Lensa

sebuah lensa

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

Kanta paling awal tercatat di Yunani Kuno, dengan sandiwara Aristophanes The Clouds (424 SM) menyebutkan sebuah gelas-pembakar (sebuah kanta 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 kanta pembetul: Nero juga diketahui menonton gladiator melalui sebuah emerald 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 kaca mata, mungkin di Italia pada 1280-an.

Konstruksi kanta

Konstruksi kanta yang paling umum adalah kanta speris (en:spherical lens), yaitu kanta 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 kanta dan disebut antarmuka cembung (en:convex). Notasi negatif akan digunakan untuk antarmuka cekung (en:concave) yang melengkung ke dalam mendekati titik pusat kanta.

Kanta 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.

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

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

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

Kanta cembung

Diagram penelusuran sinar untuk sebuah kanta konvergen

Kanta cekung

Pada kanta cembung, sinar yang merambat melalui kedua antarmuka akan dibiaskan (terfokus) menuju ke satu titik pada sumbu optis kanta, yang disebut jarak fokus (en:focal length). Kanta cembung dalam bahasa Inggris juga disebut positive lens atau converging lens. Kanta 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
• The focal length f adalah 'rentang focal, bernilai negatif untuk lensa concave

dan persamaan magnifikasi lensa:

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

Kanta cekung

Pada kanta cekung, sinar yang merambat akan dibiaskan menjauhi sumbu optis kanta dengan proyeksi imajiner sinar menuju ke satu titik, seperti pada gambar.

Kanta meniskus

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

Kanta tipis

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

Kanta asperis

Sebuah kanta cembung asperis.

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

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

Kanta aksikon

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

Kanta Fresnel

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

Menurut majalah Smithsonian, kanta 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 kanta ini untuk digunakan pada seluruh mercusuar di daratan Inggris.

Sebelum kanta Fresnel ditemukan, ide untuk membuat kanta 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 kanta-kanta konsentrik tersebut berdasarkan perhitungan zona Fresnel.

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

Kanta fotokromik

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

Kanta silindris

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

Kanta komposit

Sebuah kanta doublet akromatika.

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

Kanta Cooke triplet

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

Kanta doublet

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

Kanta Barlow

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

Kanta Cooke triplet

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

Kanta Dialyt

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

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
• 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
• 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.
• 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.
• Applied photographic optics Book
• Book- The properties of optical glass
• Handbook of Ceramics, Glasses, and Diamonds
• Optical glass construction
• History of Optics (audio mp3) 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
• Thin Spherical Lenses on Project PHYSNET.
• Lens article at digitalartform.com
• Article on Ancient Egyptian lenses
• picture of the Ninive rock crystal lens
• Do Sensors “Outresolve” Lenses?; 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)