Alat-Alat Optik (Kacamata, Kamera, Lup, Mikroskop Dan Teropong)

Berakomodasi maksimum adalah keadaan lensa mata secembung-cembungnya untuk melihat benda sedekat-dekatnya. Titik dekat mata normal adalah 25 cm dan otot mata dalam keadaan paling tegang. Pada saat berakomodasi, lensa mata akan berakomodasi sekuat-kuatnya, sehingga memiliki bentuk paling tebal, yaitu saat melihat benda yang dekat.

Tak berakomodasi adalah keadaan lensa mata sepipih-pipihnya untuk melihat benda sejauh-jauhnya. Titik jauh mata normal adalah di titik jarak yang tak terhingga dan otot mata dalam keadaan istirahat. Pada saat tidak berakomodasi, lensa mata memiliki bentuk paling tipis atau pipih, yaitu saat melihat benda yang jauh.

Titik jauh atau punctum rematum (PR) adalah jarak benda agar benda dapat dilihat mata tanpa berakomodasi. Untuk mata normal PR = tak terhingga.

Titik dekat atau punctum proximum (PP) adalah jarak terdekat bagi benda agar benda dapat dilihat mata dengan berakomodasi maksimum. Untuk mata normal PP = 25 cm.

Tabel Titik Dekat Mata
Umur
Titik Dekat
10
10
20
12
30
15
40
25
50
40
60
100

Kacamata

Tiga jenis penyakit mata, antara lain :

a. Presbiopi (mata tua) adalah keadaan saat lensa mata tidak dapat dan menebal maupun memipih. Presbiopi terjadi jika PP = 25 cm dan PR = tak terhingga disebabkan karena lensa mata melemah akibat bertambahnya umur, sehingga bayangan jatuh di belakang retina. Untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan kacamata positif, sehingga dapat melihat benda dekat.

b. Miopi (rabun jauh = terang dekat) adalah keadaan saat lensa mata tidak dapat memipih, sehingga lensa cenderung tebal. Miopi terjadi jika PP < 25 dan PR = tak terhingga disebabkan lensa mata terlalu kuat atau jarak lensa mata sampai retina terlalu besar, sehingga bayangan jauh di depan retina. Untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan kacamata negatif, sehingga dapat melihat benda jauh.

c. Hipermetropi (rabut dekat = terang jauh) adalah keadaan saat lensa mata tidak dapat menebal, sehingga lensa cenderung pipih. Hipermetropi terjadi jika PP > 25 dan PR > tak terhingga disebabkan jika dari lensa ke retina terlalu kecil, sehingga bayangan jatuh di belakang retina. Untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan kacamata positif.

Untuk mata di mana PP > 25 dan PR < tak terhingga merupakan gabungan dari penderita presbiopi dan miopi. Penderita cacat mata ini akan menggunakan kacamata bifokal (lensa dengan dua titik fokus dan satu titik api yang mana bagian atas digunakan untuk melihat jarak jauh, sedangkan bagian bawah digunakan untuk melihat jarak dekat).


Jika titik dekat penderita rabun dekat adalah PP, maka kekuatan lensa cembung yang diperlukan untuk mengatasi cacat mata ini adalah

Plensa + Pmata = Pbenda

Keterangan :
P adalah kekuatan lensa

Apabila diinginkan benda dapat terlihat jelas pada jarak normal, yaitu 25 cm, maka

P = 4 – 1
      PP

Jika P dinyatakan dalam dioptri dan PP dalam centimeter, maka

P = 4 – 100
       PP

Contoh :
Seorang penderita rabut dekat memiliki titik dekat 75 cm. Berapakah kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan agar ia dapat melihat benda dengan jelas pada jarak
a. 25 cm
b. 30 cm

Jawab :
a. P = 4 – 100/PP
    = 4 – 100/75 = 2,75 D
b. Plensa + Pmata = Pbenda
   Plensa = Pbenda – Pmata
        = 1/s – 1/PP
        = 1/0,30 – 1/0,75
        = 2 D

Lensa negatif berfungsi untuk melihat jauh. Lensa positif berfungsi untuk melihat dekat.

Untuk mata yang mengalami astigmatisme/mata silinder (gangguan penglihatan akibat kelainan pada kelengkungan kornea atau lensa yang mana terjadi pembiasan kembali dari cahaya yang masuk, sehingga tidak jatuh tepat pada retina, melainkan cahaya jatuh di depan atau di belakang retina) adalah dengan menggunakan kacamata silindris/silinder (kacamata berlensa silinder yang membantu menyatukan beberapa bayangan akibat pembiasan, sehingga pandangan menjadi tidak kabur).

Astigmatisme tidak akan bertambah jika penderita menggunakan kacamata atau lensa kontak yang sesuai. Astigmatisme dapat diobati dengan ortokeratologi (penggunaan lensa kontak untuk mengubah bentuk kornea)


Kamera


Bagian-bagian kamera, antara lain :
a. Lensa cembung berfungsi membentuk bayangan dari suatu benda.
b. Diafragma berfungsi mengatur banyaknya cahaya yang masuk.
c. Shutter berfungsi sebagai kunci pembuka suatu penutup jalan cahaya yang masuk ke kamera.
d. Kertas film berfungsi menyimpan objek yang terbentuk karena terjadinya perubahan kimia yang dialami film. Film yang sudah dicuci diperoleh klise yang disebut diapositif.
e. Aparture berfungsi mengontrol banyaknya cahaya yang sampai ke sensor kamera dengan gerakan membuka-menutup katup berisi pisau/blade yang terletak di bagian depan lensa.
f. Penutup lensa

Adapun bentuk bayangan yang dihasilkan oleh kamera, yaitu :
- Nyata
- Terbalik
- Diperkecil

Intesitas cahaya (jumlah cahaya) yang mengenai film pada kamera diatur oleh cepat lambatnya shutter dan lebar sempitnya diafragma.
 

Lup

Lup/luv/kaca pembesar adalah alat yang terdiri dari lensa positif yang digunakan untuk mengamati benda-benda dalam skala kecil.


Adapun sifat bayangan yang dihasilkan lup, yaitu :

- Maya
- Tegak
- Diperbesar

Dasar kerja lup, yaitu :
- Benda harus terletak di ruang pertama
- Melihat benda sebaiknya dengan mata yang tidak berakomodasi, sehingga tidak cepat lelah.
 

Rumus perbesaran sudut :
a. Saat mata berakomodasi maksimum

M = PP/f + 1

b. Saat mata tak berakomodasi

M = PP/f

c. Saat mata berakomodasi pada jarak tertentu

M = PP/f + PP/x

Keterangan :
M adalah perbesaran sudut atau perbesaran anguler
PP adalah jarak titik dekat mata normal
f adalah jarak fokus
x adalah jarak mata berakomodasi

Contoh 1 :
Sebuah lup mempunyai jarak fokus 5 cm digunakan untuk melihat sebuah benda kecil yang berjarak 5 cm dari lup. Berapa perbesaran sudut lup tersebut ?

Jawab :
Maksud dari keterangan sebuah benda kecil berjarak 5 cm dari lup secara tidak langsung menyatakan bahwa benda tersebut diletakkan pada titik fokus lup karena pada keterangannya jarak fokus lup adalah 5 cm.

M = PP/f
    = 25/5 = 5 kali

Contoh 2 :
Perbesaran sudut sebuah lup 15 Dioptri (D) untuk mata normal dengan titik dekat 25 cm. Berapa kali terjadi perbesaran sudut pada saat mata tak berakomodasi maksimum ?

Jawab :
Diketahui bahwa :
PP = 25
P = 15
Terlebih dahulu mencari jarak fokus dengan rumus
P = 1/f
15 = 1/f
f = 0,066 = 0,07 m = 7 cm

M = PP/f
    = 25/7 = 3,57 kali

Contoh 3 :
Sebuah lup memiliki jarak fokus 5 cm digunakan untuk mengamati benda yang memiliki panjang 0,8 cm. Tentukan panjang bayangan benda apabila mata berakomodasi maksimum !

Jawab :
Diketahui bahwa :
PP = 25 cm
f = 5 cm
h = 0,8 cm

M = PP/f + 1
    = 25/5 + 1 = 6 kali

Maka panjang/tinggi bayangan (hI),
M = hI/h
6  = hI/0,8
hI = 6 x 0,8 = 4,8 cm

Mikroskop
Mikroskop adalah alat optik yang memiliki dua lensa, yaitu lensa objektif (dekat benda) dan lensa okuler (dekat mata). Kedua jenis lensa tersebut termasuk lensa cembung. Lensa okuler pada mikroskop bersifat sebagai lup.
Lensa okuler berfungsi memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif sekitar 4-25 kali.


Terhadap lensa objektif, benda harus diletakkan di ruang kedua. Bayangan yang dihasilkan dari lensa objektif berfungsi sebagai benda bagi lensa okuler. Terhadap lensa okuler, benda harus diletakkan di ruang pertama.

Sifat bayangan yang dihasilkan lensa objektif :
- Nyata
- Terbalik
- Diperbesar

Sifat bayangan yang dihasilkan lensa okuler :
- Maya
- Tegak
- Diperbesar

Sifat bayangan yang dihasilkan mikroskop :
- Maya
- Terbalik
- Diperbesar

Rumus perbesaran total dengan mata tak berakomodasi :

M = Mob x Mok

Keterangan :
M adalah perbesaran sudut atau perbesaran anguler
Mob adalah perbesaran lensa objektif
Mok adalah perbesaran lensa okuler

Rumus perbesaran total dengan mata berakomodasi maksimum :
M = sIob/sob = PP/fok + 1

Keterangan :
SIob adalah jarak bayangan dari lensa objektif
Sob adalah jarak benda dari lensa objektif
PP adalah jarak titik dekat mata normal
fok adalah jarak fokus lensa okuler

Perbesaran sudut pada mikroskop lebih besar daripada perbesaran sudut pada lup.

Rumus perbesaran lensa objektif :
Mob = hIob/hob = sIob/sob

Keterangan :
hob adalah tinggi benda
hIob adalah tinggi bayangan

Rumus perbesaran lensa okuler dengan mata berakomodasi maksimum :
Mok = PP/fok + 1

Rumus perbesaran lensa okuler dengan mata tak berakomodasi :
Mok = PP/fok

Rumus panjang mikroskop/jarak antar lensa (d atau L) :
d = SIob + Sok

Contoh 1 :
Sebuah mikroskop memiliki lensa objektif dengan jarak fokus 3 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 6 cm. Jika jarak antar lensa 24 cm, berapa perbesaran total mikroskop pada saat mata berakomodasi maksimum ?

Jawab :
Diketahui bahwa :
fob = 3 cm
fok = 6 cm
d = 24 cm

Dalam soal ini yang harus dicari adalah Mob dan Mok. Untuk mendapatkan Mob, maka perlu dicari nilai dari sIob dan sob. Karena mata berakomodasi maksimum, maka mata jarak bayangan oleh lensa okuler (sIok) sama dengan titik dekat mata, yaitu -25 (tanda minus dikarenakan sifat lensa okuler yang hampir sama dengan cermin cembung).

Untuk mendapatkan SIob dapat menggunakan rumus panjang mikroskop karena dalam soal panjang mikroskop telah diketahui.

d = SIob + Sok

Karena lensa okuler memiliki sifat bayangan yang hampir sama dengan cermin cembung, maka rumus yang digunakan sama dengan rumus cermin cembung.

1 +  1 = - 1    
sok  sIok  fok
1  = 1   - 1
sok  fok  sIok
 1  = sIok - fok
sok   fok . sIok
sok = fok . sIok
        sIok – fok
   = 6 . (-25)
    (-25) – 6
   = -150/ -31 = 4,84 cm

d = SIob + Sok
24  = SIob  + 4,84
SIob = 24 – 4,84 = 19,16 cm

Karena lensa objektif memiliki sifat bayangan yang hampir sama dengan cermin cekung, maka rumus yang digunakan sama dengan rumus cermin cekung.

1 +  1 =  1    
sob  sIob  fob
1  =  1  -  1
sob  fob    sIob
1  =  sIob - fob
sob   fob .  sIob
sob = fob.sIob
        sIob - fob
sob = 3 . 19,16
         19,16 – 3
    = 57,48/16,16 = 41,32 cm

Mob = SIob/Sob
      = 19,16/41,32 = 0,46 cm

Mok = PP/fok + 1
        = 25/6 + 1 = 4,17 + 1 = 5,17
M = Mob x Mok
    = 0,46 x 5,17 = 2,37 = 2,4 kali

Contoh 2 :
Sebuah mikroskop mempunyai panjang 21,4 cm, fokus objektif 4 mm dan fokus okuler 5 cm. Berapa jarak benda dari mikroskop untuk mendapatkan bayangan yang jelas tanpa akomodasi terhadap objektif benda ?

Jawab :
Diketahui bahwa :
d = 21,4
fob = 4 mm = 0,4 cm
fok = 5 cm
sob = ?

1 +  1 = - 1    
sok  sIok  fok
1  = 1   - 1
sok  fok  sIok
 1  = sIok - fok
sok   fok . sIok
sok = fok . sIok
        sIok – fok
   = 5 . (-25)
    (-25) – 5
   = -125/ -30 = 4,17 cm

d = SIob + Sok
21,4 = SIob + 4,17
SIob = 21,4 – 4,17 = 17,23 cm

1 +  1 =  1    
sob  sIob  fob
1  =  1  -  1
sob   fob   sIob
1  =  sIob - fob
sob   fob .  sIob
sob = fob.sIob
         sIob - fob
sob = 0,4 . 17,23
         17,23 – 0,4
    = 6,892/16,83 = 0,409 = 0,41 cm = 4,1 mm

Teropong
Teropong Bintang

Teropong bintang atau teropong astronomi adalah alat optik yang memiliki dua lensa positif, yaitu lensa objektif (dekat benda) dan lensa okuler (dekat mata). Lensa okuler pada teropong bintang bersifat sebagai lup. Jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada lensa okuler (fob > fok).

Terhadap lensa objektif, benda diletakkan di ruang ketiga. Bayangan yang dihasilkan objektif adalah nyata, terbalik dan diperkecil. Terhadap lensa okuler, bayangan yang dihasilkan lensa objektif ditempatkan di ruang pertama. Bayangan yang dihasilkan lensa okuler adalah maya, tegak dan diperbesar.

Teropong panggung atau teropong Galilei adalah alat optik yang terdiri dari dua lensa, yaitu lensa objektif yang positif, lensa okuler yang negatif (lensa cekung). Lensa okuler juga berfungsi sebagai lensa pembalik.

Teropong bumi adalah alat optik yang terdiri dari tiga lensa positif, yaitu lensa objektif, lensa okuler dan lensa pembalik (lensa cembung). Jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada lensa okuler (fob > fok). Lensa objektif dipasang di dekat benda, lensa okuler dipasang di dekat mata dan lensa pembalik dipasang di antara lensa objektif dan lensa okuler.

Lensa objektif pada teropong bumi berfungsi sebagai benda bagi lensa pembalik dan diletakkan di ruang ketiga, sedangkan lensa pembalik untuk membentuk bayangan terbalik agar menjadi tegak. Bayangan yang dihasilkan lensa objektif adalah nyata, terbalik dan diperbesar.

Pada lensa okuler teropong bumi, benda terletak di ruang pertama. Bayangan yang dihasilkan lensa okuler adalah maya, sama tegak dan diperbesar terhadap bayangan dari lensa pembalik.

Pada lensa pembalik teropong bumi, benda terletak di titik m. Bayangan yang dihasilkan lensa pembalik adalah maya, terbalik, sama besar dari bayangan lensa objektif, sama tegak dari benda yang dilihat. Bayangan dari lensa pembalik berperan sebagai benda bagi lensa objektif, sedangkan lensa okuler berperan sebagai lup.


Mata Berakomodasi Maksimum

Pada lensa objektif antara teropong bintang, teropong bumi dan teropong panggung saat mata berakomodasi maksimum berlaku ketentuan yang sama, yaitu :

sob = ∞
sIob = fob

Pada lensa okuler antara teropong bintang dan teropong bumi berlaku ketentuan yang sama, yaitu :

Sok < fok
SIok = -PP

Sedangkan lensa okuler pada teropong panggung berlaku ketentuan sebagai berikut :

fok < sok < 2fok
SIok = -PP

Pada teropong bumi terdapat lensa pembalik yang mana saat mata berakomodasi maksimum berlaku ketentuan sebagai berikut :

sp = 2fp
sIp = 2fp

Keterangan :
sp adalah jarak benda dari lensa pembalik
sIp  adalah jarak bayangan dari lensa pembalik
fp adalah jarak fokus dari lensa pembalik

Pada teropong bintang dan teropong panggung saat mata berakomodasi maksimum berlaku rumus yang sama untuk perbesaran sudut maupun panjang teropong.

M = SIob/Sok  = fob/sok

d = fob + sok

Rumus perbesaran sudut pada teropong bumi :
M = SIob/Sok  = fob/sok
                
Rumus panjang teropong bumi :
d = fob + 4fp + sok

Mata Tak Berakomodasi

Pada lensa objektif dari teropong bintang, teropong bumi dan teropong panggung berlaku ketentuan yang sama, yaitu :
sob = ∞
sIob = fob

Pada lensa okuler dari teropong bintang, teropong bumi dan teropong panggung berlaku ketentuan yang sama, yaitu :
sok = fok
sIok = ∞

Pada lensa pembalik dari teropong bumi berlaku ketentuan sebagai berikut :
sp = 2fp
sIp = 2fp

Rumus perbesaran sudut dari teropong bintang, teropong bumi dan teropong panggung :
M = fob/fok

Rumus panjang dari teropong bintang dan teropong panggung :
d = fob + fok

Rumus panjang teropong bumi :
d = fob + 4fp + fok

Contoh 1 :
Sebuah teropong bintang memiliki jarak fokus lensa objektif 50 cm dan jarak fokus lensa okuler 5 cm digunakan oleh pengamat bermata normal tanpa akomodasi untuk melihat bulan. Jika sudut lihat diameter bulan menggunakan teropong adalah 4o, berapa sudut lihat diameter bulan jika menggunakan teropong ?

Jawab :
Diketahi bahwa :
fob = 50 cm
fok = 5 cm
α = 4o

M = fob/fok
    = 50/5 = 10 kali

Maka,
M = β/α
10 = β/4
β = 10 x 4 = 40o

Contoh 2 :
Sebuah teropong bumi memiliki jarak fokus lensa objektif 40 cm, jarak fokus lensa pembalik 6 cm dan jarak fokus lensa okuler 10 cm digunakan oleh pengamat bermata normal dengan akomodasi maksimum. Berapa perbesaran sudut dan panjang teropong tersebut ?

Jawab :
Diketahui bahwa :
fob = 40 cm
fp = 6 cm
fok = 10 cm
PP = -25 cm

M = fob/sok

Nilai sok belum diketahui. Untuk itu dicari terlebih dahulu menggunakan rumus :

1 =    1 +    1
fok     sok    sIok
1 =   1  +    1
10    sok     -25
1 = 1 +  1
sok  10   25
1 = 25 + 10
sok   10 . 25
1 = 35
sok   250
sok = 250/35 = 7,14 cm

M = fob/sok
    = 40/7,14 = 5,6 kali
d = fob + 4fp + fok
   = 40 + (4.6) + 10
   = 40 + 24 + 10 = 74 cm

Contoh 3 :
Sebuah teropong panggung memiliki jarak fokus lensa objektif 30 cm dan jarak fokus lensa okuler 5 cm digunakan oleh pengamat bermata normal tanpa akomodasi. Berapa perbesaran sudut dan panjang teropong tersebut ?

Jawab :
Diketahui bahwa :
fob = 30 cm
fok = 5 cm

M = fob/fok
    = 30/5 = 6 kali


Komentar

Populer Minggu Ini

4 Hal Yang Perlu Diperhatikan Dalam Mengarang

Menilai Kepribadian Manusia Berdasarkan Tatapan Mata

Hambatan Shunt Dan Hambatan Muka Atau Depan

Cara Menghitung Perbedaan Waktu (WIB, WIT, WITA Dan GMT)

Analisis Sintaksis Dan Tree Diagram Syntax

Persen Dan Permil

Filosofi Kartu Joker

Penggunaan Enough, Quite, Pretty, Rather Dan Fairly

Stressed Syllable dan Unstressed Syllable

Penggunaan Besides, Apart From, In Addition, Than, Furthermore, Moreover, After that, Meanwhile dan Meantime