Alat Optik - Trendilmu.com

http://www.trendilmu.com

A. MACAM-MACAM ALAT OPTIK

1. MATA

Salah satu alat optik alamiah yang merupakan salah

satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam

mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening,

berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata

berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan

di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor.

Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.

a. Bagian-bagian mata

1) Kornea merupakan bagian mata yang bersifat tembus pandang dan berfungsi sebagai

pelindung matamu

2) Aquaeous humor yaitu cairan di belakang kornea yang berfungsi membiaskan

Cahaya yang masuk ke dalam mata

3) Lensa mata atau lensa kristalin yaitu bagian yang berfungsi untuk mengatur

pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Lensa mata merupakan lensa

cembung.

4) Iris yaitu selaput di depan lensa mata yang membentuk celah lingkaran dan berfungsi

memberi warna pada mata.

5) Pupil yaitu celah lingkaran yang dibentuk oleh iris dan berfungsi untu mengatur

intensitas cahaya yang mengenai mata

gambar 1 : mata

gambar 2 : bagian-bagian mata


6) Retina atau selaput jala yaitu bagian yang berfungsi sebagai layar untuk menangkap

bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil yang dibentuk oleh lensa mata.

7) Bintik kuning yaitu bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar

bayangan terlihat jelas, bayangan harus terbentuk di retina tepat di bintik kuning.

8) Saraf optik yaitu saraf yang menghubungkan bintik kuning dengan otak sehingga

sinyalsinyal bayangan dari bintik kuning sampai ke otak dan otaklah yang

menerjemahkan sehingga bayangan benda menjadi tegak, tidak terbalik seperti

yang ditangkap oleh retina.

Diagram pembentukan bayangan pada mata adalah sebagai berikut :

b. Daya akomodasi mata

Perlu diketahui bahwa jarak antara lensa mata dan retina selalu tetap. Sehingga dalam

melihat benda-benda pada jarak tertentu perlu mengubah kelengkungan lensa mata. Untuk

mengubah kelengkungan lensa mata, yang berarti mengubah jarak

titik fokus lensa merupakan tugas otot siliar. Hal ini dimaksudkan

agar bayangan yang dibentuk oleh lensa mata selalu jatuh di

retina. Pada saat mata melihat dekat lensa mata harus lebih

cembung (otot-otot siliar menegang) dan pada saat melihat jauh

lensa harus lebih pipih (otot-otot siliar mengendor). Peristiwa

perubahan-perubahan ini disebut daya akomodasi.

Daya akomodasi (daya suai) adalah kemampuan otot siliar untuk

menebalkan atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan dekat atau

jauhnya jarak benda yang dilihat.

gambar 3 :pembentukan bayangan

gambar 4 : perubahan lensa mata


Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan penglihatan) yaitu :

1. titik dekat mata (punctum proximum) adalah jarak benda terdekat di depan mata yang

masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal (emetropi) titik dekatnya berjarak 10cm

s/d 20cm (untuk anak-anak) dan berjarak 20cm s/d 30cm (untuk dewasa). Titik dekat disebut

juga jarak baca normal.

2. titik jauh mata (punctum remotum) adalah jarak benda terjauh di depan mata yang masih

dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal titik jauhnya adalah “tak terhingga”.

c. Cacat mata atau aberasi

Mata normal memiliki (emetropi)

memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh

takberhingga di depan mata. Mata yang

jangkauan penglihatannya tidak terletak di antara titik dekat 25 cm dan titik jauh

takberhingga disebut cacat mata atau aberasi. Cacat mata ditanggulangi dengan

menggunakan kacamata, lensa kontak, atau operasi.

(a). Miopi atau Rabun Jauh

Penderita rabun jauh atau miopi

memiliki titik jauh terbatas di depan

matanya sehingga tidak dapat melihat

bendabenda yang jauh dengan jelas. Bayangan benda yang jauh dari mata miopi jatuh

di depan retina. Cacat mata ini disebabkan karena bola mata terlalu cembung (jarak

fokus lensa terlalu pendek)

Agar bayangan jatuh tepat di retina, digunakan kacamata berlensa negatif atau lensa cekung.

Kekuatan atau daya lensa kacamata yang diperlukan sesuai dengan rumus berikut:

dengan PM = daya lensa untuk miopi dalam satuan dioptri dan PR = punctum

remotum (titik jauh mata) dalam satuan cm


(b) Hipermetropi atau Rabun Dekat

Penderita hipermetropi atau rabun dekat

memiliki titik dekat lebih besar dari 25 cm di depan

matanya sehingga tidak dapat melihat bendabenda

yang dekat dengan jelas.Bayangan benda yang dekat pada mata hipermetropi jatuh di

belakang retina. Hal ini disebabkan karena bola mata terlalu pipih (jarak fokus lensa

terlalu panjang)

Agar bayangannya jatuh tepat pada retina

digunakan kacamata berlensa positif atau lensa

cembung. Kekuatan lensa kacamata yang

diperlukan sesuai dengan rumus berikut:

dengan PH = kekuatan lensa kacamata untuk hipermetropi dalam satuan dioptri, s =

jarak benda di depan kacamata, dan PP = punctum proximum (titik dekat mata) dalam

satuan cm.

Jika jarak benda s tidak disebutkan dalam soal, nilai s diambil dari titik dekat mata normal,

yaitu 25 cm , sehingga persamaan kekuatan lensa untuk hipermetropi menjadi :

(c) Presbiopi atau Mata Tua

Presbiopi atau mata tua adalah cacat mata akibat berkurangnya daya akomodasi mata

pada usia lanjut. Titik dekat mata

presbiopi lebih besar dari 25 cm dan titik

jauhnya terbatas di depan mata. Penderita

presbiopi harus menggunakan kacamata

bifokal, yaitu kacamata berfungsi rangkap

(untuk melihat dekat dan jauh).


(d) Astigmatisma (mata silindris)

Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak

berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung

pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya

benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata

astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang

vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang

horisontal.Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata

silindris.

2. KAMERA

Kamera dan mata memiliki kesamaan dalam hal diagram

pembentukan bayangan. Bayangan yang dibentuk lensa

kamera dijatuhkan pada film (seakanakan retina) yang

terletak di antara F, dan 2F. Bayangan yang dihasilkan

adalah nyata, terbalik, diperkecil.

Diagram pembentukan bayangan pada kamera dan mata adalah seperti berikut ini.

gambar 7 : diagram pembentukan bayangan pada kamera dan mata

gambar 5 : astigmatisma

gambar 6 : kamera


S

S’

NYATA

TERBALIK

DIPERKECIL

PEMBENTUKAN

BAYANGAN PADA

KAMERA

aperture

shuttter

Bagianbagian dari sebuah kamera adalah sebagai berikut.

(1) Lensa cembung beffungsi untuk membentuk bayangan.

(2) Film berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk lensa cembung.

(3) Cincin pemfokus yaitu bagian yang berfungsi untuk mengatur atau rnengubahubah

jarak lensa sesuai dengan jarak benda yang difoto agar terbentuk bayangan jelas

pada film. Pada sebagian kamera, cincin pemfokus tidak ada.

(4) Diafragma yaitu bagian yang membentuk celah untuk mengatur banyaknya intensitas

cahaya yang mengenai film.

Persamaan antara mata dengan kamera

Sama-sama memiliki jenis lensa cembung

Sifat bayangan sama yaitu nyata, terbalik, diperkecil

Rumus perbesaran pada kamera

M = ℎ′

ℎ=

−𝑠′

𝑠

gambar 8 : bagian-bagian kamera


Keterangan :

M = perbesaran pada kamera

h’= tinggi bayangan (h’bernilai negative (-), karena bayangannya terbalik)

h = tinggi benda

s’ = jarak bayangan

s = jarak benda

3. LUP ATAU KACA PEMBESAR

Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat benda-

benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Oleh

tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang

diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh siswa

saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati

bagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan

jelas.Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal

(berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari

benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan

diperbesar. Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akan mempunyai sudut

penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa.

Perbesaran Lup untuk Mata Berakomodasi pada jarak x :

gambar 9 : kaca pembesar

+

M F O

SS’= -X


Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata

berakomodasi.

- Melihat dengan mata tak berakomodasi

Untuk melihat tanpa berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak

berhingga. Benda yang dilihat harus diletakkan tepat pada titik fokus lup. Keuntunganya

adalah untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi

perbesaran berkurang. Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.Perbesaran

anguler yang didapatkan adalah :

Keterangan :

M = perbesaran bayangan

Sn = titik dekat mata

f = jarak fokus lup

- Melihat dengan mata berakomodasi

Agar mata dapat melihat dengan berakomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk

oleh lensa harus berada di titik dekat mata (PP). Benda yang dilihat harus terletak antara titik

fokus dan titik pusat sumbu lensa. Kelemahannya untuk pengamatan lama mata cepat lelah,

sedangkan keuntungannya dari segi perbesaran bertambah. Sifat bayangan yang dihasilkan

maya, tegak dan diperbesar.Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :

Keterangan :

M = perbesaran bayangan

Sn = titik dekat mata

f = jarak fokus lup


4. MIKROSKOP

Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda kecil ada batasnya. Jika kita

menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar,

bayangan yang diperoleh tidak sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai

mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak

dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop mutakhir

yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron. Dalam subbab ini akan dipelajari

mikroskop cahaya yang proses kerjanya memanfaatkan lensa cembung dengan menerapkan

pembiasan cahaya.

Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang

menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak

fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi

dengan cermincekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang

akan diamati.Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas

digunakan makrometer dan mikrometer

gambar 10 : mikroskop


2Fob Fob

Fob 2Fob Fok

Lensa Obyektif

Lensa Okuler

Pembentukan bayangan pada mikroskop :

- Dasar kerja mikroskop

Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa

obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa

obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat

diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak

berakomodasi.

- Pengamatan dengan akomodasi maksimum

Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa

okuler harus jatuh pada titik dekat mata (PP)

Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler

yaitu:

M = Moby x Mok

M = (Si/So) x (PP/f okuler + 1)

- Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi

Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh

lensa okuler harus berada pada titik jauh mata Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan

perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:

M = Moby x Mok

M = (Si/So) x (PP/f okuler)


- Panjang Mikroskop

Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler dirumuskan :

Untuk mata berakomodasi :

d = Si (ob) + So (ok)

Keterangan :

d = panjang mikroskop

Si (ob) = jarak bayangan lensa obyektif

So (ok) = jarak benda lensa okuler

Untuk mata tidak berakomodasi :

d = Si (ob) + f (ok)

Keterangan :

d = panjang mikroskop

f (ok) = jarak fokus lensa okuler

5. TELESKOP ATAU TEROPONG

Teleskop digunakan untuk memperbesar

benda yang sangat jauh letaknya. Pada

kebanyakan kasus di dalam penggunaan

teleskop, benda bisa dianggap berada

pada jarak tak berhingga. Galileo,

walaupun bukan penemu teleskop, ia

mengembangkan teleskop menjadi

instrument yang penting dan dapat

digunakan. Galileo merupakan orang

pertama yang meneliti ruang angkasa

dengan teleskop, dan ia membuat

penemuan-penemuan yang mengguncang

dunia, di antaranya satelit-satelit Jupiter,

fase Venus, bercak matahari, struktur

permukaan bulan, dan bahwa galaksi

Bimasakti terdiri dari sejumlah besar bintang-bintang individu.


Teropong memiliki 2 jenis, yaitu :

Teropong bias : terdiri dari beberapa lensa

4 macam teropong bias :

1. Teropong Bintang (Teropong Astronomi)

2. Teropong Bumi

3. Teropong Prisma (Binokuler)

4. Teropong Panggung (Galileo)

Teropong pantul : terdiri atas beberapa cermin dan lensa

a. Teropong bintang

Teleskop pembias terdiri dari dua lensa

konvergen (lensa cembung) yang berada

pada ujung-ujung berlawanan dari tabung

yang panjang, seperti diilustrasikan pada

Gambar 5.13. Lensa yang paling dekat

dengan objek disebut lensa objektif dan

akan membentuk bayangan nyata I1 dari

benda yang jatuh pada bidang titik

fokusnya Fob (atau di dekatnya jika benda

tidak berada pada tak berhingga).

Walaupun bayangan I1 lebih kecil dari

benda aslinya, ia membentuk sudut yang

lebih besar dan sangat dekat ke lensa

okuler, yang berfungsi sebagai pembesar.

Dengan demikian, lensa okuler memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif

untuk menghasilkan bayangan kedua yang jauh lebih besar I2, yang bersifat maya dan

terbalik.

gambar 11 : bagian teropong bintang


Lensa ObyektifLensa Okuler

f ob = f ok

f ob f ok

d = f ob + f ok

Panjang teropong d = fob + sok

Perbesaran teropong

M𝑎 =𝑓𝑜𝑏

𝑠𝑜𝑘

Sifat bayangan : maya, terbalik, diperbesar

b. Teropong bumi

Bayangan akhir yang dihasilkan oleh lensa okuler pada teropong bintang terhadap arah

benda semula. Jika benda-benda yang diamati adalah benda-benda langit (seperti bintang

dan bulan), bayangan terbalik tidaklah menjadi masalah. Akan tetapi, jika kita mengamati

benda-benda di bumi, makabayangan akhir harus tegak terhadap benda semula. Hal ini bias

didapat dengan 2 cara, yaitu :

1. Menggunakan lensa cembung ketiga yang disisipkan diantara lensa objektif dan

lensa okuler

2. Menggunkan pasangan lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa cekung

sebagai lensa okuler

Teropong bumi menggunakan cara 1 untuk menghasilkan bayangan akhir yang tegak

terhadap arah benda semula. Di sini lensa cembung ketiga hanya berfungsi membalikkan

bayangan dan tidak memperbesar bayangan,oleh karena itu lensa ketiga ini disebut lensa

pembalik.


Pemantulan pada

prisma

Panjang teropong d = fob + 4fb + sok

Teropong bumi untuk mata tidak berakomodasi

Perbesaran teropong

M𝑎 =𝑓𝑜𝑏

𝑠𝑜𝑘

Sifat bayangan : maya, tegak, diperbesar

c. teropong prisma

Disebut juga teropong binokuler

Untuk memperpendek teropong, lensa

pembalik diganti dengan dua prisma

samakaki yang akan memantulkan

bayangan secara sempurna

Bayangan akhir tegak, maya, diperbesar

gambar 12 : teropong prisma


L. Okuler

f ob

f ok

L. Obyektif

f ob = f ok

T

d = f ob + f ok

d. teropong panggung atau teropong galilei

Teropong Galilean ditunjukkan pada Gambar 5.17,

yang digunakan Galileo untuk penemuan-

penemuan astronominya yang terkenal, memiliki

lensa divergen (lensa cekung) sebagai okuler yang

memotong berkas yang mengumpul dari lensa

objektif sebelum mencapai fokus, dan berfungsi

untuk membentuk bayangan tegak maya.

Rancangan ini sering digunakan pada kacamata

opera. Tabungnya pendek, tetapi medan pandang

kecil.

Sinar datang sejajar dari lensa obyektif membentuk bayangan tepat di fokusnya,

sebagai benda maya lensa okuler

Sinar sejajar yang keluar dari lensa okuler menuju mata bersifat tegak di titik tak

terhingga

Perbesaran teropong

M𝑎 =𝑓𝑜𝑏

𝑠𝑜𝑘


e. teropong pantul

Disebut teropong pantul karena sebagai objektif

digunakan cermin cekung besar yang berfungsi

sebagai pemantul cahaya.

Teropong pantul astronomi terdiri atas satu cermin

cekung besar, satu cermin datar kecil yang

diletakkan sedikit di depan titik focus F dan satu

lensa cembung untuk mengamati benda.

Cermin cekung besar akan mengumpulkan

cahaya sebanyak mungkin. Akan tetapi,

sebelum cahaya dikumpulkan di titik focus F

cermin cekung, cahaya dipantulkan dahulu

oleh cermin datar menuju lensa okuler (lensa

cembung).

Untuk membuat teleskop pembias (teleskop astronomi)

berukuran besar diperlukan konstruksi dan pengasahan

lensa besar yang sangat sulit. Untuk mengatasi hal ini,

umumnya teleskop teleskop paling besar merupakan jenis

teleskop pemantul yang menggunakan cermin lengkung

sebagai objektif, (Gambar 5.15), karena cermin hanya

memiliki satu permukaan sebagai dasarnya dan dapat

ditunjang sepanjang permukaannya. Keuntungan lain dari

cermin sebagai objektif adalah tidak memperlihatkan

aberasi kromatik karena cahaya tidak melewatinya. Selain

itu, cermin dapat menjadi dasar dalam bentuk parabola

untuk membetulkan aberasi sferis. Teleskop pemantul

pertama kali diusulkan oleh Newton. Biasanya lensa atau

cermin okuler, tampak seperti pada Gambar 5.15

dipindahkan sehingga bayangan nyata yang dibentuk oleh

cermin objektif dapat direkam langsung pada film.

gambar 13 : bagian-bagian teropong pantul


6. SLIDE PROYEKTOR

Berfungsi untuk memproyeksikan benda diapositif

Sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar

7. PERISKOP

Periskop adalah alat bantu optik yang berfungsi untuk mengamati benda dalam jarak jauh

atau berada dalam sudut tertentu. Bentuknya sederhana, yaitu

berupa tabung yang dilengkapi dengan cermin atau prisma

pada ujungujungnya. Prisma ini akan memantulkan cahaya

yang datar sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa

sehingga membentuk sudut 45° terhadap sumbu tabung.

Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator

di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati

gerak-gerik yang terjadi di permukaan laut. Ketika kamu

melihat dari ujung bawah, cahaya sejajar masuk lewat ujung

atas mengenai cermin, oleh cermin akan dipantulkan

membentuk sudut 45° ke cermin bawah yang juga membentuk

45°. Sinar-sinar pantul sejajar tadi akan dipantulkan kembali ke matamu yang melihat dari

ujung bawah sehingga kamu dapat melihat benda-benda yang berada di ujung atas.

gambar 14 : periskop

Alat Optik - Trendilmu.com

Documents

Transcript of Alat Optik - Trendilmu.com