Asah kemampuan Fisika Anda dengan kumpulan soal latihan materi lensa yang komprehensif ini! Materi lensa merupakan salah satu topik fundamental dalam optika geometri yang sering muncul dalam ujian. Latihan soal fisika materi lensa ini dirancang untuk membantu Anda memahami konsep dasar lensa cembung dan cekung, pembentukan bayangan, rumus lensa, perbesaran, hingga aplikasi lensa dalam kehidupan sehari-hari seperti kacamata dan mikroskop. Dengan beragam jenis soal mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, Anda akan mendapatkan pemahaman mendalam tentang sifat-sifat cahaya saat melewati lensa, perhitungan jarak fokus, jarak bayangan, dan kekuatan lensa. Persiapkan diri Anda menghadapi ulangan harian, ujian semester, atau bahkan seleksi masuk perguruan tinggi dengan menguasai setiap detail materi lensa. Dapatkan kunci jawaban dan penjelasan lengkap untuk setiap soal agar proses belajar Anda lebih efektif dan terarah. Selamat berlatih!
Contoh Soal soal fisika materi lensa
A. Pilihan Ganda
1. Sebuah lensa cembung memiliki jarak fokus 10 cm. Jika sebuah benda diletakkan 15 cm di depan lensa, sifat bayangan yang terbentuk adalah…
- Nyata, terbalik, diperbesar
- Nyata, tegak, diperkecil
- Maya, tegak, diperbesar
- Maya, terbalik, diperkecil
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Untuk lensa cembung, jika benda diletakkan antara f (10 cm) dan 2f (20 cm), bayangan akan terbentuk nyata, terbalik, dan diperbesar. Dalam kasus ini, 15 cm berada di antara 10 cm dan 20 cm. Dengan rumus 1/f = 1/s + 1/s’, didapat 1/10 = 1/15 + 1/s’, sehingga 1/s’ = 1/10 – 1/15 = (3-2)/30 = 1/30. Maka s’ = 30 cm (nyata). Perbesaran M = |s’/s| = |30/15| = 2 (diperbesar). Karena s’ positif, bayangan nyata dan terbalik.
2. Lensa yang selalu menghasilkan bayangan maya, tegak, dan diperkecil, tidak peduli di mana pun posisi benda, adalah…
- Lensa cembung
- Lensa cekung
- Lensa plankonveks
- Lensa konvergen
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Lensa cekung selalu menghasilkan bayangan maya, tegak, dan diperkecil untuk semua posisi benda nyata di depan lensa.
3. Jika sebuah lensa memiliki kekuatan +2 dioptri, jenis lensa tersebut adalah dan jarak fokusnya adalah…
- Cekung, 2 cm
- Cekung, 50 cm
- Cembung, 50 cm
- Cembung, 2 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Kekuatan lensa P = 1/f (dalam meter). Jika P positif (+2 D), itu adalah lensa cembung (konvergen). f = 1/P = 1/2 m = 0,5 m = 50 cm.
4. Rumus yang menghubungkan jarak fokus (f), jarak benda (s), dan jarak bayangan (s’) pada lensa tipis adalah…
- 1/f = 1/s + 1/s’
- f = s + s’
- 1/f = 1/s – 1/s’
- f = s × s’
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Ini adalah rumus lensa atau rumus pembentukan bayangan pada lensa tipis.
5. Seorang penderita miopi (rabun jauh) memerlukan kacamata dengan lensa berkekuatan -2 dioptri. Berapakah titik jauh mata orang tersebut?
- 25 cm
- 30 cm
- 40 cm
- 50 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Untuk penderita miopi, lensa koreksi (cekung) berfungsi agar bayangan benda jauh (s = ∞) jatuh tepat di titik jauh mata (s’ = PR). Kekuatan lensa P = 1/f. Untuk miopi, f = -PR. Jadi, -2 = 1/(-PR) atau PR = 1/2 m = 0,5 m = 50 cm.
6. Sinar istimewa pada lensa cembung yang datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui…
- Titik fokus aktif (F₁)
- Titik fokus maya (F₂)
- Pusat optik (O)
- Titik kelengkungan (M)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Ini adalah salah satu sinar istimewa pada lensa cembung.
7. Sebuah benda tingginya 4 cm diletakkan 30 cm di depan lensa cembung dengan jarak fokus 10 cm. Tinggi bayangan yang terbentuk adalah…
- 1 cm
- 1,5 cm
- 2 cm
- 4 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: 1/f = 1/s + 1/s’ => 1/10 = 1/30 + 1/s’ => 1/s’ = 1/10 – 1/30 = (3-1)/30 = 2/30 = 1/15. Jadi s’ = 15 cm. Perbesaran M = |s’/s| = |15/30| = 1/2. Tinggi bayangan h’ = M × h = (1/2) × 4 cm = 2 cm.
8. Fungsi lensa okuler pada mikroskop adalah…
- Memperbesar benda yang diamati secara langsung
- Memperbesar bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif
- Mengatur intensitas cahaya
- Memfokuskan cahaya ke benda
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Lensa okuler berfungsi sebagai lup untuk memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif.
9. Titik fokus lensa cembung bernilai positif, sedangkan titik fokus lensa cekung bernilai negatif. Hal ini karena…
- Lensa cembung mengumpulkan cahaya dan lensa cekung menyebarkan cahaya
- Lensa cembung selalu menghasilkan bayangan nyata dan lensa cekung selalu maya
- Lensa cembung digunakan untuk rabun dekat dan lensa cekung untuk rabun jauh
- Bentuk permukaan lensa yang berbeda
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Lensa cembung bersifat konvergen (mengumpulkan cahaya) sehingga titik fokusnya nyata dan berada di belakang lensa (sisi bayangan). Lensa cekung bersifat divergen (menyebarkan cahaya) sehingga titik fokusnya maya dan berada di depan lensa (sisi benda).
10. Jika sebuah benda diletakkan di titik fokus sebuah lensa cembung, bayangan yang terbentuk akan…
- Nyata, terbalik, diperkecil
- Maya, tegak, diperbesar
- Nyata, terbalik, sama besar
- Terbentuk di tak hingga
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Ketika benda diletakkan di titik fokus lensa cembung, sinar-sinar yang dibiaskan akan sejajar, sehingga bayangan terbentuk di tak hingga (∞).
11. Sebuah lensa cekung memiliki jarak fokus 20 cm. Jika sebuah benda diletakkan 30 cm di depan lensa, jarak bayangan yang terbentuk adalah…
- Nyata, 12 cm
- Maya, 12 cm
- Nyata, 60 cm
- Maya, 60 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Untuk lensa cekung, f = -20 cm. 1/f = 1/s + 1/s’ => 1/(-20) = 1/30 + 1/s’ => 1/s’ = -1/20 – 1/30 = (-3-2)/60 = -5/60 = -1/12. Jadi s’ = -12 cm. (Bayangan maya).
12. Berikut adalah sifat-sifat bayangan yang dapat dibentuk oleh lensa cembung, KECUALI…
- Nyata, terbalik, diperbesar
- Maya, tegak, diperbesar
- Nyata, terbalik, sama besar
- Maya, tegak, diperkecil
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Lensa cembung dapat membentuk bayangan nyata, terbalik, diperbesar; nyata, terbalik, diperkecil; nyata, terbalik, sama besar; atau maya, tegak, diperbesar. Bayangan maya, tegak, diperkecil selalu dibentuk oleh lensa cekung.
13. Kekuatan lensa yang digunakan untuk mengoreksi mata rabun dekat (hipermetropi) adalah…
- Positif
- Negatif
- Nol
- Bisa positif atau negatif tergantung tingkat keparahan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Hipermetropi dikoreksi dengan lensa cembung, yang memiliki kekuatan positif.
14. Satuan dari kekuatan lensa adalah…
- Meter
- Dioptri
- Sentimeter
- Joule
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Dioptri adalah satuan standar untuk kekuatan lensa, di mana 1 Dioptri = 1/meter.
15. Lensa yang lebih tebal di bagian tengah dan lebih tipis di bagian tepi disebut…
- Lensa cekung
- Lensa plano-cekung
- Lensa cembung
- Lensa bifokal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Ini adalah deskripsi fisik dari lensa cembung.
16. Sebuah benda diletakkan 20 cm di depan lensa cembung yang memiliki jarak fokus 10 cm. Perbesaran bayangan yang terbentuk adalah…
- 0,5 kali
- 0,75 kali
- 1 kali
- 2 kali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: 1/f = 1/s + 1/s’ => 1/10 = 1/20 + 1/s’ => 1/s’ = 1/10 – 1/20 = 1/20. Jadi s’ = 20 cm. Perbesaran M = |s’/s| = |20/20| = 1 kali.
17. Cacat mata presbiopi (mata tua) terjadi karena…
- Bentuk kornea terlalu cembung
- Hilangnya elastisitas lensa mata
- Bentuk bola mata terlalu pendek
- Cahaya jatuh di depan retina
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Presbiopi terjadi karena hilangnya elastisitas lensa mata seiring bertambahnya usia, sehingga sulit berakomodasi untuk melihat dekat.
18. Lensa pada kamera umumnya adalah jenis lensa…
- Cembung
- Cekung
- Plano-cekung
- Bifokal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Kamera menggunakan lensa cembung untuk memfokuskan cahaya dan membentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil pada sensor atau film.
19. Jika sebuah lensa diletakkan dalam medium yang indeks biasnya sama dengan indeks bias lensa, maka lensa tersebut akan…
- Bertindak sebagai cermin
- Memiliki kekuatan tak hingga
- Memiliki jarak fokus negatif
- Tidak berfungsi sebagai lensa
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Jika indeks bias lensa dan medium sama, tidak ada pembiasan yang terjadi, sehingga lensa akan kehilangan kemampuannya untuk memfokuskan atau menyebarkan cahaya.
20. Sebuah lensa cembung digunakan sebagai lup. Agar menghasilkan bayangan maya, tegak, dan diperbesar, benda harus diletakkan…
- Di titik fokus (F)
- Antara titik fokus (F) dan pusat optik (O)
- Antara F dan 2F
- Lebih dari 2F
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Untuk lensa cembung, bayangan maya, tegak, dan diperbesar terbentuk jika benda diletakkan antara titik fokus (F) dan pusat optik (O).
21. Berapakah kekuatan lensa kacamata yang dibutuhkan oleh penderita hipermetropi dengan titik dekat 75 cm, agar dapat melihat pada jarak baca normal (25 cm)?
- +2 D
- +2,67 D
- -2 D
- -2,67 D
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Untuk hipermetropi, P = 100/Sn – 100/PP, di mana Sn = 25 cm dan PP = 75 cm. P = 100/25 – 100/75 = 4 – 4/3 = (12-4)/3 = 8/3 ≈ +2,67 D.
22. Sinar istimewa pada lensa cekung yang datang menuju titik fokus aktif (F₁) akan dibiaskan…
- Sejajar sumbu utama
- Melalui titik fokus maya (F₂)
- Melalui pusat optik
- Kembali ke arah semula
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Ini adalah salah satu sinar istimewa pada lensa cekung.
23. Perbedaan utama antara lensa dan cermin adalah…
- Bahan pembuatnya
- Bentuk permukaannya
- Membiasakan cahaya vs memantulkan cahaya
- Ukuran bayangan yang dihasilkan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Lensa bekerja dengan prinsip pembiasan (refraksi) cahaya, sementara cermin bekerja dengan prinsip pemantulan (refleksi) cahaya.
24. Sebuah lensa cembung memiliki jarak fokus 20 cm. Sebuah benda diletakkan 40 cm di depan lensa. Sifat bayangan yang terbentuk adalah…
- Nyata, terbalik, sama besar
- Nyata, terbalik, diperbesar
- Maya, tegak, diperkecil
- Maya, tegak, diperbesar
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Jika benda diletakkan di 2F (40 cm), bayangan akan terbentuk di 2F juga, dengan sifat nyata, terbalik, dan sama besar.
25. Aplikasi lensa cekung dalam kehidupan sehari-hari antara lain untuk…
- Kamera
- Kacamata rabun jauh
- Lup
- Proyektor
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Lensa cekung digunakan untuk mengoreksi miopi (rabun jauh).
B. Isian Singkat
1. Titik tempat berkumpulnya sinar-sinar sejajar sumbu utama setelah melewati lensa cembung disebut titik…
Jawaban: Fokus
2. Jika jarak fokus lensa cembung adalah 25 cm, maka kekuatan lensa tersebut adalah…
Jawaban: +4 dioptri
3. Sifat bayangan yang selalu dihasilkan oleh lensa cekung untuk benda nyata adalah…
Jawaban: Maya, tegak, diperkecil
4. Cacat mata di mana bayangan benda jatuh di belakang retina disebut…
Jawaban: Hipermetropi (rabun dekat)
5. Perbandingan antara tinggi bayangan dengan tinggi benda disebut…
Jawaban: Perbesaran (M)
C. Menjodohkan
1. Jodohkan istilah-istilah berikut dengan deskripsi yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Lensa Cembung | Mengumpulkan cahaya |
| Lensa Cekung | Menyebarkan cahaya |
| Miopi | Rabun jauh |
| Hipermetropi | Rabun dekat |
| Dioptri | Satuan kekuatan lensa |
2. Pasangkan alat optik berikut dengan jenis lensa utamanya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Kacamata penderita miopi | Lensa cekung |
| Lup | Lensa cembung |
| Kamera | Lensa cembung |
| Kacamata penderita hipermetropi | Lensa cembung |
D. Uraian
1. Sebuah benda tingginya 5 cm diletakkan 40 cm di depan lensa cembung yang memiliki jarak fokus 15 cm. Tentukan: a) Jarak bayangan, b) Perbesaran bayangan, c) Tinggi bayangan, d) Sifat bayangan.
a) Jarak bayangan (s’) = 24 cm, b) Perbesaran (M) = 0,6 kali, c) Tinggi bayangan (h’) = 3 cm, d) Sifat bayangan: Nyata, terbalik, diperkecil.
2. Jelaskan perbedaan mendasar antara lensa cembung dan lensa cekung, baik dari segi bentuk fisik maupun efeknya terhadap berkas cahaya paralel!
Lensa cembung (konvergen) lebih tebal di bagian tengah dan lebih tipis di tepi, berfungsi mengumpulkan berkas cahaya paralel ke satu titik fokus nyata. Lensa cekung (divergen) lebih tipis di bagian tengah dan lebih tebal di tepi, berfungsi menyebarkan berkas cahaya paralel seolah-olah berasal dari satu titik fokus maya.
3. Seorang siswa menggunakan lup (lensa cembung) dengan jarak fokus 5 cm untuk mengamati benda kecil. Jika siswa tersebut mengamati dengan mata berakomodasi maksimum, dan titik dekat mata normal adalah 25 cm, tentukan perbesaran total lup!
Perbesaran total lup adalah 6 kali.
4. Jelaskan mengapa penderita rabun jauh (miopi) membutuhkan lensa cekung untuk mengoreksi penglihatannya!
Penderita miopi memiliki titik jauh yang terbatas, dan bayangan benda jauh jatuh di depan retina. Lensa cekung bersifat divergen (menyebarkan cahaya), sehingga membantu ‘menyebarkan’ sinar cahaya dari benda jauh sebelum masuk ke mata, membuat bayangan jatuh tepat di retina.
5. Sebuah lensa cekung memiliki jarak fokus 10 cm. Jika sebuah benda diletakkan 15 cm di depan lensa, gambarlah pembentukan bayangan menggunakan diagram sinar dan tentukan sifat-sifat bayangan yang terbentuk!
Diagram sinar akan menunjukkan bayangan maya, tegak, dan diperkecil yang terbentuk di antara titik fokus dan pusat optik. (Tidak dapat menggambar diagram sinar dalam format JSON, tetapi penjelasannya adalah: sinar 1 sejajar sumbu utama dibiaskan seolah dari F₁, sinar 2 menuju F₂ dibiaskan sejajar sumbu utama, sinar 3 melalui pusat optik tidak dibiaskan. Perpotongan perpanjangan sinar biasan membentuk bayangan maya, tegak, diperkecil.)