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
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
d = fob
+ fok = 50 + 5 = 55 cm
Artikel Terkait :
Pemantulan Cahaya, Pembiasan Cahaya, Sudut Bias, Sudut Deviasi Dan Indeks Bias
Artikel Terkait :
Pemantulan Cahaya, Pembiasan Cahaya, Sudut Bias, Sudut Deviasi Dan Indeks Bias


Komentar
Posting Komentar