Lensa (Fisika): Pengertian, Jenis & Cara Kerjanya

Anda menemukan lensa setiap hari. Baik itu lensa pada kamera ponsel Anda, lensa pada kacamata atau lensa kontak yang Anda gunakan untuk melihat dengan jelas, kaca pembesar, mikroskop, teleskop atau sesuatu yang lain sama sekali, fisika lensa menjelaskan bagaimana sepotong kaca sederhana dapat digunakan untuk memperbesar, memperkecil atau membawa gambar menjadi fokus untuk tujuan apapun.

Pada dasarnya, lensa bekerja dengan membengkokkan sinar cahaya yang melewatinya melalui pembiasan, tetapi poin dasar ini dapat diterapkan dengan berbagai cara yang bervariasi menurut jenis lensa. Untungnya, dasar-dasar lensa semacam itu mudah dipahami ketika Anda belajar lebih banyak tentang cara kerjanya.

Lensa adalah sepotong bahan transparan yang dibentuk sedemikian rupa sehingga menyebabkan sinar cahaya dibelokkan dengan cara tertentu saat mereka melewatinya, apakah itu berarti membuat sinar menyatu ke titik tertentu atau menyimpang seolah-olah dari titik tertentu titik. Bahan yang digunakan bisa berupa potongan kaca atau plastik, dan bentuk lensa menentukan apakah itu menyebabkan sinar cahaya menyatu atau menyimpang. Kata "lensa" berasal dari kata Latin untuk "lentil," karena kesamaan bentuk antara lensa konvergen dan kacang-kacangan.

Pembengkokan sinar cahaya yang sebenarnya dihasilkan oleh lensa terjadi karena bahan lensa memiliki indeks bias yang berbeda dengan udara di sekitarnya. Perilaku ini dijelaskan oleh hukum Snell untuk pembiasan, yang menghubungkan perbedaan sudut antara datang dan sinar cahaya yang dibiaskan dengan indeks bias kedua bahan.

Singkatnya, hukum mengatakan bahwa jika Anda berpindah dari zat indeks bias yang lebih rendah ke yang lebih tinggi (misalnya, dari udara ke kaca), sinar cahaya dibelokkan ke arah "normal" ke permukaan (yaitu, menuju arah tegak lurus permukaan pada titik itu) dan kebalikannya berlaku untuk sinar cahaya yang pergi dari bahan indeks bias yang lebih tinggi ke bahan yang lebih rendah. satu.

Ada beberapa istilah unik yang digunakan dalam optik, dan memahaminya sangat penting jika Anda mempelajari fisika lensa.

• Itu titik fokus adalah titik pertemuan sinar sejajar setelah melewati lensa.
• Itu Focal length lensa adalah jarak dari pusatnya ke titik fokus, yang pada dasarnya mendefinisikan "kekuatan lentur" lensa.
• Itu sumbu optik adalah sumbu simetri lensa.
• SEBUAH sinar cahaya adalah perkiraan jalur cahaya, di mana garis lurus digunakan untuk mewakili gerakan gelombang cahaya (atau foton). Setiap titik pada suatu objek menghasilkan sinar cahaya ke segala arah yang mungkin, tetapi biasanya beberapa sinar tertentu dipilih untuk menentukan lokasi gambar yang dihasilkan.
• Sebuah lensa optik adalah sepotong bahan yang dirancang untuk menyebabkan sinar cahaya menyatu (lensa cembung) atau divergen (lensa cekung).
• SEBUAH lensa bikonveks adalah lensa optik sederhana dengan dua sisi cembung (menghasilkan bentuk seperti miju-miju yang memberi nama lensa), kadang-kadang disebut lensa cembung-cembung dan memiliki panjang fokus positif menurut definisi. Mereka digunakan dalam kaca pembesar, teleskop, mikroskop dan bahkan mata manusia.
  
• Itu kedalaman lapangan menggambarkan kisaran jarak di mana objek berada dalam fokus ketika dilihat melalui lensa, dan merupakan terminologi umum dalam fotografi pada khususnya. Karena sensor cahaya di kamera berukuran tetap, jika gambarnya sedikit tidak fokus tetapi jumlah kesalahannya cukup kecil, itu tidak akan benar-benar terdaftar sebagai tidak fokus. Rentang fokus ini adalah kedalaman bidang.
• Itu lensa prima adalah lensa yang digunakan dalam fotografi dengan panjang fokus tetap, berbeda dengan lensa zoom yang panjang fokusnya dapat diubah. Namun, dalam konteks lain, lensa prima dapat digunakan untuk mengartikan lensa utama dalam sistem yang terdiri dari beberapa lensa.

Diagram sinar adalah alat yang sangat berguna dalam optik, dan digunakan untuk menemukan lokasi di mana gambar akan terbentuk berdasarkan lokasi objek dan lensa. Dengan menggambar beberapa cahaya utama yang muncul dari suatu objek dan menandai jalurnya saat melewati lensa, titik pertemuannya adalah di mana bayangan akan terbentuk.

Proses ini dapat dilakukan dengan menggunakan hukum pembiasan Snell, tetapi beberapa trik juga dapat menyederhanakan prosesnya. Misalnya, sinar yang melewati pusat lensa hampir tidak dibelokkan sama sekali, dan sinar yang menumbuk lensa tegak lurus sumbu optik dibiaskan melalui titik fokus untuk lensa.

Bayangan yang dihasilkan oleh lensa dapat bersifat nyata atau maya. Untuk gambar nyata, sinar cahaya berkumpul untuk membentuk gambar di lokasi tertentu, dan Anda dapat melihat gambar itu jika Anda meletakkan layar di lokasi itu. Di mata manusia dan daerah di belakang lensa kamera, sel atau bahan fotosensitif digunakan untuk mengambil gambar ini.

Bayangan maya berbeda: ketika sinar menyimpang dari lensa, orientasinya membuatnya Lihat seperti mereka datang dari lokasi bayangan virtual. Dengan kata lain, jika Anda mengikuti sinar bias mundur tetapi hanya mengikuti garis lurus, mereka semua akan bertemu di lokasi bayangan maya. Namun, sinar cahaya tidak secara fisik bertemu di lokasi ini, dan jika Anda menempatkan layar di sana, Anda tidak akan melihat gambar.

Lensa kamera adalah salah satu jenis lensa paling familiar yang Anda temui setiap hari, dan ini datang dalam banyak jenis yang berbeda, meskipun mereka semua memiliki prinsip dasar operasi yang sama yang diuraikan sebelumnya.

Lensa prima adalah lensa dasar dengan panjang fokus tetap, dan lensa zoom memiliki panjang fokus variabel, jadi Anda tidak perlu mengubah lokasi secara fisik untuk mendapatkan sesuatu dalam fokus. Lensa sudut lebar adalah jenis lensa dengan panjang fokus sangat kecil yang secara dramatis meningkatkan bidang pandang, dan lensa mata ikan pada dasarnya adalah versi ekstrem dari lensa sudut lebar.

Contoh lainnya adalah lensa telefoto, yang memiliki panjang fokus sangat panjang dan dimaksudkan untuk menangkap subjek yang jauh jauh, dan lensa makro yang dimaksudkan untuk fokus pada jarak yang sangat dekat dan menghasilkan versi ukuran nyata atau yang diperbesar objek.

Jenis lensa umum lainnya adalah lensa kacamata atau lensa kontak, dan keduanya berfungsi untuk memperbaiki masalah dengan penglihatan Anda. Jika Anda "rabun jauh", ini berarti lensa mata Anda membuat gambar di depan retina peka cahaya di mata Anda, sehingga Anda memerlukan lensa divergen (cekung) untuk memindahkan gambar lebih jauh ke belakang.

Jika Anda "rabun dekat", lensa di mata Anda akan menghasilkan gambar lebih jauh ke belakang daripada retina Anda, jadi Anda perlu lensa konvergen untuk memperbaiki masalah ini.

Baik lensa kontak maupun kacamata mengoreksi hal ini dengan cara yang sama – dengan menambahkan lensa korektif tambahan untuk menjadikannya efektif panjang fokus mata Anda sesuai dengan jarak ke retina Anda – tetapi ada perbedaan karena lensa kontak berada tepat di mata. Dalam lensa kontak, lensa tidak perlu menutupi banyak ruang (hanya perlu cukup besar untuk pupil Anda pada pelebaran maksimumnya) dan dapat mencapainya dengan lebih sedikit bahan. Untuk lensa kacamata, lensa perlu menutupi area yang jauh lebih besar dan sebagai hasilnya lebih tebal.