Konsep Alat Optik
4. Konsep Alat Optik
a. Pengertian Alat Optik
Alat optik merupakan alat bantu penglihatan mata yang tersusun dari lensa-lensa yang bekerja berdasarkan prinsip cahaya. Alat optik membuat hidup manusia lebih mudah dan berarti. Dengan menggunakan mata manusia dapat menikmati keindahan alam semesta, mengabadikan saat-saat terindah pada lembaran foto, atau bahkan bisa membuat sehelai rambut di kepala menjadi terlihat sebesar lengan.
commit to user
Mata salah satu bagian dari panca indra yang berfungsi untuk melihat. Mata merupakan alat optik yang memiliki keterbatasan, mata tidak dapat melihat benda yang sangat kecil seperti bakteri dan kuman, serta tidak dapat melihat benda yang sangat jauh seperti bulan, matahari.
1) Bagian-bagian mata manusia
Gambar. 2.4 Bagian-bagian Mata Manusia
(Wasis, & Sugeng Yuli Irianto. 2008:253) Berikut ini adalah penjelasan gambar di atas:
a) Kornea Kornea adalah bagian depan yang merupakan lapisan pelindung, mempunyai kelengkungan lebih tajam dan dilapisi oleh selaput cahaya. berfungsi untuk menerima rangsangan cahaya dan meneruskannya kebagian mata yang lebih dalam.
b) Aqueous Humor Aqueous humor adalah cairan di belakang kornea yang berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke mata.
c) Lensa Kristalin Lensa kristalin atau sering disebut lensa mata adalah bagian mata yng terbuat dari bahan bening berserat dan kenyal serta mempunyai permukaan rata. Lensa kristalin berfungsi untuk mengatur pembiasan cahaya yang masuk ke mata.
commit to user
Iris merupakan selaput yang dapat membentuk celah lingkaran dan berperan dalam pewarnaan mata.
e) Pupil Pupil merupakan celah lingkaran yang dibentuk oleh iris dan berfungi untuk mengatur intensits cahaya yang masuk ke mata.
f) Retina Retina merupakan lapisan kompleks di bagian belakang mata yang tersusun atas sel-sel syaraf dan berfungsi untuk menangkap bayangan nyata, terbalik dan diperkecil dari suatu benda di depan mata.
g) Otot Siliar Otot siliar merupakan otot yang berfungsi untuk mengatur panjang fokus lensa kristalin.
h) Vitreous Humor Vitreous humor merupakan bahan bening encer yng mengisi bola mata.
i) Syaraf Optik Syaraf optik merupakan syaraf yang berfungsi meneruskan rangsangan cahaya yang telah diubah oleh retina menjadi sinyal-sinyal (implus-implus syaraf) menuju ke otak.
2) Cacat Mata Kemampuan akomodasi mata setiap orang berbeda-beda. Ada orang yang tidak dapat melihat benda yang jauh atau dekat. Orang yang mengalami gangguan seperti ini dikatakan orang tersebut memiliki cacat mata. Berikut adalah jenis- jenis cacat mata pada manusia.
a) Rabun jauh (Miopi) Miopi atau rabuh jauh disebut juga mata dekat karena hanya dapat melihat jelas benda-benda yang dekat. Mata ini tidak dapat berakomodasi minimum secara normal. Titik jauh matanya kurang dari jauh tak hingga (PR < ~). Karena sifat di atas maka mata miopi yang digunakan untuk melihat benda jauh tak hingga akan membentuk bayangan di depan retina. Untuk melihat
commit to user
Gambar 2.5 Orang yang menderita
a. cacat mata miopi
b. dapat dibantu dengan lensa cekung.
(Rini Pratiwi, dkk : 2008)
Jika ingin melihat benda jauh tak hingga maka benda yang dilihat jauh tak hingga, S = ~ dan bayangan oleh lensa harus berada di titik jauhnya,
S’ = -PR
b) Rabun dekat (Hipermetropi) Hipermetropi atau rabun dekat disebut juga mata jauh karena hanya dapat melihat jelas benda-benda yang jauh. Mata ini tidak dapat berakomodasi maksimum secara normal berarti titik dekatnya lebih besar dari 25 cm (PP > 25 cm). Karena sifat di atas maka setiap melihat benda pada titik baca normal (25 cm) bayangannya akan berada di belakang retina. Untuk mengatasinya diperlukan lensa positif.
Gambar 2.6 Orang Yang Menderita
a. cacat mata hipermetropi
b. dapat dibantu dengan lensa cembung. (Rini Pratiwi, dkk : 2008)
commit to user
25 cm dan bayangan lensa harus berada pada titik dekat mata S’ = - PP.
c) Mata tua (Presbiopi) Presbiopi disebut juga mata tua yaitu mata yang titik dekat dan titik jauhnya telah berubah. Titik dekatnya menjauh dan titik jauhnya mendekat. Berarti mata presbiopi tidak bisa melihat benda dekat maupun jauh dengan jelas. Mata yang memiliki sifat seperti ini mengalami miopi maupun hipermetropi. Cara menanganinya adalah menggunakan kaca mata rangkap.
Gambar 2.7 Lensa Rangkap Dapat Membantu Orang
Yang Memiliki Cacat Mata Presbiopi.
(Syaiful Karim,dkk.2008:213)
d) Astigmatisma Astigmatisma merupakan cacat mata yang disebabkan oleh kornea mata tidak sferis, sehingga lensa mata mempunyai fokus lebih pendek untuk sinar-sinar pada bidang vertikal dibandingkan dengan sinar-sinar pada bidang horisontal. Untuk mengatasi astigmatisma, dapat digunakan kacamata yang mempunyai lensa silindris.
Kekuatan lensa merupakan kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar-sinar, makin kuat lensa memfokuskan sinar akan makin besar kekuatan lensanya.
commit to user
sebagai berikut. Dengan rumus penurunannya
dengan : P = kekuatan lensa, satuan dioptri
f = jarak fokus, satuan meter
c. Kamera
Kamera adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan bayangan fotografi pada film negatif. Cara kerja kamera sama seperti cara kerja mata. Bayangan nyata dari sebuah benda dibentuk oleh lensa cembung pada kamera. Bayangan nyata itu ditangkap oleh layar dalam bentuk film. Pada film terdapat lapisan zat kimia yang peka terhadap cahaya. Perubahan lapisan pada film sesuai dengan cahaya yang datang. Karena bayangan yang datang membentuk bayangan nyata maka perubahan lapisan zat kimia sesuai dengan bentuk bayangan. Bagian- bagian dari kamera, di antaranya ditunjukkan pada Gambar 2.8:
commit to user
Gambar 2.8 : Bagian-bagian Kamera
(Rini Pratiwi,dkk.2008:387)
Keterangan: Lensa Cembung Berfungsi untuk memproyeksikan bayangan ke film Diafragma
Berfungsi untuk mengatur intensitas cahaya yng masuk ke kamera (seperti fungsi iris pada mata).
Cincin Pemfokus Berfungsi untuk mengatur atau mengubah-ubah jarak lensa sesuai dengan jarak yang di foto agar terbentuk bayangan jelas pada film. Pada sebagian
kamera tidak terdapat cincin pemfokus Film Berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk lensa cembung
Gambar 2.9 Diagram Pembentukan Bayangan Pada Kamera. (Wasis, & Sugeng Yuli Irianto. 2008:256)
Cincin Pemfokus
commit to user
pada film seperti daya akomodasi mata supaya bayangan nyata selalu jatuh pada retina. Pupil mata pada kamera adalah celah yang dibentuk oleh diafragma (seperti iris pada mata) yang disebut aperture. Adapun sifat bayangan pada film adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
d. LUP
Lup adalah alat optik yang menggunakan lensa cembung untuk melihat benda-benda kecil. Lup biasa digunakan untuk melihat nama-nama jalan di peta yang tercetak sangat kecil, melihat gambar di perangko, dan melihat komponen- komponen jam tangan yang kecil. Agar benda terlihat, maka benda diletakkan di antara titik pusat (O) dan titik fokus (f) sehingga terbentuk bayangan yang bersifat maya, tegak, dan diperbesar.
Saat bayangan terbentuk di titik dekat mata, maka mata berakomodasi maksimum. Jika ingin mengamati benda dengan lup tanpa berakomodasi, maka benda diletakkan tepat di titik fokus lensa sehingga yang masuk ke mata berupa sinar sejajar. Ini dikatakan mengamati dengan mata tidak berakomodasi. Sketsa pembentukan bayangan oleh lup ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 : a) Diagram Sinar Pembentukan Bayangan Pada Lup Dengan Mata Berakomodasi Maksimum.
b) Diagram Sinar Pembentukan Bayangan Pada Lup Dengan Mata Tidak Berakomodasi. (Wasis, & Sugeng Yuli Irianto. 2008:257)
commit to user
e) Pada saat mata tidak berakomodasi Saat berakomodasi maksimal jarak bayangan benda di titik baca mata normal karena bayangan yang terjadi adalah maya, S i = Maka Perbesaran (M) adalah
PP : Punctum Proximum (25 cm)
f : jarak titik api
Jika pengamat yang matanya tidak berakomodasi memiliki titik jauh tertentu, maka berlaku :
f) Pada saat mata berakomodasi maksimum
dengan : = perbesaran bayangan = titik dekat = jarak fokus
commit to user
Mikroskop biasanya digunakan untuk melihat-benda-benda kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung yang berfungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lensa ini dinamakan lensa objektif dan lensa okuler.
Lensa objektif adalah lensa yang diletakkan dekat dengan objek yang akan diamati, sedangkan lensa okuler adalah lensa yang diletakkan dekat mata. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler (f ob < f ok ). Benda yang diamati diletakkan di depan lensa objektif diantara f ob dan 2f ob . Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif bersifat nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif akan menjadi benda bagi lensa okuler.
Bila diamati dengan mata berakomodasi, maka benda (bayangan dari lensa objektif) diletakkan di antara titik pusat lensa okuler (O ok ) dan titik fokus okuler (f ok ). Sedangkan jika diamati dengan mata tanpa berakomodasi, maka benda (bayangan dari lensa objektif) diletakkan di titik fokus lensa okuler (f ok ) Dengan lebih jelasnya dapat diperhatikan Gambar 2.11. Bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Bayangan akhir yang dibentuk adalah maya, terbalik dan diperbesar. Bayangan ini dapat dilihat mata pengamat. Bayangan ini telah mengalami perbesaran beberapa kali lipat sehingga benda yang sangat kecil akan tampak besar.
commit to user
Gambar 2.11: a) Diagram Pembentukan bayangan pada mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum
b) Diagram pembentukan bayangan pada mikroskop dengan mata tidak berakomodasi (Wasis,& Sugeng Yuli Irianto. 2008:258)
f. Teleskop
Teleskop merupakan alat optik yang digunakan sebagai alat untuk melihat benda yang letaknya jauh. Teleskop dibedakan menjadi dua yaitu teleskop bias (tersusun atas beberapa lensa) dan teleskop pantul (tersusun atas beberapa cermin dan lensa). Untuk lebih jelasnya mengenai gambar serta bentuk dari teleskop dapat dilihat pada gambar 2.12.
Teleskop yang pada umumnya adalah teleskop Bias. Sebuah teleskop bias sederhana menggunakan dua buah lensa untuk mengumpulkan dan memfokuskan cahaya dari benda-benda jauh. Bagaimana bekerjanya teleskop bias tersebut sehingga dapat memperbaiki penglihatan terhadap benda-benda jauh dapat dijelaskan dengan Gambar 2.14.
Komponen utama jenis teleskop ini adalah lensa objektif dan lensa okuler. Lensa objektif tersebut merupakan sebuah lensa cembung besar dengan panjang fokus panjang, dan lensa okuler yang dapat digerak-gerakkan dan memiliki panjang fokus yang relatif pendek. Sinar-sinar dari suatu objek jauh pada dasarnya paralel dan membentuk suatu bayangan (I o ) pada titik fokus
commit to user
digerak-gerakkan sedemikian rupa sehingga bayangan tersebut tepat jatuh di dekat
dan di dalam titik fokusnya (f e ). Suatu bayangan yang besar, terbalik, dan maya (I e ) terlihat oleh pengamat. Ada beberapa masalah berhubungan dengan teleskop bias. Lensa objektif harus lebih besar agar memungkinkan masuknya cahaya yang cukup banyak untuk membentuk bayangan yang terang. Lensa kaca yang berat ini sulit dibuat dan mahal. Berat lensa itu sendiri dapat menyebabkan lensa itu melengkung dan bayangan menjadi rusak.
Dari permasalahan tersebut pada teleskop bias, kebanyakan teleskop besar adalah teleskop pantul. Teleskop pantul menggunakan sebuah cermin cekung, sebuah cermin datar, dan sebuah lensa cembung untuk mengumpulkan dan memfokuskan cahaya dari benda jauh. Prinsip kerja teropong sama dengan teleskop pantul, kecuali ada dua set lensa yang dipasang, yaitu satu buah untuk tiap mata. Lensa ketiga atau sepasang prisma pemantul ditambahkan pada teropong untuk membalikkan bayangan yang terbalik agar kelihatan tegak. Teropong Bumi seperti yang digunakan untuk mengamati burung, juga dirancang untuk menghasilkan bayangan yang tegak.
Gambar 2.12. Teleskop(Wasis, & Sugeng Yuli Irianto. 2008:258)
commit to user
Gambar 2.13 Pembentukan Bayangan Teleskop
(Pratiwi, Rini., dkk : 2008)
Sinar-sinar paralel dari satu titik pada suatu objek jauh dikumpulkan ke suatu fokus oleh lensa objektif pada fokusnya bayangan ini (I o ) dibesarkan oleh
lensa okuler untuk membentuk bayangan akhir (I e ) yang jauh lebih besar
2) Teleskop Bias Cahaya masuk ke teleskop bias melalui sebuah lensa cembung yang disebut dengan lensa objektif. Bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa ini diperbesar oleh lensa cembung kedua yang disebut dengan lensa okuler dengan panjang fokus yang lebih pendek. Maka dapat dilihat bayangan diperbesar, terbalik, dan maya dari bayangan nyata. Pada Gambar 2.14. Teleskop bias mengumpulkan cahaya untuk membentuk bayangan benda yang jauh
Gambar 2.14 Teleskop Bias (Pratiwi, Rini., dkk : 2008)
commit to user
Cahaya masuk ke teleskop pantul dan dipantulkan oleh cermin cekung ke cermin datar, cermin datar memantulkan sinar dan menghasilkan bayangan nyata terbalik dalam teleskop. Lensa okuler kemudian memperbesar bayangan ini. Pada Gambar 2.15 teleskop pantul mengumpulkan cahaya untuk membentuk bayangan benda yang jauh
Gambar 2.15 Teleskop Pantul (Pratiwi, Rini., dkk : 2008)
g. Periskop
Periskop adalah alat optik yang digunakan pada kapal selam untuk melihat permukaan laut. Kapal selam perlu melihat keadaan permukaan laut sebelum kapal selam tersebut muncul mengapung di permukaan. Periskop terdiri atas dua buah lensa cembung dan dua buahprisma siku-siku sama kaki.
commit to user
Gambar 2.16 Diagram Datangnya Sinar Periskop
(Wasis, & Sugeng Yuli Irianto. 2008:258)