Lensa cekung adalah salah satu topik penting dalam Fisika SMA/SMK, terutama pada bab Optik Geometris. Lensa ini memiliki sifat divergen, yang menyebabkan sinar cahaya menyebar setelah melewati lensa. Bayangan yang dihasilkan lensa cekung selalu maya, tegak, dan lebih kecil dari benda.
Menguasai kekuatan lensa cekung penting bagi siswa untuk menghitung jarak fokus, posisi bayangan, perbesaran bayangan, dan tinggi bayangan. Artikel ini menyajikan contoh soal lensa cekung lengkap beserta penyelesaian langkah demi langkah, sehingga memudahkan siswa belajar mandiri, memahami konsep, dan mempersiapkan ujian.
Artikel ini SEO friendly menggunakan kata kunci “contoh soal lensa cekung”, “kekuatan lensa”, “soal optik SMA”, dan “cara menghitung lensa cekung”.
Baca juga:Belajar USM UPH Lewat Contoh Soal: Panduan Lengkap Agar Lulus
Materi Dasar Lensa Cekung
1. Pengertian Lensa Cekung
Lensa cekung atau lensa negatif memiliki tepi lebih tebal daripada bagian tengahnya. Sifat utama lensa cekung:
- Menyebarkan sinar cahaya (divergen)
- Bayangan selalu maya, tegak, dan lebih kecil
- Kekuatan lensa bernilai negatif
2. Rumus Lensa Tipis
Rumus dasar yang berlaku untuk semua lensa tipis:
1/f = 1/s + 1/s’
- f = jarak fokus (m atau cm)
- s = jarak benda dari lensa
- s’ = jarak bayangan dari lensa
3. Kekuatan Lensa
Kekuatan lensa (D) dalam dioptri:
D = 100/f (cm) atau D = 1/f (m)
- Lensa cekung memiliki kekuatan negatif
4. Perbesaran Bayangan
Perbesaran bayangan:
M = h’/h = s’/s
- h = tinggi benda, h’ = tinggi bayangan
- M negatif → bayangan tegak dan maya
5. Tips Cepat Menghitung Lensa Cekung
- Gunakan tanda negatif untuk f.
- Bayangan lensa cekung selalu maya, tegak, lebih kecil.
- Gunakan rumus 1/f = 1/s + 1/s’ untuk posisi bayangan.
- Gunakan D = 100/f (cm) untuk kekuatan lensa.
- Gunakan M = s’/s untuk tinggi bayangan.
- Latihan rutin agar terbiasa menghadapi soal ujian.
Contoh Soal Fisika Lensa Cekung
Soal 1
Sebuah lensa cekung memiliki jarak fokus 20 cm. Hitung kekuatan lensanya!
Penyelesaian:
D = 100/f = 100/20 = 5 D
Karena lensa cekung → D = -5 D
Soal 2
Benda 10 cm diletakkan di depan lensa cekung f = 25 cm. Tentukan bayangan dan perbesaran.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-25) = 1/10 + 1/s’
-1/25 – 1/10 = 1/s’ → -7/50 → s’ ≈ -7 cm
Perbesaran: M = s’/s = -7/10 = -0,7 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 3
Benda setinggi 8 cm diletakkan 30 cm di depan lensa cekung f = 20 cm. Tentukan posisi bayangan dan tinggi bayangan.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-20) = 1/30 + 1/s’
-1/20 – 1/30 = 1/s’ → -5/60 → s’ = -12 cm
Perbesaran: M = s’/s = -12/30 = -0,4
Tinggi bayangan: h’ = M × h = -0,4 × 8 = -3,2 cm → tegak, maya, lebih kecil
Soal 4
Lensa cekung D = -3 D. Tentukan jarak fokus dalam cm.
Penyelesaian:
D = 100/f → f = 100/3 ≈ 33,33 cm → f = -33,33 cm
Soal 5
Benda 15 cm di depan lensa cekung f = 15 cm. Hitung bayangan dan perbesaran.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-15) = 1/15 + 1/s’
-1/15 – 1/15 = 1/s’ → -2/15 → s’ = -7,5 cm
Perbesaran: M = s’/s = -7,5/15 = -0,5 → tegak, maya, lebih kecil
Soal 6
Sebuah benda setinggi 12 cm diletakkan 8 cm di depan lensa cekung f = 10 cm. Hitung bayangan dan tinggi bayangan.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-10) = 1/8 + 1/s’
-1/10 – 1/8 = 1/s’ → -9/40 → s’ ≈ -4,44 cm
Perbesaran: M = s’/s = -4,44/8 ≈ -0,555
Tinggi bayangan: h’ = M × h = -0,555 × 12 ≈ -6,66 cm → tegak, maya, lebih kecil
Soal 7
Lensa cekung f = 25 cm, benda 50 cm di depannya. Tentukan posisi bayangan dan perbesaran.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-25) = 1/50 + 1/s’
-1/25 – 1/50 = 1/s’ → -3/50 → s’ ≈ -16,67 cm
M = s’/s = -16,67/50 ≈ -0,33 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 8
Benda 20 cm di depan lensa cekung f = 10 cm. Hitung bayangan dan tinggi bayangan jika benda 6 cm.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-10) = 1/20 + 1/s’
-1/10 – 1/20 = 1/s’ → -3/20 → s’ = -6 cm
Perbesaran: M = s’/s = -6/20 = -0,3
Tinggi bayangan: h’ = 6 × 0,3 = 1,8 cm → tegak, maya, lebih kecil
Soal 9
Sebuah lensa cekung D = -2,5 D. Tentukan jarak fokus dalam cm.
Penyelesaian:
f = 100/2,5 = 40 cm → f = -40 cm
Soal 10
Benda 18 cm diletakkan di depan lensa cekung f = 15 cm. Tentukan bayangan dan perbesaran.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-15) = 1/18 + 1/s’
-1/15 – 1/18 = 1/s’ → -11/90 → s’ ≈ -9,82 cm
Perbesaran: M = s’/s = -9,82/18 ≈ -0,545 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 11
Benda 12 cm di depan lensa cekung f = 10 cm. Hitung posisi bayangan dan tinggi bayangan.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-10) = 1/12 + 1/s’
-1/10 – 1/12 = 1/s’ → s’ ≈ -5,45 cm
Perbesaran: M = -5,45/12 ≈ -0,454
Tinggi bayangan: h’ = 12 × 0,454 ≈ 5,45 cm → tegak, maya, lebih kecil
Soal 12
Benda 25 cm di depan lensa cekung f = 20 cm. Hitung posisi bayangan dan perbesaran.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-20) = 1/25 + 1/s’
-1/20 – 1/25 = 1/s’ → -9/100 → s’ = -11,11 cm
M = s’/s = -11,11/25 ≈ -0,444 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 13
Lensa cekung f = 30 cm, benda 60 cm di depannya. Hitung posisi bayangan dan tinggi bayangan jika benda 10 cm.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-30) = 1/60 + 1/s’
-1/30 – 1/60 = 1/s’ → -3/60 → s’ = -20 cm
M = s’/s = -20/60 ≈ -0,333 → h’ = 10 × 0,333 ≈ 3,33 cm
Soal 14
Benda 10 cm di depan lensa cekung f = 12 cm. Tentukan bayangan.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-12) = 1/10 + 1/s’
-1/12 – 1/10 = 1/s’ → s’ ≈ -5,45 cm
M = s’/s = -0,545 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 15
Benda 15 cm di depan lensa cekung f = 15 cm. Tentukan posisi bayangan dan perbesaran.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-15) = 1/15 + 1/s’
-1/15 – 1/15 = -2/15 → s’ = -7,5 cm
M = -7,5/15 = -0,5 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 16
Lensa cekung D = -5 D. Hitung jarak fokus.
Penyelesaian:
f = 100/5 = -20 cm
Soal 17
Benda 8 cm di depan lensa cekung f = 10 cm. Hitung bayangan dan perbesaran.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-10) = 1/8 + 1/s’
-1/10 – 1/8 = 1/s’ → -9/40 → s’ ≈ -4,44 cm
M = -4,44/8 ≈ -0,555 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 18
Benda 20 cm di depan lensa cekung f = 15 cm. Tentukan posisi bayangan.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-15) = 1/20 + 1/s’
-1/15 – 1/20 = 1/s’ → -7/60 → s’ ≈ -10,71 cm
M = -10,71/20 ≈ -0,535 → bayangan tegak, maya, lebih kecil
Soal 19
Benda 12 cm di depan lensa cekung f = 10 cm. Tentukan posisi bayangan dan tinggi bayangan jika benda 5 cm.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-10) = 1/12 + 1/s’
-1/10 – 1/12 = 1/s’ → s’ ≈ -5,45 cm
M = -5,45/12 ≈ -0,454 → h’ = 5 × 0,454 ≈ 2,27 cm
Soal 20
Sebuah benda 15 cm diletakkan di depan lensa cekung f = 20 cm. Hitung bayangan dan tinggi bayangan jika benda 6 cm.
Penyelesaian:
1/f = 1/s + 1/s’ → 1/(-20) = 1/15 + 1/s’
-1/20 – 1/15 = 1/s’ → -7/60 → s’ ≈ -8,57 cm
M = s’/s = -8,57/15 ≈ -0,571 → h’ = 6 × 0,571 ≈ 3,43 cm → tegak, maya, lebih kecil
Strategi Menguasai Lensa Cekung
- Gunakan tanda negatif untuk f.
- Bayangan selalu maya, tegak, lebih kecil.
- Gunakan rumus 1/f = 1/s + 1/s’ untuk menghitung posisi bayangan.
- Gunakan D = 100/f untuk menghitung kekuatan lensa.
- Gunakan M = s’/s untuk menghitung tinggi bayangan.
- Latihan soal sebanyak mungkin agar terbiasa menghadapi ujian.
Baca juga:Dosen Universitas Teknokrat Indonesia Raih Hibah Pengembangan Modul Digital dari Kemendiktisaintek
Kesimpulan
Latihan soal kekuatan lensa cekung sangat penting untuk siswa SMA/SMK agar memahami konsep jarak fokus, perbesaran, posisi bayangan, dan kekuatan lensa. Dengan 20 contoh soal lengkap beserta penyelesaian langkah demi langkah, siswa dapat menguasai materi lensa cekung dengan mudah.
Artikel ini SEO friendly karena kata kunci “contoh soal lensa cekung”, “kekuatan lensa”, “soal optik SMA”, dan “cara menghitung lensa cekung” digunakan secara alami di seluruh artikel.
Penulis:Loveytha
Post Comment