Lensa

Lensa cembung

Lensa atau kanta adalah alat untuk mengumpulkan atau menyebarkan cahaya, biasanya dibentuk dari sepotong kaca yang dibentuk. Alat sejenis digunakan dengan jenis lain dari radiasi elektromagnetik juga disebut lensa, misalnya, sebuah lensa gelombang mikro dapat dibuat dari paraffin wax.

Lensa paling awal tercatat di Yunani Kuno, dengan sandiwara Aristophanes The Clouds (424 SM) menyebutkan sebuah kaca-pembakar (sebuah lensa cembung digunakan untuk memfokuskan cahaya matahari untuk menciptakan api).

Tulisan Pliny the Elder (23-79) juga menunjukan bahwa gelas-pembakar juga dikenal Kekaisaran Roma, dan disebut juga apa yang kemungkinan adalah sebuah penggunaan pertama dari lensa pembetul: Nero juga diketahui menonton gladiator melalui sebuah zamrud berbentuk cekung (kemungkinan untuk memperbaiki myopia).

Seneca the Younger (3 SM - 65) menjelaskan efek pembesaran dari sebuah gelas bulat yang diisi oleh air. Matematikawan muslim berkebangsaan Arab Alhazen (Abu Ali al-Hasan Ibn Al-Haitham), (965-1038) menulis teori optikal pertama dan utama yang menjelaskan bahwa lensa di mata manusia membentuk sebuah gambar di retina. Penyebaran penggunaan lensa tidak terjadi sampai penemuan kacamata, mungkin di Italia pada 1280-an.

Konstruksi

Konstruksi lensa yang paling umum adalah lensa speris (en: spherical lens), yaitu lensa dengan bidang antarmuka yang melengkung speris (en: spherical curvature), yaitu kelengkungan bidang permukaan bola dengan radius speris (en: radius of curvature) tertentu. Notasi radius yang digunakan adalah R, akan bernilai positif saat antarmuka melengkung keluar menjauhi titik pusat lensa dan disebut antarmuka cembung (en: convex). Notasi negatif akan digunakan untuk antarmuka cekung (en: concave) yang melengkung ke dalam mendekati titik pusat lensa.

Lensa sederhana

1 - Symmetrical double convex lens.
2 - Asymmetrical double-convex lens
3 - Plano- convex lens.
4 - Positive meniscus lens.
5 - Symmetrical biconcave lens.
6 - Asymmetrical biconcave lens.
7 - Plano-concave lens.
8 - Negative meniscus lens.

Lensa sederhana (en: simple lens, singlet lens) atau sering disebut lensa saja adalah sebuah lensa tunggal speris.

Lensa sederhana dibedakan berdasarkan kelengkungan kedua bidang antarmukanya. Sebuah lensa cembung (en: biconvex lens) mempunyai dua bidang antarmuka yang cembung, lensa dengan dua bidang cekung disebut lensa cekung (en: biconcave lens). Jika salah satu bidang antarmuka datar (mempunyai radius yang tak berhingga), maka lensa tersebut disebut lensa plano cembung atau lensa plano cekung. Lensa cembung cekung mempunyai satu bidang antarmuka cekung dan satu bidang antarmuka cembung, juga sering disebut lensa meniskus (en: meniscus lens).

Lensa sederhana sangat rentan terhadap aberasi kromatik dan aberasi optis lainnya.

Lensa cembung

Diagram penelusuran sinar untuk sebuah lensa konvergen

Lensa cekung

Lensa cembung adalah jenis lensa yang memiliki bagian tengah yang lebih tebal dibandingkan bagian pinggir lensanya. Pada lensa cembung, sinar yang merambat melalui kedua antarmuka akan dibiaskan (terfokus) menuju ke satu titik pada sumbu optis lensa, yang disebut jarak fokus (en: focal length). Lensa cembung dalam bahasa Inggris juga disebut positive lens atau converging lens. Lensa cembung membentuk focal point pada sisi berlawanan dengan persamaan lens maker:

${\frac {1}{S_{1}}}+{\frac {1}{S_{2}}}={\frac {1}{f}}$

di mana:

• $S_{2}$ adalah jarak citra dan sesuai konvensi, bernilai negatif pada sisi yang sama dengan subyek
• $f$ adalah 'rentang vokal, bernilai negatif untuk lensa cekung

dan persamaan magnifikasi lensa:

$M=-{\frac {S_{2}}{S_{1}}}={\frac {f}{f-S_{1}}}$

Lensa cembung bersifat konvergen dan nilai fokusnya positif.

Lensa cembung (bernilai positif atau konvers) terdiri dari 3 jenis yaitu:

• Cermin cembung (bikonveks)
• Cembung datar (plankonveks)
• Cembung cekung (konkaf–konveks)

Lensa cekung

Lensa cekung adalah jenis lensa yang memiliki bagian tengah yang lebih tipis dibandingkan bagian pinggir lensanya. Pada lensa cekung, sinar cahaya yang merambat akan dibiaskan menjauhi dari sumbu optis lensa ke arah pinggir lensa dengan proyeksi imajiner sinar menuju ke satu titik, seperti pada gambar.

Lensa cekung bersifat divergen atau dengan kata lain menyebarkan berkas sinar cahaya dan titik fokus lensa cekung terletak pada sisi yang sama dengan berkas sinar cahaya sehingga titik fokus lensa cekung memiliki sifat mata atau semu dan nilai fokusnya negatif.

Lensa cekung (bernilai negatif atau konkaf) terdiri dari 3 jenis yaitu:

• Cermin cekung (bikonkaf)
• Cekung datar (plankonkaf)
• Cembung cekung(konveks–konkaf)

Ruang Benda	Ruang Bayangan	Letak bayangan	Sifat bayangan
I	IV	depan	maya, tegak, diperbesar
II	III	belakang	nyata, terbalik, diperbesar
III	II	belakang	nyata, terbalik, diperkecil
IV	I	depan	maya, tegak, diperkecil
f	~	-	tidak terbentuk bayangan
R	R	belakang	nyata, terbalik, sama besar

Lensa meniskus

Lensa meniskus (en: meniscus lens, ophthalmic lens) atau lensa cembung cekung, dapat berupa lensa positif atau negatif yang bergantung pada radius speris kedua bidang antarmuka. Pada nilai radius speris yang sama besar, sinar yang merambat tidak akan dibiaskan. Lensa meniskus positif akan membiaskan sinar seperti lensa cembung, lensa ini mempunyai bidang antarmuka cembung dengan radius speris yang lebih kecil. Sebaliknya lensa meniskus negatif mempunyai bidang antarmuka cekung dengan radius speris yang lebih kecil.

Lensa tipis

Lensa tipis (en: thin lens) adalah sebuah lensa dengan ketebalan yang sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai jarak fokusnya.

Lensa asperis

Sebuah lensa cembung asperis.

1: Penampang lensa Fresnel
2: Penampang lensa plano konveks dengan daya yang sama

Lensa asperis (en: aspheric lens, asphere) yang mempunyai bidang antarmuka dengan kelengkungan bidang yang bukan merupakan bidang permukaan bola. Sebuah lensa asperis dapat mengurangi aberasi speris atau aberasi optis lainnya, atau menggantikan kinerja beberapa jajaran lensa.

Lensa aksikon

Lensa aksikon (en: axicon lens) adalah lensa dengan bidang antarmuka berbentuk kerucut. Lensa aksikon akan memproyeksikan sebuah titik menjadi garis sepanjang sumbu optis, dan mengubah sinar laser menjadi bentuk cincin. Lensa ini dapat dipergunakan untuk mengubah sorot Gauss menjadi seperti sorot Bessel dengan efek difraksi yang sangat kecil.

Lensa Fresnel

Lensa Fresnel adalah sebuah lensa yang dikembangkan oleh seorang fisikawan berkebangsaan Prancis, Augustin Jean Fresnel untuk aplikasi pada mercusuar. Konstruksi lensa didesain dengan panjang fokus yang pendek, jarak fokus tak terhingga dan tebal lensa yang sangat tipis jika dibandingkan dengan lensa konvensional, agar dapat melewatkan lebih banyak cahaya sehingga lampu mercusuar dapat terlihat dari jarak yang lebih jauh.

Menurut majalah Smithsonian, lensa Fresnel yang pertama digunakan pada tahun 1823 pada mercusuar Cordouan di tanjung muara Gironde, sinar cahaya yang dipancarkan mampu terlihat dari jarak 20 mil (32 km). Seorang fisikawan Skotlandia, Sir David Brewster, memperkenalkan lensa ini untuk digunakan pada seluruh mercusuar di daratan Inggris.

Sebelum lensa Fresnel ditemukan, ide untuk membuat lensa yang lebih tipis dan ringan yang tersusun dari beberapa bagian terpisah dalam sebuah bingkai, sering disebut sebagai ide dari Georges Louis Leclerc dan Comte de Buffon. Fresnel menyempurnakan penyusunan lensa-lensa konsentrik tersebut berdasarkan perhitungan zona Fresnel.

Lensa Fresnel terbagi menjadi 6 kategori berdasarkan panjang fokusnya. Kategori yang pertama merupakan lensa yang terbesar dengan panjang fokus 920 mm (36 inci). Kategori yang terakhir dengan lensa terkecil mempunyai panjang fokus 150 mm (5,9 inci). Pengembangan lensa Fresnel lebih lanjut menambahkan dua kategori lensa yang baru yaitu lensa Fresnel mesoradial dan hyper radial.

Lensa fotokromik

Lensa fotokromik (en: photochromic lens) adalah lensa yang menjadi gelap saat terpajan (terpapar) sinar ultraviolet. Lensa perlahan kembali menjadi jernih seiring sirnanya pajanan sinar UV tersebut.

Lensa silindris

Lensa silindris adalah sebuah lensa yang membiaskan sinar cahaya yang merambat melalui mediumnya hingga terfokus pada sebuah garis, bukan pada sebuah titik seperti pada umumnya lensa cembung.

Lensa komposit

Sebuah lensa doublet akromatika.

Sorot cahaya tanpa (merah) dan dengan (hijau) lensa Barlow

Lensa Cooke triplet

Lensa komposit adalah jajaran beberapa lensa yang disusun sedemikian rupa untuk memberikan efek sinar cahaya tertentu. Lensa komposit dapat terdiri dari dua buah lensa tunggal atau lebih.

Lensa doublet

Lensa doublet adalah sebuah istilah yang digunakan pada bidang optika untuk menjelaskan sebuah lensa komposit yang terdiri dari dua buah lensa sederhana dengan berbagai macam kombinasinya. Lensa doublet yang paling umum adalah lensa doublet akromatika yang dapat meredam aberasi kromatika dengan sangat optimal.

Lensa Barlow

Lensa Barlow adalah sebuah lensa komposit yang ditemukan oleh seorang insinyur berkebangsaan Inggris bernama Peter Barlow yang digunakan untuk meningkatkan bukaan suatu sistem optika. Lensa Barlow biasa diletakkan persis sebelum jendela bidik (en: viewfinder) untuk meningkatkan jarak fokus jendela bidik.

Lensa Cooke triplet

Lensa Cooke triplet adalah lensa komposit yang dipatenkan oleh Dennis Taylor, seorang insinyur yang bekerja pada perusahaan Cooke of York pada tahun 1893. Lensa Cooke triplet adalah lensa komposit pertama yang berhasil meminimumkan aberasi optis.

Lensa Dialyt

Lensa Dialyt adalah sebuah lensa komposit yang terdiri dari empat buah lensa tunggal yang didesain untuk meredam berbagai macam aberasi optis. Sebuah lensa komposit serupa dikembangkan oleh Taylor Hobson dari desain lensa Cooke triplet dan kemudian disebut lensa Aviar. Sedangkan lensa Celor adalah desain lensa Dialyt yang telah mengalami penyempurnaan.

Referensi

• Hecht, Eugene (1987). Optics (edisi ke-2nd). Addison Wesley. ISBN 0-201-11609-X.  Chapters 5 & 6.
• Hecht, Eugene (2002). Optics (edisi ke-4th). Addison Wesley. ISBN 0-321-18878-0. 
• Greivenkamp, John E. (2004). Field Guide to Geometrical Optics. SPIE Field Guides vol. FG01. SPIE. ISBN 0-8194-5294-7. 
• https://bangid000.blogspot.com/2020/03/teori-fisika-dalam-anime-dr.html?m=1 Teori fisika di Dr Stone.

Bacaan lain

• "The Fresnel Lens." The Keeper's Log (Winter 1985), pp. 12–14.
• Lighthouses, Illuminants, Lenses Engineering and Augustin Fresnel, An Historical Bibliography, United States Coast Guard.
• United States Coast Guard, Aids to Navigation, (Washington, DC: U. S. Government Printing Office, 1945).
• United States Coast Guard, Aids to Navigation Historical Bibliography.
• United States Coast Guard, Fresnel Lenses Still in Operation.

Lihat pula

• Aberration in optical systems
• Lensa fotografi
• Bukaan
• Cermin
• Tingkap numeris
• Bokeh
• Teleskop
• Mikroskop
• Eyepiece
• Pelapisan optik
• Gradient index lens
• History of lensmaking
• Lensa zoom
• Lensa gravitasi
• Lensa dielektrik
• Lens grinder

Pranala luar

• Lens article at digitalartform.com Diarsipkan 2016-03-04 di Wayback Machine.
• Thin Lens Java applet
• Article on Ancient Egyptian lenses
• Lighthouse Getaway: Fresnel lens (contains photographs.)
• Pepper, Terry. "Seeing the Light: Lighthouses on the western Great Lakes". 
• Random Destructive Acts via Focused Solar Radiation.
• TruckView Fresnel lens combats the HGV Blind-Spot. Diarsipkan 2019-04-08 di Wayback Machine.
• How the Fresnel lens works.
• A computer analysis of the Fresnel lens cross section depicted in the 'graphic examples' section of this very Wikipedia article. Diarsipkan 2009-05-20 di Wayback Machine.
• Applied photographic optics Book
• Book- The properties of optical glass
• Handbook of Ceramics, Glasses, and Diamonds
• Optical glass construction
• History of Optics (audio mp3) Diarsipkan 2009-01-06 di Wayback Machine. by Simon Schaffer, Professor in History and Philosophy of Science at the University of Cambridge, Jim Bennett, Director of the Museum of the History of Science at the University of Oxford and Emily Winterburn, Curator of Astronomy at the National Maritime Museum (recorded by the BBC).
• a chapter from an online textbook on refraction and lenses Diarsipkan 2009-12-17 di Wayback Machine.
• Thin Spherical Lenses on Project PHYSNET.
• Lens article at digitalartform.com Diarsipkan 2016-03-04 di Wayback Machine.
• Article on Ancient Egyptian lenses
• Detailed analysis of bifocal prescription lenses
• picture of the Ninive rock crystal lens Diarsipkan 2007-05-16 di Wayback Machine.
• Do Sensors “Outresolve” Lenses? Diarsipkan 2010-01-02 di Wayback Machine.; on lens and sensor resolution interaction.

Simulasi

Thin lens simulation

• Thin Lens Java applet
• Open source thin lens simulation (Java applet)
• Learning by Simulations - Concave and Convex Lenses
• OpticalRayTracer - Open source lens simulator (downloadable java)