Loading...

Alat Optik: Pengertian, Macam, Gambar, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan Bagian 1

Loading...
Advertisement
Sains dan teknologi selalu membawa kita untuk mampu memahami alam. Hal ini disebabkan sains dan teknologi selalu memberi pengetahuan baru serta instrumen baru yang mampu mengungkap rahasia-rahasia alam sekalipun gejala alam yang semula dianggap tidak mungkin terungkap. Fenomena astronomi dapat lebih banyak terungkap karena tersedianya teleskop atau teropong yang lebih baik dari sebelumnya. Kemajuan dan penemuan dalam biologi modern tidak dapat terjadi jika tidak ada mikroskop.

Nah, teropong dan mikroskop merupakan contoh alat optik. Lalu tahukah kalian apa yang dimaksud dengan alat optik itu? Ada berapa banyak jenisnya? Serta bagaimana persamaan-persamaan yang berlaku pada masing-masing jenis alat optik tersebut? Pada kesempatan kali ini kita akan mempelajari definisi, jenis-jenis, gambar, rumus, contoh soal dan pembahasan tentang alat optik fisika. Untuk itu silahkan kalian simak penjelasan berikut ini.

Pengertian Alat Optik Fisika
Alat optik adalah alat yang memanfaatkan sifat cahaya, hukum pemantulan dan hukum pembiasan cahaya untuk membentuk bayangan suatu benda. Alat optik merupakan alat yang berupa prisma, lensa dan cermin sebagai bagian utamanya. Dalam komponen alat optik bisa terdiri atas sebuah lensa, beberapa lensa, ataupun kombinasi antara lensa, cermin, dan prisma.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa alat optik merupakan alat yang bekerja berdasarkan prinsip cahaya. Alat optik ini membuat hidup manusia lebih mudah dan berarti. Kita dapat menikmati keindahan alam semesta, mengabadikan momen-momen terindah pada lembaran foto atau bahkan bisa membuat butiran ketombe di kepala menjadi terlihat sebesar lengan manusia.

Jenis-Jenis Alat Optik Fisika
Alat optik terbagi atas dua jenis, yaitu alat optik alami dan alat optik buatan. Yang termasuk alat optik alami yaitu mata, sedangkan yang termasuk alat optik buatan di antaranya adalah kacamata, kamera, lup (kaca pembesar), Mikroskop, teropong atau teleskop, periskop dan sebagainya.

Teropong sendiri dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu teropong pantul dan teropong bias. Kemudian teropong bias juga ada banyak macamnya seperti teropong bintang, teropong bumi, teropong panggung, dan teropong prisma.
1. Alat Optik: Mata
Mata merupakan alat optik alamiah, ciptaan Tuhan yang sangat berharga. Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ yang dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Organ ini bekerja dengan cara menerima, memfokuskan, dan menstransmisikan cahaya melalui lensa untuk menghasilkan bayangan objek yang dilihatnya. Struktur anatomi mata diperlihatkan pada gambar berikut.
jenis alat optik mata
Fungsi dari masing-masing bagian mata tersebut ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
Bagian Mata
Fungsi
Lensa mata
Memfokuskan agar cahaya atau bayangan yang masuk jatuh di retina mata.
Pupil
Mengatur jumlah cahaya yang masuk ke bola mata.
Kornea
Menerima rangsangan cahaya dan meneruskannya sampai ke mata bagian dalam.
Sklera
Melindungi bola mata terhadap ganguan luar yang bersifat mekanis (ex. benturan) serta berfungsi untuk menjaga bentuk bola mata.
Koroid
Memelihara retina dan mencegah terjadinya pemantulan cahaya di dalam ruang internal mata dengan cara menyerap cahaya yang tidak diperlukan.
Retina
Menerima cahaya dan tempat jatuhnya bayangan benda.
Saraf optik
Meneruskan informasi bayangan benda yang diterima retina menuju otak.
Otot siliari
Mengatur kelengkungan lensa mata. Pengaturan kelengkungan ini diperlukan agar bayangan benda jatuh tepat di retina.

2. Alat Optik: Kacamata
Kacamata merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Kacamata terdiri dari lensa cekung atau lensa cembung, dan frame atau kerangka tempat lensa berada seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Fungsi dari kacamata adalah mengatur supaya bayangan benda yang tidak dapat dilihat dengan jelas oleh mata menjadi jatuh di titik dekat atau di titik jauh mata, bergantung pada jenis cacat matanya.
alat optik: kacamata
Kalian tentu telah mempelajari bahwa jika sebuah benda berada di depan sebuah lensa, bayangan akan dibentuk oleh lensa tersebut. Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa, bergantung pada letak benda dan jarak fokus lensa. Hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
1
+
1
=
1
s
s'
f
Dengan:
s = jarak benda ke lensa (m)
s = jarak bayangan ke lensa (m)
f = jarak fokus lensa (m)

Selain itu, kalian juga pernah mempelajari kekuatan atau daya lensa. Kekuatan atau daya lensa adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar yang datang sejajar dengan lensa. Hubungan antara jarak fokus dan kekuatan lensa memenuhi persamaan berikut.
P
=
1
f
Dengan:
P = kekuatan atau daya lensa (dioptri)
f = jarak fokus lensa (m)

Contoh Soal: Kacamata
Reni yang menderita rabun dekat mempunyai titik dekat 50 cm. Jika ingin membaca dengan jarak normal (25 cm), maka berapa kekuatan lensa kacamata yang harus dipakai Reni?
Penyelesaian:
Diketahui:
s = 25 cm
s = -50 cm (tanda negatif menunjukkan bayangan bersifat maya, di depan lensa)
Ditanyakan: P = …?
Jawab:
1/f = 1/s + 1/s
1/f = 1/25  1/50
1/f = 2/50  1/50
1/f = 1/50
f = 50 cm = 0,5 m
P = 1/f = 1/0,5 = 2 dioptri
Jadi, kekuatan lensa kacamata yang harus dipakai reni adalah 2 dioptri.

3. Alat Optik: Kamera
Kamera adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan bayangan fotografi pada film negatif. Selain digunakan untuk mengambil (capturing) gambar, kamera canggih dewasa ini juga dapat digunakan untuk merekam (recording) suatu kejadian atau aktivitas tertentu, seperti orang berjalan, menari, tertawa, dan sebagainya. Kamera bekerja seperti mata kita. Komponen-komponen dasar penyusun kamera hampir sama dengan mata kita. Bagian-bagian kamera diperlihatan pada gambar berikut.
alat optik kamera
Fungsi dari bagian-bagian kamera tersebut adalah sebagai berikut.
Bagian Kamera
Fungsi
Lensa cembung
Mengatur agar cahaya yang masuk dapat diterima dengan baik oleh film.
Diafragma
Mengatur jumlah cahaya yang masuk ke kamera.
Pelat film
Sebagai tempat bayangan dan menghasilkan gambar negatif, yaitu gambar yang berwarna tidak sama dengan aslinya, tembus cahaya.
Prisma
Membelokkan cahaya sehingga dapat berputar mengelilingi bagian dalam kamera agar fotografer dapat melihat gambar aktual yang akan diambilnya melalui lensa kamera.
Shutter
Memungkinkan lewatnya cahaya melalui lensa dalam waktu yang singkat.
Aperture
Mengatur besar-kecilnya diafragma.

Contoh Soal: Kamera
Jarak fokus lensa sebuah kamera adalah 50 mm. Kamera tersebut diatur untuk memfokuskan bayangan benda pada jauh tak terhingga. Berapa jauh lensa kamera harus digeser agar dapat memfokuskan bayangan benda yang terletak pada jarak 2,5 m?
Jawab:
Ketika digunakan untuk memfokuskan benda yang letaknya jauh di tak terhingga, bayangan benda tersebut akan tepat berada di titik fokus lensa. Dengan kata lain, s' = f = 50 mm. Ketika jarak benda ke lensa, s = 2,5 m = 2.500 mm, bayangannya adalah sebagai berikut.
1/s + 1/s = 1/f
1/2.500 + 1/s = 1/50
1/s = 1/50  1/2.500
1/s = 50  1/2.500
1/s = 49/2.500
s' = 2.500/49
s = 51,02 mm
Dengan demikian, lensa harus digeser sejauh 51,02 mm  50 mm = 1,02 mm.

4. Alat Optik: Lup (Kaca Pembesar)
Lup atau kaca pembesar (atau sebagian orang menyebutnya suryakanta) adalah lensa cembung yang difungsikan untuk melihat benda-benda kecil sehingga tampak lebih jelas dan besar. Sebagaimana yang kalian ketahui, lensa cembung memiliki kemampuan untuk membentuk bayangan maya yang diperbesar jika benda terletak di antara titik fokus dan lensa. Bentuk lup diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
alat optik lup (kaca pembesar)
Untuk lup, benda selalu diletakkan dalam ruang I sehingga bayangan akan terletak di ruang (IV). Bayangan yang terletak di ruang (IV) bersifat maya dan tegak (coba baca: 5 macam sifat bayangan pada lensa cembung dan cara menentukannya) sehingga jarak bayangan yang dibentuk lup selalu negatif (sbertanda negatif).

Rumus perbesaran lup bergantung pada keadaan mata kita saat menggunakannya, yaitu apakah mata dalam keadaan berakomodasi atau tidak. Untuk itu ada tiga jenis rumus perbesaran anguler lup yaitu sebagai berikut.
Perbesaran Anguler Lup untuk Mata Berakomodasi Maksimum
Perbesaran anguler lup untuk mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai berikut.
M
=
sn
+ 1
f
Keterangan:
M = perbesaran anguler untuk mata berakomodasi maksimum
sn = jarak baca normal (titik dekat mata normal = 25 cm)
f = jarak fokus lup

Perbesaran Anguler Lup untuk Mata Tidak Berakomodasi
Perbesaran anguler lup untuk mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.
M
=
sn
f
Keterangan:
M = perbesaran anguler untuk mata berakomodasi maksimum
sn = jarak baca normal (titik dekat mata normal = 25 cm)
f = jarak fokus lup

Perbesaran Anguler Lup untuk Mata Berakomodasi pada Jarak Tertentu
Perbesaran anguler lup untuk mata berakomodasi pada jarak tertentu dirumuskan sebagai berikut.
M
=
sn

1
+
1

f
x
Keterangan:
M = perbesaran anguler untuk mata berakomodasi maksimum
sn = jarak baca normal (titik dekat mata normal = 25 cm)
f = jarak fokus lup
x = jarak mata berakomodasi

Contoh Soal: Lup
Seorang siswa melihat sebuah benda kecil dengan menggunakan lup yang berjarak fokus 10 cm. Jika benda diletakkan di titik fokus lup, tentukan perbesaran lup.
Penyelesaian:
Diketahui:
f = 10 cm
s = 10 cm (karena benda diletakkan di titik fokus lup)
Ditanyakan: M
Jawab:
Jika benda diletakkan di titik fokus lensa, maka pengamat mengamati dengan mata tidak berakomodasi. Jadi, perbesarannya dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut.
M = sn/f
M = 25/10
M = 2,5 kali
Jadi, perbesaran bayangannya adalah 2,5 kali.

5. Alat Optik: Mikroskop

Mikroskop adalah alat optik yang terdiri atas susunan beberapa lensa pembesar yang digunakan untuk melihat benda, jasad renik, mikroorganisme, atau bagian tubuh makhluk hidup yang berukuran sangat kecil yang tidak dapat dilihat menggunakan mata telanjang. Bagian-bagian mikroskop diperlihatkan seperti pada gambar berikut ini.
alat optik mikroskop
Fungsi dari bagian-bagian mikroskop tersebut yakni sebagai berikut.
Bagian Kamera
Fungsi
Lensa objektif
Memperbesar bayangan preparat atau objek.
Revolver
Tempat memasang lensa objektif.
Lensa okuler
Memperbesar bayangan dari lensa objektif.
Tubus okuler
Menghubungkan lensa okuler, revolver, dan lensa objektif.
Sumber cahaya
Memancarkan cahaya ke arah kondensor.
Diafragma
Mengatur banyak sedikitnya cahaya.
Kondensor
Memusatkan cahaya pada preparat yang diamati.
Kaki mikroskop
Menopang badan mikroskop.
Penyangga
Menghubungkan dasar dan pegangan mikroskop.
Lengan mikroskop
Tempat memegang mikroskop.
Meja benda
Meletakkan preparat yang akan diamati dengan mikroskop.
Penjepit
Mengunci letak preparat agar tidak mudah bergeser.
Makrometer
Menggerak lensa naik turun secara cepat.
Mikrometer
Menggerakkan lensa naik turun secara perlahan.

Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler menentukan panjang pendeknya sebuah mikroskop. Panjang mikroskop atau jarak antara lensa objektif dan lensa okuler sama dengan jarak bayangan objektif ke lensa objektif ditambah jarak bayangan objektif tadi ke lensa okuler atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.
d = sob + sok
Keterangan:
d = panjang mikroskop
sob = jarak bayangan lensa objektif ke lensa objektif
sok = jarak bayangan objektif ke lens okuler

Perbesaran total yang dihasilkan mikroskop merupakan perkalian antara perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif dan perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler. Secara matematis, perbesaran total yang dihasilkan mikroskop ditulis sebagai berikut.
M = Mob × Mok
Keterangan:
M = perbesaran total yang dihasilkan mikroskop
Mob = perbesaran yang dihasilkan lensa objektif
Mok = perbesaran sudut yang dihasilkan lensa okuler

Perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif memenuhi persamaan berikut.

Mob
=
s'ob

sob

Sedangkan perbesaran sudut yang dihasilkan lensa okuler mirip dengan perbesaran sudut lup, yakni untuk pengamatan tanpa akomodasi

Mok
=
sn

fok

Dan untuk pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum, perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler adalah sebagai berikut.

Mok
=
sn
+ 1
fok
Dengan fok = panjang fokus lensa okuler

Contoh Soal: Mikroskop
Sebuah mikroskop menggunakan lensa objektif dan lensa okuler yang masing-masing dengan fokus 1 cm dan 2 cm. Bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif berada pada jarak 15 cm dari lensa okuler. Tentukan perbesaran total dan panjang mikroskop jika:
 Mata berakomodasi maksimum
 Mata tidak berakomodasi
Penyelesaian:
Diketahui:
fob = 1 cm
fok = 2 cm
sob = 15 cm
Ditanyakan: M dan D untuk mata berakomodasi maksimum dan mata tidak berakomodasi.
Jawab:
 Untuk mata berakomodasi maksimum
Sebelum dapat menentukan perbesaran dan panjang mikroskop, ada tiga komponen yang harus kita hitung terlebih dahlu, yakni jarak benda dari lensa objektif (sob), perbesaran lensa objektif (mob) dan perbesaran lensa okuler (mok).
 Jarak benda dari lensa objektif dicari dengan persamaan:
1
+
1
=
1
sob
s'ob
fob
1
=
1
1
sob
fob
s'ob
1
=
1
1
sob
1
15
1
=
15  1
sob
15
1
+
14
sob
15
sob = 15/14 cm

 Perbesaran oleh lensa objektif dicari dengan persamaan:
mob
=
sob
sob
mob
=
15
15/14
mob = 14 kali

 Perbesaran pada lensa okuler dicari dengan persamaan berikut.
mok
=
sn
+ 1
fob
mok
=
25
+ 1
2
mob = 12,5 + 1 = 13,5 kali

 Perbesaran mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum adalah sebagai berikut.
M = mob × mok
M = 14 × 13,5
M = 189 kali
Jadi, perbesaran mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum adalah 189 kali.

 Panjang mikroskop dihitung dengan persamaan:
D = sob + sok
sok dicari dengan persamaan berikut.
1
+
1
=
1
sok
s'ok
fok
1
+
1
=
1
sok
sn
fok
1
=
1
+
1
sok
fok
sn
1
=
1
+
1
sok
2
25
1
=
25 + 2
sok
50
1
=
27
sok
50
sok
=
50
27
sok = 1,85 cm
Jadi, panjang mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum adalah:
D = 15 + 1,85 = 12,85 cm
Dengan demikian, panjang mikroskop untuk pengamatan mata berakomodasi maksimum adalah 16,85 cm.

 Untuk mata tidak berakomodasi
Pada mikroskop, besar perbesaran objektif selalu sama, baik untuk penggunaan mata berakomodasi maupun tidak. Oleh karena itu, kita hanya perlu mencari nilai perbesaran lensa okulernya saja sebelum dapat menentukan perbesaran total mikroskop.
 Perbesaran oleh lensa okuler dihitung dengan persamaan berikut.
mok
=
sn
fob
mok
=
25
2
mok = 12,5 kali

 Perbesaran total mikroskop dicari dengan persamaan:
M = mob × mok
M = 14 × 12,5
M = 175 kali
Jadi, perbesaran mikroskop untuk mata tidak berakomodasi adalah 175 kali.

 Panjang mikroskop dicari dengan persamaan berikut.
D = sob + sok
Untuk mata tidak berakomodasi, sok = fok sehingga:
D = sob + fok
D = 15 + 2
D = 17 cm
Jadi, panjang mikroskop untuk mata tidak berakomodasi adalah 17 cm.

Post a Comment

Mohon berkomentar secara bijak dengan bahasa yang sopan dan tidak keluar dari topik permasalahan dalam artikel ini. Dan jangan ikut sertakan link promosi dalam bentuk apapun.
Terimakasih.

emo-but-icon

Home item

Materi Terbaru