tersebut harus diperpanjang ke belakang (garis putus-putus). Nah, perpotongan tiga garis putus-putus itulah yang merupakan titik bayangan B'. selanjutnya sama seperti gambar-gambar terdahulu bayangan A'B' dilukis dengan menarik garis A'B'.

Latihan
Cobalah Anda lukis bayangan benda AB bila posisinya:
a. tepat di fokus utama F2 dan
b. tepat di titik 2F2 lensa positif.

Saat benda di fokus utama, Anda tidak dapat melukis bayangan. Anda hanya mendapatkan berkas sinar istimewa setelah dibiaskan oleh lensa positif yang merupakan dua sinar yang sejajar. Dikatakan bahwa bayangan berada di jauh tak terhingga. Pada saat posisi benda tepat di titik 2F2 bayangan ada di belakang lensa tepat di titik 2F1 dan ukurannya akan sama dengan ukuran bendanya.

Untuk lensa negatif, sifat-sifat bayangan dari suatu benda sejati di depan lensa selalu tegak, diperkecil dan maya seperti diperlihatkan gambar 29. Menggeser posisi benda AB digeser mendekati atau menjauhi pusat optik hanya merubah ukuran bayangan, namun tidak akan merubah sifat-sifat bayangan (silakan Anda mencobanya).

Gambar 29. Sifat bayangan dari suatu benda sejati di depan lensa negatif selalu maya,
tegak diperkecil.

Berkaitan dengan pembentukan bayangan pada lensa, tabel 1 di bawah memuat berbagai kemungkinan posisi benda dan posisi bayangan serta sifat bayangan tersebut. Anda dapat memeriksa kebenaran tabel tersebut dengan mencoba melukis sendiri bayangan benda pada posisi-posisi benda sesuai dengan data pada tabel tersebut.

Jenis lensa	Jarak benda (s)	Sifat bayangan
Positif Positif Positif Positif Positif Positif Negatif	Antara pusat optik dan fokus utama (F) Tepat di fokus utama Antara F dan 2F Tepat di 2F Antara 2F dan jauh tak terhingga Di jauh tak terhingga Antara pusat optik dan jauh tak terhingga	Maya, tegak, diperbesar Bayangan di jauh tak terhingga Nyata, terbalik, diperbesar Nyata, terbalik, sama besar Nyata, terbalik, diperkecil Nyata, terbalik, diperkecil Maya, tegak, diperkecil