MENERAPKAN ALAT ALAT OPTIK DALAM KEHIDUP
MENERAPKAN ALAT-ALAT OPTIK
DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI.
MAKALAH AKHIR
Disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Fisika Sekolah 1
Disusun Oleh :
Indra Budiansah (1105055)
Muhammad Lukman Hakim (1105613)
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA
DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2012
A. STANDAR KOMPETENSI
3.
Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik.
B. KOMPETENSI DASAR
3.2
Menerapkan alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari.
C. INDIKATOR
1.
2.
Mengidentifikasi alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari;
Menjabarkan prinsip-prinsip kerja alat optik dalam kehidupan sehari-
3.
4.
5.
6.
7.
8.
hari;
Menjelaskan pembentukan bayangan benda pada mata
Menerapkan alat bantu optik pada cacat mata.
Menjelaskan prinsip kerja lup
Menjelaskan prinsip kerja kamera
Menjelaskan prinsip kerja mikroskop
Menjelaskan prinsip kerja teropong
D. KONSEP PRASYARAT
1. Sifat-sifat sinar istimewa pada cermin
2. Sifat-sifat sinar istimewa pada lensa
3. Prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya
E. KONSEP ESENSIAL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Mata
Kacamata
Lup
Kamera
Mikroskop
Teropong
ALAT OPTIK
Macam-macam
alat Optik
F.
PETA KONSEP
Mata
Kacamata
Kamera
Lup
Mikroskop
Teleskop
Berfungsi sebagai
MelihatAlami
objek
atau benda
Membantu
Buatan
penglihatan
pada cacat
mata
Mengambil
1
gambar
fotograf
Memperbesar
bayangan
Melihat bendabenda
mikroskopis
Melihat bendabenda jauh
G. URAIAN MATERI
Dalam kehidupan sehari-hari banyak alat optik yang sering digunakan
untuk membantu menyelesaikan masalah yang berhubungan dengan optik,
pada dasarnya alat optik dapat dikategorikan menjadi dua jenis yaitu alat
optik alami dan buatan, alat optik alami adalah alat optik yang diberikan
langsung oleh Yang Maha Pencipta contohnya mata sedangkan alat optik
buatan adalah alat optik yang dirangkai oleh manusia untuk mempermudah
dalam kehidupan sehari-hari contohnya kacamata, kamera, lup, mikroskop,
teropong dan lain-lain.
1.
Mata dan Kacamata
Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ yang
dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Organ ini bekerja
dengan cara menerima, memfokuskan, dan mentransmisikan cahaya
melalui lensa untuk menghasilkan bayangan objek yang dilihatnya.
Gambar 1. Mata
a. Bagian-bagian mata
1. Kornea
Kornea merupakan selaput tipis yang berfungsi melindungi bagian
dalam mata dari pengaruh luar. Kornea mata memiliki indeks bias
sekitar 1,376. Dibelakang kornea mata terdapat cairan yang disebut
aqueous humor. Cairan ini memiliki indeks bias sama dengan air,
yaitu 1,33. Aqueous humor berfungsi sebagai pembasuh mata.
2. Iris
Iris adalah selaput bola mata yang membentuk celah lingkaran. Iris
memberikan warna pada mata.
3. Pupil
Pupil adalah celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi
mengatur cahaya yang masuk ke mata. Pada saat cahaya yang
2
masuk kemata sedikit, iris akan mengendur dan pupil akan
membesar sehingga lebih banyak cahya yang masuk ke mata.
Namun ketika cahaya yang masuk ke mata banyak, iris akan
menegang dan pupil akan mengecil sehingga cahaya yang masuk
ke mata berkurang.
4. Lensa mata
Lensa mata berupa lensa cembung yang berfungsi membiaskan
cahaya yang masuk ke mata.
5. Retina
Retina juga disebut selaput jala. Retina terletak di bagian belakang
dan berfungsi sebagai layar untuk menagkap bayangan yang
dibentuk oleh lensa mata. Bayangan yang terbentuk di retina
bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Dalam retina permukaan
retina dilapisi jutaan sel peka cahaya, yaitu sel batang dan sel
kerucut. Semua sel bermuatan ke syaraf optilk yang meneruskan
informasi ke otak. Bayangan yang terbentuk di retina berkebalikan
dengan benda aslinya, namun otak tetap memiliki kesan bahwa
bayangan itu tegak.
Mata kita memiliki bagian-bagian penting. Tetapi yang
memiliki sifat unik sehubungan dengan optik adalah lensa mata.
Lensa mata ini memiliki sifat yang dapat berubah-ubah. Kemampuan
mata untuk mengubah ketebalan lensa ini disebut daya akomodasi.
Lensa mata akan menipis saat melihat benda jauh dan keadaan paling
tipis disebut akomodasi minimum. Dan saat melihat benda dekat,
lensa mata akan menebal hingga paling tebal disebut akomodasi
maksimum.
b. Pembentukan bayangan pada mata normal
Mata yang normal memiliki batas-batas normal akomodasi.
Mata normal berakomodasi maksimum saat melihat benda pada jarak
terdekat 25 cm dan berakomodasi minimum saat melihat benda di
jauh tak hingga. Jarak terdekat yang dapat dilihat mata disebut titik
dekat (Punctum Proximum = PP) dan jarak terjauh yang dapat dilihat
disebut titik jauh (Punctum Remotum = PR).
3
Gambar 1.1 Pembentukan bayangan pada mata normal
c. Gangguan pada mata
- Miopi
Miopi atau rabun 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 < ~). Untuk melihat
benda jauh tak hingga, bayangan yang dibentuk oleh mata miopi
akan terbentuk di depan retina. Hal ini menyebabkan penderita
miopi tidak dapat melihat benda yang jauh dengan jelas. Untuk
melihat benda jauh tak hingga maka mata ini dapat dibantu
dengan kacamata berlensa negatif (lensa cekung).
Gambar 1.2 Pembentukan bayangan penderita miopi
Kekuatan lensa pada kacamata untuk penderita miopi dapat
ditentukan dengan rumus:
100
P=
PR (miopi)
4
Keterangan : P adalah kekuatan lensa (dalam satuan dioptri),
PR(miopi) adalah jarak titik jauh penderita miopi
(dalam satuan cm).
-
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
tersebut maka setiap melihat benda pada titik baca normal (25
cm) bayangannya akan berada di belakang retina. Hal ini
menyebabkan penderita hipermetropi tidak dapat melihat benda
yang dekat dengan jelas. Untuk melihat benda berjarak dekat
maka mata ini dapat dibantu dengan kacamata berlensa positif
(lensa cembung).
Gambar 1.3 Pembentukan bayangan penderita hipermetropi
Kekuatan lensa pada kacamata untuk penderita hipermetropi dapat
ditentukan dengan rumus.
100
100
P=
−
S
P P (hyp )
Keterangan : P adalah kekuatan lensa ( dalam satuan dioptri),
S adalah jarak benda dari mata (dalam satuan cm),
-
jika tidak disebutkan S=25cm.
Presbiopi
Presbiopi disebut juga mata tua yaitu mata yang titik dekat
dan titik jauhnya telah berubah. Titik dekat- nya menjauh dan
titik jauhnya mendekat. Berarti mata presbiopi tidak bisa melihat
5
benda dekat maupun benda jauh dengan jelas. Mata yang
memiliki sifat seperti ini mengalami miopi dan hipermetropi.
Cara menanganinya adalah menggunakan kaca mata rangkap.
Gambar 1.4 Pembentukan bayangan penderita presbiopi
-
Astigmatisma
Astigmatisma adalah sebuah gejala penyimpangan dalam
pembentukkan bayangan pada lensa, hal ini disebabkan oleh cacat
lensa yang tidak dapat memberikan gambaran atau bayangan
garis vertikal dengan horizotal secara bersamaan. Cacat mata ini
sering di sebut juga mata silinder. Astigmatisma disebabkan
karena kornea atau lensa mata tidak berbentuk sferik (irisan bola),
melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang
lainnya, sehingga sinar yang masuk ke dalam mata tidak akan
bertemu di satu titik retina. Sinar akan dibiaskan tersebar di
retina. 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.
Cara
mengkoreksi
memberikan lensa silinder.
6
astigmatisma
adalah
dengan
Gambar 1.4 Pembentukan bayangan penderita astigmatisma
2.
Kamera
Prinsip kerja kamera mirip dengan mata. Jika kita memotret,
gambar yang dibentuk oleh bayangan obyek di tuangkan pada film.
Sedangkan pada mata kita, jika kita melihat suatu benda maka bayangan
yang dibentuk dituangkan pada retina mata. Susunan kamera sama
dengan susunan mata kita, akan tetapi pemrosesan gambarnya sangat
berbeda.
Gambar 2. Kamera
Pada kamera sederhana terdiri atas lensa cembung yang berfungsi
untuk memfokuskan bayangan benda ke lembaran film di bagian
belakang kamera yang sensitif terhadap cahaya. Lembaran peka cahaya
yang dibuat dari bahan seluloid. Sinar yang dipantulkan oleh cermin
diarahkan prisma lima sisi ke mata melalui viewfinder sehingga dapat
melihat benda sebelum dipotret yang akan diabadikan. Kamera juga
terdiri atas diagfragma yang lebarnya dapat diatur-atur sesuai jumlah
cahaya yang masuk pada film, fungsi dari diagfragma ini sama dengan
fungsi iris pada mata. Dan tidak lupa sebuah shutter (apertur) untuk
mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk ke kamera, fungsinya
ssama dengan fungsi pupil pada mata. Gerak lensa pada kamera sama
dengan akomodasi pada mata yaitu untuk memfokuskan bayangan agar
jatuh pada film.
3.
Lup (Kaca Pembesar)
7
Lup atau kaca pembesar adalah alat optik
yang terdiri atas sebuah lensa cembung. Lup
digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar
nampak lebih besar dan jelas. Ada 2 cara dalam
menggunakan
lup,
yaitu
dengan
mata
Gambar 3. Lup
pembesar)
berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.
Gambar 3.1. melihat dengan akomodasi (menggunkan lup)
Pada saat mata belum menggunakan lup, benda tampak jelas bila
diletakkan pada titik dekat pengamat (s = sn) sehingga mata melihat
benda dengan sudut pandang . Pada Gambar (b), seorang pengamat
menggunakan lup dimana benda diletakkan antara titik O dan F (di ruang
I) dan diperoleh bayangan yang terletak pada titik dekat mata pengamat
(s' = sn). Karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, yaitu , maka
mata pengamat berakomodasi maksimum.
Untuk mata normal dan berakomodasi maksimum, bayangan yang
terbentuk berada pada jarak baca normal (s n). Oleh karena itu, perbesaran
M=
bayangan pada lup dapat dituliskan
perbesarannya menjadi
M=
sn
,
s
s'
s
karena s’=sn maka
Lup terbuat dari sebuah lensa
cembung, sehingga persamaan lup sama dengan persamaan lensa
cembung yaitu sebagai berikut
1 1 1
1 1 1
= + atau = −
f s s'
s f s'
dengan demikian persamaan pembesaran
bayangan pada lup adalah sebagai berikut
M=
sn
s
M =sn
( 1s )
8
M =sn
(
M=
M=
( 1f − s1' )
sn s n
−
f s'
)
Sn
+1
f
Ketika mata berakomodasi maksimum maka s’=-sn (tanda negatif
menunjukan bahwa bayangan berada di depan lensa)
Keterangan :
M : Pembesaran lup
Sn : Jarak titik dekat mata
f
: Fokus lup
untuk mata tidak berakomodasi bayangan yang terbentuk ada pada
jarak tak hingga () atau pada saat s’= dengan demikian pembesaran
bayangannya adalah sebagai berikut :
M=
sn
s
( 1s )
1 1
M =s ( − )
f s'
M =sn
n
(
M=
M=
sn s n
−
f ❑
)
Sn
f
Pada kehidupan sehari-hari, lup biasanya digunakan oleh tukang
arloji, pedagang kain, pedagang intan, polisi, dan pihak-pihak yang
berhubungan dengan lup dalam kehidupannya.
4.
Mikroskop
Mikroskop adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda
kecil agar tampak jelas dan besar. Mikroskop terdiri atas dua buah lensa
cembung. Lensa yang dekat dengan benda yang diamati (objek) disebut
9
lensa objektif dan lensa yang dekat dengan pengamat disebut lensa
okuler.
Karena mikroskop terdiri atas dua lensa positif, maka lensa
objektifnya dibuat lebih kuat daripada lensa okuler (fokus lensa objektif
lebih pendek daripada fokus lensa okuler). Hal ini dimaksudkan agar
benda yang diamati kelihatan sangat besar dan mikroskop dapat dibuat
lebih praktis (lebih pendek).
Benda yang akan amati diletakkan pada sebuah kaca preparat di depan
lensa objektif dan berada di ruang II lensa objektif (f obj < s < 2 f). Hal ini
menyebabkan bayangan yang terbentuk bersifat nyata, terbalik dan
diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa objektif merupakan benda bagi
lensa okuler. Dalam mikroskop sama halnya dengan lup ada dua cara
penggunaan yaitu mata dengan akomodasi dan tanpa akomodasi
Pada mikroskop, lensa okuler berfungsi sebagai lup. Pengamatan dengan
mata berakomodasi maksimum menyebabkan bayangan yang dibentuk oleh
lensa objektif harus terletak di ruang I lensa okuler (di antara O k dan fok ). Hal
ini bertujuan agar bayangan akhir yang dibentuk lensa okuler tepat pada titik
dekat mata pengamat. Lukisan bayangan untuk mata berakomodasi maksimum
dapat dilihat pada gambar dibawah
Gambar 4 Mikroskop
Secara matematis perbesaran bayangan untuk mata berakomodasi
maksimum dapat ditulis sebagai berikut.
M = Mobj x Mok karena Mok = Mlup =
Sn
+1
f
dengan demikian
persamaan pada mikrososkop dengan mata berakomodasi adalah sebagai
berikut
10
M=
s ' obj
s
× n +1
s obj
f ok
(
)
dan
panjang
mikroskop
pada
saat
mata
berakomodasi maksimum dapat dihitung secara matematis
L=s ' obj + sok
Pada saat mata tidak berakomodasi pembesaran yang dihasilkan akan
berbeda tetapi secara konsep cara untuk menghitung pembesarannya
adalah sama dengan mata yang berakomodasi yaitu M = Mobj x Mok tetapi
Sn
f
karena mata tidak berakomodasi sehingga Mok = Mlup =
demikian nilai pembesarannya menjadi
5.
M=
s ' obj
s
× n
s obj
f ok
( )
dengan
.
Teleskop
Teropong atau teleskop adalah alat yang digunakan untuk melihat
benda-benda yang jauh agar tampak lebih jelas dan dekat. Ditinjau dari
objeknya, teropong dibedakan menjadi dua, yaitu teropong bintang dan
teropong medan.
a. Teropong Bintang
Teropong bintang adalah teropong yang digunakan untuk melihat atau
mengamati benda-benda langit, seperti bintang, planet, dan satelit.
Nama lain teropong bintang adalah teropong astronomi. Ditinjau dari
jalannya sinar, teropong bintang dibedakan menjadi dua, yaitu
teropong bias dan teropong pantul.
1.
Teropong Bias
Teropong bias terdiri atas dua lensa cembung, yaitu sebagai lensa
objektif dan okuler. Sinar yang masuk ke dalam teropong
dibiaskan oleh lensa. Oleh
karena itu, teropong ini disebut
teropong bias. Benda yang diamati berada pada titik yang sangat
jauh (mendekati tak hingga) sehingga bayangan tepat berada pada
titik fokus lensa objektifnya. Seperti halnya pada mikroskop
menggunakan teleskop biaspun bisa dengan dua cara yaitu dengan
mata berakomodasi dan tanpa akomodasi
11
Gambar 5 Teropong Bias
2.
Teropong Pantul
Pada teropong pantul jalannya sinar di dalam teropong dengan
cara memantul maka teropong ini dinamakan teropong pantul.
Pembentukan bayangan pada teropong pantul terlihat seperti pada
gambar dibawah
Gambar 6 teropong pantul
Pada teropong pantul, cahaya yang datang dikumpulkan oleh
sebuah cermin melengkung yang besar. Cahaya tersebut
kemudian dipantulkan ke mata pengamat oleh satu atau lebih
cermin yang lebih kecil.
b. Teropong Medang (Teropong Bumi)
Teropong medan digunakan untuk mengamati benda-benda yang jauh
di permukaan bumi. Teropong bumi terdiri atas tiga lensa cembung,
masing-masing sebagai lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa
12
okuler. Lensa pembalik hanya untuk membalikkan bayangan yang
dibentuk lensa objektif, tidak untuk memperbesar bayangan. Lensa
okuler berfungsi sebagai lup. Karena lensa pembalik hanya untuk
membalikkan bayangan, maka bayangan yang dibentuk lensa objektif
harus terletak pada titik pusat kelengkungan lensa pembalik. Lensa
okuler juga dibuat lebih kuat daripada lensa objektif. Pembentukan
bayangan pada teropong bumi dapat dilihat pada gambar berikut pada
saat mata berakomodasi maksimum.
Gambar 7 Pembentukan bayangan pada teleskop medan (akomodasi)
Sifat bayangan yang dibentuk teropong medan adalah maya, tegak,
dan diperbesar. Perbesaran bayangan pada mata berakomodasi
maksimum dapat dinyatakan sebagai berikut.
M=
f obj
s ok
dan panjang teropong dapat dinyatakan sebagai berikut
L=f obj + 4 f pemb +f ok
Untuk mata tak berakomodasi, lensa okuler digeser sedemikian rupa
sehingga fokus
lensa
okuler
berimpit
kelengkungan lensa pembalik (fok = 2f
pemb
dengan
titik
). Pembentukan bayangan
dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar 8 Pembentukan bayangan pada teleskop medan (tanpa akomodasi)
13
pusat
Pembesaran bayangan pada saat mata tak berakomodasi dapat
dinyatakan sebagai berikut.
L=Sobj +4 f pemb + f ok
M=
f obj
s ok
Panjang teropongnya adalah
diatas hanya salah satu jenis teropong bumi
saja masih banyak jenis teropong bumi yang lainnya ada teropong
yang hanya menggunakan dua lensa dan sebagainya tetapi pada
prinsipnya konsep yang dipakai disetiap teropong adalah sama yaitu
memperbesar bayangan agar benda-benda yang jauh dapat teramati
jelas oleh mata dengan bantuan teropong tersebut.
14
LEMBAR KERJA SISWA
1.
Mata
Mata terdiri dari bagian yang memiliki fungsi masing-masing, jelaskan secara
singkat bagian mata berikut ini
2.
a.
Kornea
b.
Iris
c.
Pupil
d.
Lensa
e.
Retina
berfungsi
sebagai
berfungsi
sebagai
berfungsi
mata
sebagai
berfungsi
berfungsi
sebagai
sebagai
Pembentukan bayangan pada mata normal
Gambarkan pembentukan bayangan pada mata normal dengan asumsi jarak
benda berada pada jarak tak hingga
3.
Gangguan pada mata
Ada beberapa gangguan pada mata yang membuat mata mengalami kesulitan
dalam melihat benda pada jarak tertentu, sebutkan dan jelaskan jenis-jenis
gangguan pada mata serta penanganannya
15
a.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
b.
.............................................................................................................................
c.
d.
4.
5.
Prinsip kerja kamera
Prinsip kerja kamera adalah ...............................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Pembesaran pada lup
Pembesaran pada lup jika mata berakomodasi maksimum adalah
s
M = n +1 dan jika mata tidak berakomodasi maksimum pembesarannya
f
s
adalah M = n tuliskan bukti untuk memperoleh persamaan tersebut
f
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
16
6.
7.
8.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Mikroskop
Gambarkan pembentukan bayangan pada mikroskop ketika mata
berakomodasi maksimum !
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Teleskop
Berdasarkan jalannya siar teleskop/teropong dibagi menjadi dua kategori
yaitu teleskop bias dan teleskop pantul, jelaskan prinsip jalannya sinar pada
kedua teleskop tersebut !
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Teropong medan (teropong bumi) terdiri atas tiga lensa cembung (objektif,
pembalik, dan okuler) fungsi ketiga lensa tersebut adalah sebagai berikut :
Lensa objektif berfungsi sebagai ........................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Lensa pembalik berfungsi sebagai .....................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Lensa okuler berfungsi sebagai ..........................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
17
Pilihan Ganda
1. Mata dapat melihat sebuah benda apabila terbentuk bayangan ….
a. nyata, diperkecil, tegak di retina
b. nyata, diperkecil, terbalik di retina
c. nyata, diperbesar, tegak di retina
d. maya, diperbesar, terbalik di retina
e. maya, diperkecil, tegak di lensa mata
2. Cacat mata yang tidak dapat melihat benda dekat dan benda jauh secara jelas
disebut ....
a. miopi
b. hipermetropi
c. presbiopi
d. astigmatisma
e. buta warna
3. Penderita presbiopi dapat ditolong menggunakan kacamata berlensa ....
a. cembung
b. silinder
c. cekung
d. datar
e. rangkap
4. Penderita astigmatisma dapat ditolong menggunakan kacamata berlensa ....
a. cembung
b. silinder
c. cekung
d. datar
e. rangkap
18
5. Seseorang yang cacat mata miopi tidak mampu melihat dengan jelas benda
yang terletak lebih dari 50 cm dari matanya. Kacamata yang dibutuhkannya
untuk melihat benda jauh harus memiliki kekuatan lensa sebesar ….
a. –5 dioptri
b. +4 dioptri
c. –4 dioptri
d. +2 dioptri
e. –2 dioptri
6. Seorang penderita hipermetropi dengan titik dekat 40 cm, ingin membaca pada
jarak normal (25 cm). Kacamata yang dipakai harus memiliki ukuran ….
a. 0,15 dioptri
b. 0,65 dioptri
c. 1,5 dioptri
d. 6,6 dioptri
e. 15 dioptri
7. Titik dekat mata seorang siswa terletak pada jarak 120 cm di depan mata. Untuk
melihat dengan jelas suatu benda yang berjarak 30 cm di depan mata, kekuatan
lensa
kacamata
yang
harus
dipakai
adalah
a. –5 dioptri
b. –4,16 dioptri
c. –2,5 dioptri
d. 2,5 dioptri
e. 4,16 dioptri
8. Bagian pada kamera yang berperan sama dengan retina mata adalah ….
a. kotak kedap suara
b. celah diafragma
c. film
d. shutter
e. lensa
19
….
9. Sifat bayangan yang terbentuk pada film yaitu ....
a. nyata, diperkecil, tegak di retina
b. nyata, diperkecil, terbalik di retina
c. nyata, diperbesar, tegak di retina
d. maya, diperbesar, terbalik di retina
e. maya, diperkecil, tegak di lensa mata
10. Sebuah benda terletak 4m didepan kamera yang mempunyai titik fokus 4cm,
bayangan pada film akan diperkecil hingga … kali
a. 1/99
b. 1/100
c. 1/101
d. 1/200
e. 1/400
11. Sifat bayangan yang dibentuk oleh lup adalah ….
a. maya, terbalik, diperbesar
b. nyata, tegak, diperbesar
c. maya, tegak, diperbesar
d. nyata tegak, diperkecil
e. maya, tegak, diperkecil
12. Benda kecil akan terlihat besar bila menggunakan lup dengan mata
berakomodasi maksimum. Bentuk persamaannya untuk perbesaran bayangan
yang dibentuk oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum yaitu ....
a. M =
Sn
f
b. M =
f
Sn
c. M =
f
+1
Sn
20
d. M =
Sn
+1
f
e. M =
Sn
−1
f
13. Titik dekat mata seseorang adalah 25 cm. Orang tersebut menggunakan lup 20
dioptri untuk mengamati objek kecil dengan cara berakomodasi pada jarak 50
cm. Perbesaran lup sama dengan ….
a. 4 kali
b. 5 kali
c. 5,5 kali
d. 6 kali
e. 6,5 kali
14. Sebuah mikroskop mempunyai jarak fokus lensa objektif dan lensa okuler
berturut-turut 10mm dan 4 cm, jika sebuah benda diletakkan 11 mm di depan
lensa objektif, maka perbesaranyang dihasilkan untuk mata normal tak
berakomodasi adalah .....
a. 60 kali
b. 62 kali
c. 62,5 kali
d. 65 kali
e. 65,5 kali
15. Panjang tabung sebuah mikroskop adalah 21,4 cm. mikroskop tersebut
mempunyai panjang focus objektif 4 mm dan okuler 5 cm. perbesaran total
mikroskop untuk mata tak berakomodasi adalah … kali
a. 50
b. 100
c. 150
d. 200
e. 250
21
16. Sebuah mikroskop majemuk tersusun atas lensa objektif dan lensa okuler
yang jarak fokus masing-masing adalah 10 mm dan 50 mm. sebuah benda
diletakan 11 mm didepan lensa objektif. Jarak antara lensa objektif dan lensa
okuler adalah … cm
a. 16
b. 15
c. 14
d. 13
e. 12
17. Jarak lensa objektif dan lensa okuler dari sebuah mikroskop untuk mata tak
berakomodasi adalah 12 cm. Jika jarak fokus lensa objektif dan lensa okuler
masing-masing 1,6 cm dan 4 cm, objek ditempatkan didepan lensa objektif
sejauh….
a. 1,2 cm
b. 1,8 cm
c. 2 cm
d. 2,4 cm
e. 4 cm
18. Alat optik yang mempergunakan tiga buah lensa cembung adalah ….
a. mikroskop
b. teropong bintang
c. teropong bumi
d. teropong panggung
e. teropong pantul
19. Jarak titik api lensa objektif dan okuler dari teropong bintang berturut-turut
150 cm dan 10 cm. Jika teropong dipakai oleh mata normal dengan
berakomodasi
maksimum,
panjang
a.140 cm
b. 158 cm
22
teropong
adalah
….
c. 160 cm
d. 166 cm
e. 180 cm
20. Jika jarak fokus lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa okulernya dari
sebuah teropong bumi berturut-turut 10 cm, 5 cm, dan 5 cm, panjang tabung
dari teropong bumi tersebut untuk mata berakomodasi adalah ….
a. 25 cm
b. 35 cm
c. 45 cm
d. 55 cm
e. 65 cm
Kunci Jawaban
1. b
6. c
11. c
16. a
2. c
7. d
12. d
17. c
3. e
8. c
13. c
18. c
4. b
9. b
14. c
19. c
5. e
10. a
15. d
20. b
Essay
1. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis cacat pada mata!
2. Seorang pria yang menggunakan lensa dengan kekuatan 3 dioptri harus
memegang surat kabar paling dekat 25 cm di depan matanya supaya dapat
membaca dengan jelas. Jika pria tersebut melepas kacamatanya dan tetap ingin
membaca surat kabar dengan jelas, maka berapakah jarak terdekat surat kabar
dengan matanya (jarak dekat mata hipermetropi)?
3. Tentukan pembesaran lup yang mempunyai titik fokus 10 cm dan jarak titik
dekat pengamat adalah 25 cm jika:
a. mata berakomodasi maksimum!
b. mata tidak berakomodasi!
23
4. Panjang fokus lensa objektif dan lensa okuler sebuah mikroskop berturut-turut
adalah 2 cm dan 5 cm. Jika sebuah benda diletakkan pada jarak 2,5 cm dari
obyektif, maka:
a. berapakah jarak antara lensa objektif dan lensa okuler untuk mata yang tidak
berakomodasi?
b. dan berapakah perbesarannya?
5. Sebuah teropong bintang dipakai untuk mengamati bintang dengan mata tidak
berakomodasi menghasilkan perbesaran 5 kali. Jika jarak lensa objektif dengan
lensa okuler sama dengan 30 cm, tentukanlah:
a. jarak fokus lensa okuler, dan
b. jarak fokus lensa objektifnya
Kunci Jawaban
1. Cacat mata
a. Miopi atau rabun jauh. Mata ini tidak dapat berakomodasi minimum
secara normal. Titik jauh matanya kurang dari jauh tak hingga (PR < ~).
Untuk melihat benda jauh tak hingga, bayangan yang dibentuk oleh mata
miopi akan terbentuk di depan retina yang menyebabkan penderita tidak
dapat melihat benda jauh dengan jelas. Untuk mengatasi mata miopi dapat
dibantu dengan kacamata berlensa negatif (lensa cekung).
b. Hipermetropi atau rabun dekat. Mata ini tidak dapat berakomodasi
maksimum secara normal. Titik dekatnya lebih besar dari 25 cm (PP > 25
cm). Setiap melihat benda pada titik baca normal (25 cm) bayangannya
akan berada di belakang retina. Hal ini menyebabkan penderita
hipermetropi tidak dapat melihat benda yang jauh dengan jelas. Untuk
mengatasi mata hipermetropi dapat dibantu dengan kacamata berlensa
positif (lensa cembung).
c. 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
benda jauh dengan jelas. Mata yang memiliki sifat seperti ini mengalami
24
miopi dan hipermetropi. Cara menanganinya adalah menggunakan kaca
mata rangkap.
d. Astigmatisma adalah sebuah gejala penyimpangan dalam pembentukkan
bayangan pada lensa yang disebabkan oleh lensa yang tidak berbentuk
sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari
pada bidang lainnya, sehingga sinar yang masuk ke dalam mata tidak
akan bertemu di satu titik retina. Sinar akan dibiaskan tersebar di retina.
Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. C ara
mengkoreksi astigmatisma adalah dengan memberikan lensa silinder.
2. Diketahui : P = 3 dioptri
Sn = 25 cm
Ditanya : Jarak dekat mata hipermetropi (PP)
100 100
−
Jawab :
P ¿
Sn
PP
100 100
3 dioptri ¿ 25 cm − P
P
100
3 dioptri ¿ 4 dioptri− P
P
100
PP = 4- 3
100
PP
= 1 dioptri
Pp=¿
100
1 dioptri
Pp=100 cm
3. Diketahui : f = 10 cm
Sn = 25 cm
Ditanya :
a. M jika mata berakomodasi
b. M jika mata tidak berakomodasi
Jawab :
a. M untuk mata berakomodasi
M=
Sn
f
M=
25 cm
10 cm
+1
+1
25
M = 2,5 + 1
M = 3,5 kali
b. M untuk mata tidak berakomodasi
M=
Sn
f
M=
25 cm
10 cm
M = 2,5 kali
4. Diketahui : fob = 2 cm
fok = 5 cm
Sob = 2,5 cm
Mata tidak berakomodasi
Ditanya :
a. d = ?
b. M = ?
Jawab :
a. jarak antara lensa objektif dan lensa okuler untuk mata yang
tidak
berakomodasi
d = S’ob + fok
d = 1/(1/fob - 1/Sob) + fok
d = 1/(1/2 – 1/2,5) + 5 cm
d = 1/0,1 + 5 cm
d = 10 cm + 5 cm
d = 15 cm
b. Perbesaran mikroskop untuk mata tidak berakomodasi
M = S’ob/ Sob x Sn/fok
M = 10cm/2,5cm x 25cm/5
M=4x5
M = 20 kali
5. Diketahui : M = 5 kali
D = 30 cm
Ditanya :
a. fok = ?
b. fob = ?
26
Jawab :
a. M = fob/fok
5 = fob/fok
5fok = fob
D = fob + fok
30 cm = 5fok + fok
30 cm = 6fok
fok = 5 cm
b. Karena 5fok = fob
maka fob = 5 x 5 cm = 25 cm
27
DAFTAR PUSTAKA
Nurachmandani,
Setya.
(2009)..
Jakarta:
Pusat
Perbukuan,
Departemen
Pendidikan Nasional
Sumarsono, Joko. (2009). Fisika Untuk SMA/MA kelas X. Jakarta: CV Teguh
Karya
Setiawan, Asep. (2008). Fisika. Bogor: CV. Dian Bogor
Tipler.P.A. 1998. Fisika untuk sains dan teknik-Jilid 1 (Terjemahan). Jakarata:
Erlangga
Karyono. (2006). Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Tersedia (online) : http://
www.scribd.com/doc/34751083/6/B-Penerapan-Alat-Alat-Optik-DalamKehidupan-Sehari (2 Januari 2013).
Purnomo,
Sidik.
(2008).
Alat-alat
Optik
.
tersedia
(online)
:
http://sidikpurnomo.net/pembelajarafisika/alat-alat-optik (2 Januari 2013).
Budisma.
(2012).
Materi
Pelajaran
SMA.
Tersedia
(online):
http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-x/ [2 Januari 2013]
Reza. (2010). Fisika Smart. Tersedia (online): http://fisikasmart.multiply.com
[2 Januari 2013]
28
DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI.
MAKALAH AKHIR
Disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Fisika Sekolah 1
Disusun Oleh :
Indra Budiansah (1105055)
Muhammad Lukman Hakim (1105613)
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA
DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2012
A. STANDAR KOMPETENSI
3.
Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik.
B. KOMPETENSI DASAR
3.2
Menerapkan alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari.
C. INDIKATOR
1.
2.
Mengidentifikasi alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari;
Menjabarkan prinsip-prinsip kerja alat optik dalam kehidupan sehari-
3.
4.
5.
6.
7.
8.
hari;
Menjelaskan pembentukan bayangan benda pada mata
Menerapkan alat bantu optik pada cacat mata.
Menjelaskan prinsip kerja lup
Menjelaskan prinsip kerja kamera
Menjelaskan prinsip kerja mikroskop
Menjelaskan prinsip kerja teropong
D. KONSEP PRASYARAT
1. Sifat-sifat sinar istimewa pada cermin
2. Sifat-sifat sinar istimewa pada lensa
3. Prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya
E. KONSEP ESENSIAL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Mata
Kacamata
Lup
Kamera
Mikroskop
Teropong
ALAT OPTIK
Macam-macam
alat Optik
F.
PETA KONSEP
Mata
Kacamata
Kamera
Lup
Mikroskop
Teleskop
Berfungsi sebagai
MelihatAlami
objek
atau benda
Membantu
Buatan
penglihatan
pada cacat
mata
Mengambil
1
gambar
fotograf
Memperbesar
bayangan
Melihat bendabenda
mikroskopis
Melihat bendabenda jauh
G. URAIAN MATERI
Dalam kehidupan sehari-hari banyak alat optik yang sering digunakan
untuk membantu menyelesaikan masalah yang berhubungan dengan optik,
pada dasarnya alat optik dapat dikategorikan menjadi dua jenis yaitu alat
optik alami dan buatan, alat optik alami adalah alat optik yang diberikan
langsung oleh Yang Maha Pencipta contohnya mata sedangkan alat optik
buatan adalah alat optik yang dirangkai oleh manusia untuk mempermudah
dalam kehidupan sehari-hari contohnya kacamata, kamera, lup, mikroskop,
teropong dan lain-lain.
1.
Mata dan Kacamata
Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ yang
dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Organ ini bekerja
dengan cara menerima, memfokuskan, dan mentransmisikan cahaya
melalui lensa untuk menghasilkan bayangan objek yang dilihatnya.
Gambar 1. Mata
a. Bagian-bagian mata
1. Kornea
Kornea merupakan selaput tipis yang berfungsi melindungi bagian
dalam mata dari pengaruh luar. Kornea mata memiliki indeks bias
sekitar 1,376. Dibelakang kornea mata terdapat cairan yang disebut
aqueous humor. Cairan ini memiliki indeks bias sama dengan air,
yaitu 1,33. Aqueous humor berfungsi sebagai pembasuh mata.
2. Iris
Iris adalah selaput bola mata yang membentuk celah lingkaran. Iris
memberikan warna pada mata.
3. Pupil
Pupil adalah celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi
mengatur cahaya yang masuk ke mata. Pada saat cahaya yang
2
masuk kemata sedikit, iris akan mengendur dan pupil akan
membesar sehingga lebih banyak cahya yang masuk ke mata.
Namun ketika cahaya yang masuk ke mata banyak, iris akan
menegang dan pupil akan mengecil sehingga cahaya yang masuk
ke mata berkurang.
4. Lensa mata
Lensa mata berupa lensa cembung yang berfungsi membiaskan
cahaya yang masuk ke mata.
5. Retina
Retina juga disebut selaput jala. Retina terletak di bagian belakang
dan berfungsi sebagai layar untuk menagkap bayangan yang
dibentuk oleh lensa mata. Bayangan yang terbentuk di retina
bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Dalam retina permukaan
retina dilapisi jutaan sel peka cahaya, yaitu sel batang dan sel
kerucut. Semua sel bermuatan ke syaraf optilk yang meneruskan
informasi ke otak. Bayangan yang terbentuk di retina berkebalikan
dengan benda aslinya, namun otak tetap memiliki kesan bahwa
bayangan itu tegak.
Mata kita memiliki bagian-bagian penting. Tetapi yang
memiliki sifat unik sehubungan dengan optik adalah lensa mata.
Lensa mata ini memiliki sifat yang dapat berubah-ubah. Kemampuan
mata untuk mengubah ketebalan lensa ini disebut daya akomodasi.
Lensa mata akan menipis saat melihat benda jauh dan keadaan paling
tipis disebut akomodasi minimum. Dan saat melihat benda dekat,
lensa mata akan menebal hingga paling tebal disebut akomodasi
maksimum.
b. Pembentukan bayangan pada mata normal
Mata yang normal memiliki batas-batas normal akomodasi.
Mata normal berakomodasi maksimum saat melihat benda pada jarak
terdekat 25 cm dan berakomodasi minimum saat melihat benda di
jauh tak hingga. Jarak terdekat yang dapat dilihat mata disebut titik
dekat (Punctum Proximum = PP) dan jarak terjauh yang dapat dilihat
disebut titik jauh (Punctum Remotum = PR).
3
Gambar 1.1 Pembentukan bayangan pada mata normal
c. Gangguan pada mata
- Miopi
Miopi atau rabun 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 < ~). Untuk melihat
benda jauh tak hingga, bayangan yang dibentuk oleh mata miopi
akan terbentuk di depan retina. Hal ini menyebabkan penderita
miopi tidak dapat melihat benda yang jauh dengan jelas. Untuk
melihat benda jauh tak hingga maka mata ini dapat dibantu
dengan kacamata berlensa negatif (lensa cekung).
Gambar 1.2 Pembentukan bayangan penderita miopi
Kekuatan lensa pada kacamata untuk penderita miopi dapat
ditentukan dengan rumus:
100
P=
PR (miopi)
4
Keterangan : P adalah kekuatan lensa (dalam satuan dioptri),
PR(miopi) adalah jarak titik jauh penderita miopi
(dalam satuan cm).
-
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
tersebut maka setiap melihat benda pada titik baca normal (25
cm) bayangannya akan berada di belakang retina. Hal ini
menyebabkan penderita hipermetropi tidak dapat melihat benda
yang dekat dengan jelas. Untuk melihat benda berjarak dekat
maka mata ini dapat dibantu dengan kacamata berlensa positif
(lensa cembung).
Gambar 1.3 Pembentukan bayangan penderita hipermetropi
Kekuatan lensa pada kacamata untuk penderita hipermetropi dapat
ditentukan dengan rumus.
100
100
P=
−
S
P P (hyp )
Keterangan : P adalah kekuatan lensa ( dalam satuan dioptri),
S adalah jarak benda dari mata (dalam satuan cm),
-
jika tidak disebutkan S=25cm.
Presbiopi
Presbiopi disebut juga mata tua yaitu mata yang titik dekat
dan titik jauhnya telah berubah. Titik dekat- nya menjauh dan
titik jauhnya mendekat. Berarti mata presbiopi tidak bisa melihat
5
benda dekat maupun benda jauh dengan jelas. Mata yang
memiliki sifat seperti ini mengalami miopi dan hipermetropi.
Cara menanganinya adalah menggunakan kaca mata rangkap.
Gambar 1.4 Pembentukan bayangan penderita presbiopi
-
Astigmatisma
Astigmatisma adalah sebuah gejala penyimpangan dalam
pembentukkan bayangan pada lensa, hal ini disebabkan oleh cacat
lensa yang tidak dapat memberikan gambaran atau bayangan
garis vertikal dengan horizotal secara bersamaan. Cacat mata ini
sering di sebut juga mata silinder. Astigmatisma disebabkan
karena kornea atau lensa mata tidak berbentuk sferik (irisan bola),
melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang
lainnya, sehingga sinar yang masuk ke dalam mata tidak akan
bertemu di satu titik retina. Sinar akan dibiaskan tersebar di
retina. 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.
Cara
mengkoreksi
memberikan lensa silinder.
6
astigmatisma
adalah
dengan
Gambar 1.4 Pembentukan bayangan penderita astigmatisma
2.
Kamera
Prinsip kerja kamera mirip dengan mata. Jika kita memotret,
gambar yang dibentuk oleh bayangan obyek di tuangkan pada film.
Sedangkan pada mata kita, jika kita melihat suatu benda maka bayangan
yang dibentuk dituangkan pada retina mata. Susunan kamera sama
dengan susunan mata kita, akan tetapi pemrosesan gambarnya sangat
berbeda.
Gambar 2. Kamera
Pada kamera sederhana terdiri atas lensa cembung yang berfungsi
untuk memfokuskan bayangan benda ke lembaran film di bagian
belakang kamera yang sensitif terhadap cahaya. Lembaran peka cahaya
yang dibuat dari bahan seluloid. Sinar yang dipantulkan oleh cermin
diarahkan prisma lima sisi ke mata melalui viewfinder sehingga dapat
melihat benda sebelum dipotret yang akan diabadikan. Kamera juga
terdiri atas diagfragma yang lebarnya dapat diatur-atur sesuai jumlah
cahaya yang masuk pada film, fungsi dari diagfragma ini sama dengan
fungsi iris pada mata. Dan tidak lupa sebuah shutter (apertur) untuk
mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk ke kamera, fungsinya
ssama dengan fungsi pupil pada mata. Gerak lensa pada kamera sama
dengan akomodasi pada mata yaitu untuk memfokuskan bayangan agar
jatuh pada film.
3.
Lup (Kaca Pembesar)
7
Lup atau kaca pembesar adalah alat optik
yang terdiri atas sebuah lensa cembung. Lup
digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar
nampak lebih besar dan jelas. Ada 2 cara dalam
menggunakan
lup,
yaitu
dengan
mata
Gambar 3. Lup
pembesar)
berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.
Gambar 3.1. melihat dengan akomodasi (menggunkan lup)
Pada saat mata belum menggunakan lup, benda tampak jelas bila
diletakkan pada titik dekat pengamat (s = sn) sehingga mata melihat
benda dengan sudut pandang . Pada Gambar (b), seorang pengamat
menggunakan lup dimana benda diletakkan antara titik O dan F (di ruang
I) dan diperoleh bayangan yang terletak pada titik dekat mata pengamat
(s' = sn). Karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, yaitu , maka
mata pengamat berakomodasi maksimum.
Untuk mata normal dan berakomodasi maksimum, bayangan yang
terbentuk berada pada jarak baca normal (s n). Oleh karena itu, perbesaran
M=
bayangan pada lup dapat dituliskan
perbesarannya menjadi
M=
sn
,
s
s'
s
karena s’=sn maka
Lup terbuat dari sebuah lensa
cembung, sehingga persamaan lup sama dengan persamaan lensa
cembung yaitu sebagai berikut
1 1 1
1 1 1
= + atau = −
f s s'
s f s'
dengan demikian persamaan pembesaran
bayangan pada lup adalah sebagai berikut
M=
sn
s
M =sn
( 1s )
8
M =sn
(
M=
M=
( 1f − s1' )
sn s n
−
f s'
)
Sn
+1
f
Ketika mata berakomodasi maksimum maka s’=-sn (tanda negatif
menunjukan bahwa bayangan berada di depan lensa)
Keterangan :
M : Pembesaran lup
Sn : Jarak titik dekat mata
f
: Fokus lup
untuk mata tidak berakomodasi bayangan yang terbentuk ada pada
jarak tak hingga () atau pada saat s’= dengan demikian pembesaran
bayangannya adalah sebagai berikut :
M=
sn
s
( 1s )
1 1
M =s ( − )
f s'
M =sn
n
(
M=
M=
sn s n
−
f ❑
)
Sn
f
Pada kehidupan sehari-hari, lup biasanya digunakan oleh tukang
arloji, pedagang kain, pedagang intan, polisi, dan pihak-pihak yang
berhubungan dengan lup dalam kehidupannya.
4.
Mikroskop
Mikroskop adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda
kecil agar tampak jelas dan besar. Mikroskop terdiri atas dua buah lensa
cembung. Lensa yang dekat dengan benda yang diamati (objek) disebut
9
lensa objektif dan lensa yang dekat dengan pengamat disebut lensa
okuler.
Karena mikroskop terdiri atas dua lensa positif, maka lensa
objektifnya dibuat lebih kuat daripada lensa okuler (fokus lensa objektif
lebih pendek daripada fokus lensa okuler). Hal ini dimaksudkan agar
benda yang diamati kelihatan sangat besar dan mikroskop dapat dibuat
lebih praktis (lebih pendek).
Benda yang akan amati diletakkan pada sebuah kaca preparat di depan
lensa objektif dan berada di ruang II lensa objektif (f obj < s < 2 f). Hal ini
menyebabkan bayangan yang terbentuk bersifat nyata, terbalik dan
diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa objektif merupakan benda bagi
lensa okuler. Dalam mikroskop sama halnya dengan lup ada dua cara
penggunaan yaitu mata dengan akomodasi dan tanpa akomodasi
Pada mikroskop, lensa okuler berfungsi sebagai lup. Pengamatan dengan
mata berakomodasi maksimum menyebabkan bayangan yang dibentuk oleh
lensa objektif harus terletak di ruang I lensa okuler (di antara O k dan fok ). Hal
ini bertujuan agar bayangan akhir yang dibentuk lensa okuler tepat pada titik
dekat mata pengamat. Lukisan bayangan untuk mata berakomodasi maksimum
dapat dilihat pada gambar dibawah
Gambar 4 Mikroskop
Secara matematis perbesaran bayangan untuk mata berakomodasi
maksimum dapat ditulis sebagai berikut.
M = Mobj x Mok karena Mok = Mlup =
Sn
+1
f
dengan demikian
persamaan pada mikrososkop dengan mata berakomodasi adalah sebagai
berikut
10
M=
s ' obj
s
× n +1
s obj
f ok
(
)
dan
panjang
mikroskop
pada
saat
mata
berakomodasi maksimum dapat dihitung secara matematis
L=s ' obj + sok
Pada saat mata tidak berakomodasi pembesaran yang dihasilkan akan
berbeda tetapi secara konsep cara untuk menghitung pembesarannya
adalah sama dengan mata yang berakomodasi yaitu M = Mobj x Mok tetapi
Sn
f
karena mata tidak berakomodasi sehingga Mok = Mlup =
demikian nilai pembesarannya menjadi
5.
M=
s ' obj
s
× n
s obj
f ok
( )
dengan
.
Teleskop
Teropong atau teleskop adalah alat yang digunakan untuk melihat
benda-benda yang jauh agar tampak lebih jelas dan dekat. Ditinjau dari
objeknya, teropong dibedakan menjadi dua, yaitu teropong bintang dan
teropong medan.
a. Teropong Bintang
Teropong bintang adalah teropong yang digunakan untuk melihat atau
mengamati benda-benda langit, seperti bintang, planet, dan satelit.
Nama lain teropong bintang adalah teropong astronomi. Ditinjau dari
jalannya sinar, teropong bintang dibedakan menjadi dua, yaitu
teropong bias dan teropong pantul.
1.
Teropong Bias
Teropong bias terdiri atas dua lensa cembung, yaitu sebagai lensa
objektif dan okuler. Sinar yang masuk ke dalam teropong
dibiaskan oleh lensa. Oleh
karena itu, teropong ini disebut
teropong bias. Benda yang diamati berada pada titik yang sangat
jauh (mendekati tak hingga) sehingga bayangan tepat berada pada
titik fokus lensa objektifnya. Seperti halnya pada mikroskop
menggunakan teleskop biaspun bisa dengan dua cara yaitu dengan
mata berakomodasi dan tanpa akomodasi
11
Gambar 5 Teropong Bias
2.
Teropong Pantul
Pada teropong pantul jalannya sinar di dalam teropong dengan
cara memantul maka teropong ini dinamakan teropong pantul.
Pembentukan bayangan pada teropong pantul terlihat seperti pada
gambar dibawah
Gambar 6 teropong pantul
Pada teropong pantul, cahaya yang datang dikumpulkan oleh
sebuah cermin melengkung yang besar. Cahaya tersebut
kemudian dipantulkan ke mata pengamat oleh satu atau lebih
cermin yang lebih kecil.
b. Teropong Medang (Teropong Bumi)
Teropong medan digunakan untuk mengamati benda-benda yang jauh
di permukaan bumi. Teropong bumi terdiri atas tiga lensa cembung,
masing-masing sebagai lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa
12
okuler. Lensa pembalik hanya untuk membalikkan bayangan yang
dibentuk lensa objektif, tidak untuk memperbesar bayangan. Lensa
okuler berfungsi sebagai lup. Karena lensa pembalik hanya untuk
membalikkan bayangan, maka bayangan yang dibentuk lensa objektif
harus terletak pada titik pusat kelengkungan lensa pembalik. Lensa
okuler juga dibuat lebih kuat daripada lensa objektif. Pembentukan
bayangan pada teropong bumi dapat dilihat pada gambar berikut pada
saat mata berakomodasi maksimum.
Gambar 7 Pembentukan bayangan pada teleskop medan (akomodasi)
Sifat bayangan yang dibentuk teropong medan adalah maya, tegak,
dan diperbesar. Perbesaran bayangan pada mata berakomodasi
maksimum dapat dinyatakan sebagai berikut.
M=
f obj
s ok
dan panjang teropong dapat dinyatakan sebagai berikut
L=f obj + 4 f pemb +f ok
Untuk mata tak berakomodasi, lensa okuler digeser sedemikian rupa
sehingga fokus
lensa
okuler
berimpit
kelengkungan lensa pembalik (fok = 2f
pemb
dengan
titik
). Pembentukan bayangan
dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar 8 Pembentukan bayangan pada teleskop medan (tanpa akomodasi)
13
pusat
Pembesaran bayangan pada saat mata tak berakomodasi dapat
dinyatakan sebagai berikut.
L=Sobj +4 f pemb + f ok
M=
f obj
s ok
Panjang teropongnya adalah
diatas hanya salah satu jenis teropong bumi
saja masih banyak jenis teropong bumi yang lainnya ada teropong
yang hanya menggunakan dua lensa dan sebagainya tetapi pada
prinsipnya konsep yang dipakai disetiap teropong adalah sama yaitu
memperbesar bayangan agar benda-benda yang jauh dapat teramati
jelas oleh mata dengan bantuan teropong tersebut.
14
LEMBAR KERJA SISWA
1.
Mata
Mata terdiri dari bagian yang memiliki fungsi masing-masing, jelaskan secara
singkat bagian mata berikut ini
2.
a.
Kornea
b.
Iris
c.
Pupil
d.
Lensa
e.
Retina
berfungsi
sebagai
berfungsi
sebagai
berfungsi
mata
sebagai
berfungsi
berfungsi
sebagai
sebagai
Pembentukan bayangan pada mata normal
Gambarkan pembentukan bayangan pada mata normal dengan asumsi jarak
benda berada pada jarak tak hingga
3.
Gangguan pada mata
Ada beberapa gangguan pada mata yang membuat mata mengalami kesulitan
dalam melihat benda pada jarak tertentu, sebutkan dan jelaskan jenis-jenis
gangguan pada mata serta penanganannya
15
a.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
b.
.............................................................................................................................
c.
d.
4.
5.
Prinsip kerja kamera
Prinsip kerja kamera adalah ...............................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Pembesaran pada lup
Pembesaran pada lup jika mata berakomodasi maksimum adalah
s
M = n +1 dan jika mata tidak berakomodasi maksimum pembesarannya
f
s
adalah M = n tuliskan bukti untuk memperoleh persamaan tersebut
f
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
16
6.
7.
8.
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Mikroskop
Gambarkan pembentukan bayangan pada mikroskop ketika mata
berakomodasi maksimum !
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Teleskop
Berdasarkan jalannya siar teleskop/teropong dibagi menjadi dua kategori
yaitu teleskop bias dan teleskop pantul, jelaskan prinsip jalannya sinar pada
kedua teleskop tersebut !
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Teropong medan (teropong bumi) terdiri atas tiga lensa cembung (objektif,
pembalik, dan okuler) fungsi ketiga lensa tersebut adalah sebagai berikut :
Lensa objektif berfungsi sebagai ........................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Lensa pembalik berfungsi sebagai .....................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Lensa okuler berfungsi sebagai ..........................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
17
Pilihan Ganda
1. Mata dapat melihat sebuah benda apabila terbentuk bayangan ….
a. nyata, diperkecil, tegak di retina
b. nyata, diperkecil, terbalik di retina
c. nyata, diperbesar, tegak di retina
d. maya, diperbesar, terbalik di retina
e. maya, diperkecil, tegak di lensa mata
2. Cacat mata yang tidak dapat melihat benda dekat dan benda jauh secara jelas
disebut ....
a. miopi
b. hipermetropi
c. presbiopi
d. astigmatisma
e. buta warna
3. Penderita presbiopi dapat ditolong menggunakan kacamata berlensa ....
a. cembung
b. silinder
c. cekung
d. datar
e. rangkap
4. Penderita astigmatisma dapat ditolong menggunakan kacamata berlensa ....
a. cembung
b. silinder
c. cekung
d. datar
e. rangkap
18
5. Seseorang yang cacat mata miopi tidak mampu melihat dengan jelas benda
yang terletak lebih dari 50 cm dari matanya. Kacamata yang dibutuhkannya
untuk melihat benda jauh harus memiliki kekuatan lensa sebesar ….
a. –5 dioptri
b. +4 dioptri
c. –4 dioptri
d. +2 dioptri
e. –2 dioptri
6. Seorang penderita hipermetropi dengan titik dekat 40 cm, ingin membaca pada
jarak normal (25 cm). Kacamata yang dipakai harus memiliki ukuran ….
a. 0,15 dioptri
b. 0,65 dioptri
c. 1,5 dioptri
d. 6,6 dioptri
e. 15 dioptri
7. Titik dekat mata seorang siswa terletak pada jarak 120 cm di depan mata. Untuk
melihat dengan jelas suatu benda yang berjarak 30 cm di depan mata, kekuatan
lensa
kacamata
yang
harus
dipakai
adalah
a. –5 dioptri
b. –4,16 dioptri
c. –2,5 dioptri
d. 2,5 dioptri
e. 4,16 dioptri
8. Bagian pada kamera yang berperan sama dengan retina mata adalah ….
a. kotak kedap suara
b. celah diafragma
c. film
d. shutter
e. lensa
19
….
9. Sifat bayangan yang terbentuk pada film yaitu ....
a. nyata, diperkecil, tegak di retina
b. nyata, diperkecil, terbalik di retina
c. nyata, diperbesar, tegak di retina
d. maya, diperbesar, terbalik di retina
e. maya, diperkecil, tegak di lensa mata
10. Sebuah benda terletak 4m didepan kamera yang mempunyai titik fokus 4cm,
bayangan pada film akan diperkecil hingga … kali
a. 1/99
b. 1/100
c. 1/101
d. 1/200
e. 1/400
11. Sifat bayangan yang dibentuk oleh lup adalah ….
a. maya, terbalik, diperbesar
b. nyata, tegak, diperbesar
c. maya, tegak, diperbesar
d. nyata tegak, diperkecil
e. maya, tegak, diperkecil
12. Benda kecil akan terlihat besar bila menggunakan lup dengan mata
berakomodasi maksimum. Bentuk persamaannya untuk perbesaran bayangan
yang dibentuk oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum yaitu ....
a. M =
Sn
f
b. M =
f
Sn
c. M =
f
+1
Sn
20
d. M =
Sn
+1
f
e. M =
Sn
−1
f
13. Titik dekat mata seseorang adalah 25 cm. Orang tersebut menggunakan lup 20
dioptri untuk mengamati objek kecil dengan cara berakomodasi pada jarak 50
cm. Perbesaran lup sama dengan ….
a. 4 kali
b. 5 kali
c. 5,5 kali
d. 6 kali
e. 6,5 kali
14. Sebuah mikroskop mempunyai jarak fokus lensa objektif dan lensa okuler
berturut-turut 10mm dan 4 cm, jika sebuah benda diletakkan 11 mm di depan
lensa objektif, maka perbesaranyang dihasilkan untuk mata normal tak
berakomodasi adalah .....
a. 60 kali
b. 62 kali
c. 62,5 kali
d. 65 kali
e. 65,5 kali
15. Panjang tabung sebuah mikroskop adalah 21,4 cm. mikroskop tersebut
mempunyai panjang focus objektif 4 mm dan okuler 5 cm. perbesaran total
mikroskop untuk mata tak berakomodasi adalah … kali
a. 50
b. 100
c. 150
d. 200
e. 250
21
16. Sebuah mikroskop majemuk tersusun atas lensa objektif dan lensa okuler
yang jarak fokus masing-masing adalah 10 mm dan 50 mm. sebuah benda
diletakan 11 mm didepan lensa objektif. Jarak antara lensa objektif dan lensa
okuler adalah … cm
a. 16
b. 15
c. 14
d. 13
e. 12
17. Jarak lensa objektif dan lensa okuler dari sebuah mikroskop untuk mata tak
berakomodasi adalah 12 cm. Jika jarak fokus lensa objektif dan lensa okuler
masing-masing 1,6 cm dan 4 cm, objek ditempatkan didepan lensa objektif
sejauh….
a. 1,2 cm
b. 1,8 cm
c. 2 cm
d. 2,4 cm
e. 4 cm
18. Alat optik yang mempergunakan tiga buah lensa cembung adalah ….
a. mikroskop
b. teropong bintang
c. teropong bumi
d. teropong panggung
e. teropong pantul
19. Jarak titik api lensa objektif dan okuler dari teropong bintang berturut-turut
150 cm dan 10 cm. Jika teropong dipakai oleh mata normal dengan
berakomodasi
maksimum,
panjang
a.140 cm
b. 158 cm
22
teropong
adalah
….
c. 160 cm
d. 166 cm
e. 180 cm
20. Jika jarak fokus lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa okulernya dari
sebuah teropong bumi berturut-turut 10 cm, 5 cm, dan 5 cm, panjang tabung
dari teropong bumi tersebut untuk mata berakomodasi adalah ….
a. 25 cm
b. 35 cm
c. 45 cm
d. 55 cm
e. 65 cm
Kunci Jawaban
1. b
6. c
11. c
16. a
2. c
7. d
12. d
17. c
3. e
8. c
13. c
18. c
4. b
9. b
14. c
19. c
5. e
10. a
15. d
20. b
Essay
1. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis cacat pada mata!
2. Seorang pria yang menggunakan lensa dengan kekuatan 3 dioptri harus
memegang surat kabar paling dekat 25 cm di depan matanya supaya dapat
membaca dengan jelas. Jika pria tersebut melepas kacamatanya dan tetap ingin
membaca surat kabar dengan jelas, maka berapakah jarak terdekat surat kabar
dengan matanya (jarak dekat mata hipermetropi)?
3. Tentukan pembesaran lup yang mempunyai titik fokus 10 cm dan jarak titik
dekat pengamat adalah 25 cm jika:
a. mata berakomodasi maksimum!
b. mata tidak berakomodasi!
23
4. Panjang fokus lensa objektif dan lensa okuler sebuah mikroskop berturut-turut
adalah 2 cm dan 5 cm. Jika sebuah benda diletakkan pada jarak 2,5 cm dari
obyektif, maka:
a. berapakah jarak antara lensa objektif dan lensa okuler untuk mata yang tidak
berakomodasi?
b. dan berapakah perbesarannya?
5. Sebuah teropong bintang dipakai untuk mengamati bintang dengan mata tidak
berakomodasi menghasilkan perbesaran 5 kali. Jika jarak lensa objektif dengan
lensa okuler sama dengan 30 cm, tentukanlah:
a. jarak fokus lensa okuler, dan
b. jarak fokus lensa objektifnya
Kunci Jawaban
1. Cacat mata
a. Miopi atau rabun jauh. Mata ini tidak dapat berakomodasi minimum
secara normal. Titik jauh matanya kurang dari jauh tak hingga (PR < ~).
Untuk melihat benda jauh tak hingga, bayangan yang dibentuk oleh mata
miopi akan terbentuk di depan retina yang menyebabkan penderita tidak
dapat melihat benda jauh dengan jelas. Untuk mengatasi mata miopi dapat
dibantu dengan kacamata berlensa negatif (lensa cekung).
b. Hipermetropi atau rabun dekat. Mata ini tidak dapat berakomodasi
maksimum secara normal. Titik dekatnya lebih besar dari 25 cm (PP > 25
cm). Setiap melihat benda pada titik baca normal (25 cm) bayangannya
akan berada di belakang retina. Hal ini menyebabkan penderita
hipermetropi tidak dapat melihat benda yang jauh dengan jelas. Untuk
mengatasi mata hipermetropi dapat dibantu dengan kacamata berlensa
positif (lensa cembung).
c. 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
benda jauh dengan jelas. Mata yang memiliki sifat seperti ini mengalami
24
miopi dan hipermetropi. Cara menanganinya adalah menggunakan kaca
mata rangkap.
d. Astigmatisma adalah sebuah gejala penyimpangan dalam pembentukkan
bayangan pada lensa yang disebabkan oleh lensa yang tidak berbentuk
sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari
pada bidang lainnya, sehingga sinar yang masuk ke dalam mata tidak
akan bertemu di satu titik retina. Sinar akan dibiaskan tersebar di retina.
Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. C ara
mengkoreksi astigmatisma adalah dengan memberikan lensa silinder.
2. Diketahui : P = 3 dioptri
Sn = 25 cm
Ditanya : Jarak dekat mata hipermetropi (PP)
100 100
−
Jawab :
P ¿
Sn
PP
100 100
3 dioptri ¿ 25 cm − P
P
100
3 dioptri ¿ 4 dioptri− P
P
100
PP = 4- 3
100
PP
= 1 dioptri
Pp=¿
100
1 dioptri
Pp=100 cm
3. Diketahui : f = 10 cm
Sn = 25 cm
Ditanya :
a. M jika mata berakomodasi
b. M jika mata tidak berakomodasi
Jawab :
a. M untuk mata berakomodasi
M=
Sn
f
M=
25 cm
10 cm
+1
+1
25
M = 2,5 + 1
M = 3,5 kali
b. M untuk mata tidak berakomodasi
M=
Sn
f
M=
25 cm
10 cm
M = 2,5 kali
4. Diketahui : fob = 2 cm
fok = 5 cm
Sob = 2,5 cm
Mata tidak berakomodasi
Ditanya :
a. d = ?
b. M = ?
Jawab :
a. jarak antara lensa objektif dan lensa okuler untuk mata yang
tidak
berakomodasi
d = S’ob + fok
d = 1/(1/fob - 1/Sob) + fok
d = 1/(1/2 – 1/2,5) + 5 cm
d = 1/0,1 + 5 cm
d = 10 cm + 5 cm
d = 15 cm
b. Perbesaran mikroskop untuk mata tidak berakomodasi
M = S’ob/ Sob x Sn/fok
M = 10cm/2,5cm x 25cm/5
M=4x5
M = 20 kali
5. Diketahui : M = 5 kali
D = 30 cm
Ditanya :
a. fok = ?
b. fob = ?
26
Jawab :
a. M = fob/fok
5 = fob/fok
5fok = fob
D = fob + fok
30 cm = 5fok + fok
30 cm = 6fok
fok = 5 cm
b. Karena 5fok = fob
maka fob = 5 x 5 cm = 25 cm
27
DAFTAR PUSTAKA
Nurachmandani,
Setya.
(2009)..
Jakarta:
Pusat
Perbukuan,
Departemen
Pendidikan Nasional
Sumarsono, Joko. (2009). Fisika Untuk SMA/MA kelas X. Jakarta: CV Teguh
Karya
Setiawan, Asep. (2008). Fisika. Bogor: CV. Dian Bogor
Tipler.P.A. 1998. Fisika untuk sains dan teknik-Jilid 1 (Terjemahan). Jakarata:
Erlangga
Karyono. (2006). Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X. Tersedia (online) : http://
www.scribd.com/doc/34751083/6/B-Penerapan-Alat-Alat-Optik-DalamKehidupan-Sehari (2 Januari 2013).
Purnomo,
Sidik.
(2008).
Alat-alat
Optik
.
tersedia
(online)
:
http://sidikpurnomo.net/pembelajarafisika/alat-alat-optik (2 Januari 2013).
Budisma.
(2012).
Materi
Pelajaran
SMA.
Tersedia
(online):
http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-x/ [2 Januari 2013]
Reza. (2010). Fisika Smart. Tersedia (online): http://fisikasmart.multiply.com
[2 Januari 2013]
28