Macam - Macam Alat optik
A.
MACAM-MACAM ALAT OPTIK
1. MATA
Salah satu alat optik alamiah yang merupakan salah
satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam
mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening,
berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata
berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan
gambar 1 : mata
di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor.
Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.
a. Bagian-bagian mata
gambar 2 : bagian-bagian mata
1) Kornea merupakan bagian mata yang bersifat tembus pandang dan berfungsi sebagai
pelindung matamu
2) Aquaeous humor yaitu cairan di belakang kornea yang berfungsi membiaskan
Cahaya yang masuk ke dalam mata
3) Lensa mata atau lensa kristalin yaitu bagian yang berfungsi untuk mengatur
pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Lensa mata merupakan lensa
cembung.
4) Iris yaitu selaput di depan lensa mata yang membentuk celah lingkaran dan berfungsi
memberi warna pada mata.
5) Pupil yaitu celah lingkaran yang dibentuk oleh iris dan berfungsi untu mengatur
intensitas cahaya yang mengenai mata
http://www.trendilmu.com
6) Retina atau selaput jala yaitu bagian yang berfungsi sebagai layar untuk menangkap
bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil yang dibentuk oleh lensa mata.
7) Bintik kuning yaitu bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar
bayangan terlihat jelas, bayangan harus terbentuk di retina tepat di bintik kuning.
8) Saraf optik yaitu saraf yang menghubungkan bintik kuning dengan otak sehingga
sinyal-sinyal bayangan dari bintik kuning sampai ke otak dan otaklah yang
menerjemahkan sehingga bayangan benda menjadi tegak, tidak terbalik seperti
yang ditangkap oleh retina.
Diagram pembentukan bayangan pada mata adalah sebagai berikut :
gambar 3 :pembentukan bayangan
b. Daya akomodasi mata
Perlu diketahui bahwa jarak antara lensa mata dan retina selalu tetap. Sehingga dalam
melihat benda-benda pada jarak tertentu perlu mengubah kelengkungan lensa mata. Untuk
mengubah kelengkungan lensa mata, yang berarti mengubah jarak
titik fokus lensa merupakan tugas otot siliar. Hal ini dimaksudkan
agar bayangan yang dibentuk oleh lensa mata selalu jatuh di
retina. Pada saat mata melihat dekat lensa mata harus lebih
cembung (otot-otot siliar menegang) dan pada saat melihat jauh
lensa harus lebih pipih (otot-otot siliar mengendor). Peristiwa
perubahan-perubahan ini disebut daya akomodasi.
gambar 4 : perubahan lensa mata
Daya akomodasi (daya suai) adalah kemampuan otot siliar untuk
menebalkan atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan dekat atau
jauhnya jarak benda yang dilihat.
http://www.trendilmu.com
Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan penglihatan) yaitu :
1. titik dekat mata (punctum proximum) adalah jarak benda terdekat di depan mata yang
masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal (emetropi) titik dekatnya berjarak 10cm
s/d 20cm (untuk anak-anak) dan berjarak 20cm s/d 30cm (untuk dewasa). Titik dekat disebut
juga jarak baca normal.
2. titik jauh mata (punctum remotum) adalah jarak benda terjauh di depan mata yang masih
dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal titik jauhnya adalah “tak terhingga”.
c. Cacat mata atau aberasi
Mata
normal
memiliki
memiliki titik dekat 25 cm dan
takberhingga di
jangkauan
depan
(emetropi)
titik
jauh
mata. Mata
yang
penglihatannya tidak terletak di antara titik dekat 25 cm dan titik jauh
takberhingga disebut cacat mata atau aberasi. Cacat mata ditanggulangi dengan
menggunakan kacamata, lensa kontak, atau operasi.
(a). Miopi atau Rabun Jauh
Penderita rabun jauh
memiliki titik
matanya
jauh
sehingga
terbatas
tidak
atau
miopi
di
depan
dapat
melihat
benda-benda yang jauh dengan jelas. Bayangan benda yang jauh dari mata miopi jatuh
di depan retina. Cacat mata ini disebabkan karena bola mata terlalu cembung (jarak
fokus lensa terlalu pendek)
Agar bayangan jatuh tepat di retina, digunakan kacamata berlensa negatif atau lensa cekung.
Kekuatan atau daya lensa kacamata yang diperlukan sesuai dengan rumus berikut:
dengan PM = daya lensa untuk miopi dalam satuan dioptri dan PR = punctum
remotum (titik jauh mata) dalam satuan cm
http://www.trendilmu.com
(b) Hipermetropi atau Rabun Dekat
Penderita hipermetropi atau rabun dekat
memiliki titik dekat lebih besar dari 25 cm di depan
matanya sehingga tidak dapat melihat benda-benda
yang dekat dengan jelas.Bayangan benda yang dekat pada mata hipermetropi jatuh di
belakang retina. Hal ini disebabkan karena bola mata terlalu pipih (jarak fokus lensa
terlalu panjang)
Agar
bayangannya
jatuh
tepat
pada
retina
digunakan kacamata berlensa positif atau lensa
cembung.
Kekuatan
lensa
kacamata yang
diperlukan sesuai dengan rumus berikut:
dengan PH = kekuatan lensa kacamata untuk hipermetropi dalam satuan dioptri, s =
jarak benda di depan kacamata, dan PP = punctum proximum (titik dekat mata) dalam
satuan cm.
Jika jarak benda s tidak disebutkan dalam soal, nilai s diambil dari titik dekat mata normal,
yaitu 25 cm , sehingga persamaan kekuatan lensa untuk hipermetropi menjadi :
(c) Presbiopi atau Mata Tua
Presbiopi atau mata tua adalah cacat mata akibat berkurangnya daya akomodasi mata
pada usia lanjut. Titik dekat mata
presbiopi lebih besar dari 25 cm dan titik
jauhnya terbatas di depan mata. Penderita
presbiopi harus menggunakan kacamata
bifokal, yaitu kacamata berfungsi rangkap
(untuk melihat dekat dan jauh).
http://www.trendilmu.com
(d) Astigmatisma (mata silindris)
Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak
berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung
pada satu bidang dari pada bidang lainnya. 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.Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata
gambar 5 : astigmatisma
silindris.
2. KAMERA
Kamera dan mata memiliki kesamaan dalam hal diagram
pembentukan bayangan. Bayangan yang dibentuk lensa
kamera dijatuhkan pada film (seakan-akan retina) yang
terletak di antara F, dan 2F. Bayangan yang dihasilkan
adalah nyata, terbalik, diperkecil.
gambar 6 : kamera
Diagram pembentukan bayangan pada kamera dan mata adalah seperti berikut ini.
gambar 7 : diagram pembentukan bayangan pada kamera dan mata
http://www.trendilmu.com
PEMBENTUKAN
BAYANGAN PADA
KAMERA
aperture
shuttter
NYATA
TERBALIK
DIPERKECIL
S
S’
Bagian-bagian dari sebuah kamera adalah sebagai berikut.
gambar 8 : bagian-bagian kamera
(1) Lensa cembung beffungsi untuk membentuk bayangan.
(2) Film berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk lensa cembung.
(3) Cincin pemfokus yaitu bagian yang berfungsi untuk mengatur atau rnengubah-ubah
jarak lensa sesuai dengan jarak benda yang difoto agar terbentuk bayangan jelas
pada film. Pada sebagian kamera, cincin pemfokus tidak ada.
(4) Diafragma yaitu bagian yang membentuk celah untuk mengatur banyaknya intensitas
cahaya yang mengenai film.
Persamaan antara mata dengan kamera
Sama-sama memiliki jenis lensa cembung
Sifat bayangan sama yaitu nyata, terbalik, diperkecil
Rumus perbesaran pada kamera
M=
http://www.trendilmu.com
ℎ′ −𝑠 ′
=
ℎ
𝑠
Keterangan :
M = perbesaran pada kamera
h’= tinggi bayangan (h’bernilai negative (-), karena bayangannya terbalik)
h = tinggi benda
s’ = jarak bayangan
s = jarak benda
3. LUP ATAU KACA PEMBESAR
Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat bendabenda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Oleh
tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang
diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh siswa
saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati
bagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan
jelas.Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal
(berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari
gambar 9 : kaca pembesar
benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan
diperbesar. Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akan mempunyai sudut
penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa.
Perbesaran Lup untuk Mata Berakomodasi pada jarak x :
+
M
S’= -X
http://www.trendilmu.com
F
O
S
Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata
berakomodasi.
-
Melihat dengan mata tak berakomodasi
Untuk melihat tanpa berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak
berhingga. Benda yang dilihat harus diletakkan tepat pada titik fokus lup. Keuntunganya
adalah untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi
perbesaran berkurang. Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.Perbesaran
anguler yang didapatkan adalah :
Keterangan :
M = perbesaran bayangan
Sn = titik dekat mata
f = jarak fokus lup
-
Melihat dengan mata berakomodasi
Agar mata dapat melihat dengan berakomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk
oleh lensa harus berada di titik dekat mata (PP). Benda yang dilihat harus terletak antara titik
fokus dan titik pusat sumbu lensa. Kelemahannya untuk pengamatan lama mata cepat lelah,
sedangkan keuntungannya dari segi perbesaran bertambah. Sifat bayangan yang dihasilkan
maya, tegak dan diperbesar.Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :
Keterangan :
M = perbesaran bayangan
Sn = titik dekat mata
f = jarak fokus lup
http://www.trendilmu.com
4. MIKROSKOP
Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda kecil ada batasnya. Jika kita
menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar,
bayangan yang diperoleh tidak sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai
mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak
dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop mutakhir
yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron. Dalam subbab ini akan dipelajari
mikroskop cahaya yang proses kerjanya memanfaatkan lensa cembung dengan menerapkan
pembiasan cahaya.
Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang
menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak
fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi
dengan cermincekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang
akan diamati.Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas
digunakan makrometer dan mikrometer
gambar 10 : mikroskop
http://www.trendilmu.com
Pembentukan bayangan pada mikroskop :
Lensa Okuler
2Fob Fob
Fob 2Fob Fok
Lensa Obyektif
-
Dasar kerja mikroskop
Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa
obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa
obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat
diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak
berakomodasi.
-
Pengamatan dengan akomodasi maksimum
Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa
okuler harus jatuh pada titik dekat mata (PP)
Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler
yaitu:
M = Moby x Mok
M = (Si/So) x (PP/f okuler + 1)
-
Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi
Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh
lensa okuler harus berada pada titik jauh mata Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan
perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:
M = Moby x Mok
M = (Si/So) x (PP/f okuler)
http://www.trendilmu.com
-
Panjang Mikroskop
Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler dirumuskan :
Untuk mata berakomodasi :
d = Si (ob) + So (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si (ob) = jarak bayangan lensa obyektif
So (ok) = jarak benda lensa okuler
Untuk mata tidak berakomodasi :
d = Si (ob) + f (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
f (ok) = jarak fokus lensa okuler
5. TELESKOP ATAU TEROPONG
Teleskop digunakan untuk memperbesar
benda yang sangat jauh letaknya. Pada
kebanyakan kasus di dalam penggunaan
teleskop, benda bisa dianggap berada
pada
jarak
tak
berhingga.
Galileo,
walaupun bukan penemu teleskop, ia
mengembangkan
teleskop
menjadi
instrument yang penting dan dapat
digunakan. Galileo merupakan orang
pertama yang meneliti ruang angkasa
dengan
teleskop,
dan
ia
membuat
penemuan-penemuan yang mengguncang
dunia, di antaranya satelit-satelit Jupiter,
fase Venus, bercak matahari, struktur
permukaan bulan, dan bahwa galaksi
Bimasakti terdiri dari sejumlah besar bintang-bintang individu.
http://www.trendilmu.com
Teropong memiliki 2 jenis, yaitu :
Teropong bias : terdiri dari beberapa lensa
4 macam teropong bias :
1.
Teropong Bintang (Teropong Astronomi)
2.
Teropong Bumi
3.
Teropong Prisma (Binokuler)
4.
Teropong Panggung (Galileo)
Teropong pantul : terdiri atas beberapa cermin dan lensa
a. Teropong bintang
Teleskop pembias terdiri dari dua lensa
konvergen (lensa cembung) yang berada
pada ujung-ujung berlawanan dari tabung
yang panjang, seperti diilustrasikan pada
Gambar 5.13. Lensa yang paling dekat
gambar 11 : bagian teropong bintang
dengan objek disebut lensa objektif dan
akan membentuk bayangan nyata I1 dari
benda yang jatuh pada bidang titik
fokusnya Fob (atau di dekatnya jika benda
tidak
berada
pada
tak
berhingga).
Walaupun bayangan I1 lebih kecil dari
benda aslinya, ia membentuk sudut yang
lebih besar dan sangat dekat ke lensa
okuler, yang berfungsi sebagai pembesar.
Dengan demikian, lensa okuler memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif
untuk menghasilkan bayangan kedua yang jauh lebih besar I2, yang bersifat maya dan
terbalik.
http://www.trendilmu.com
Lensa Obyektif
Lensa Okuler
d = f ob + f ok
f ob = f ok
f ob
Panjang teropong
f ok
d = fob + sok
Perbesaran teropong
M𝑎 =
Sifat bayangan : maya, terbalik, diperbesar
𝑓𝑜𝑏
𝑠𝑜𝑘
b. Teropong bumi
Bayangan akhir yang dihasilkan oleh lensa okuler pada teropong bintang terhadap arah
benda semula. Jika benda-benda yang diamati adalah benda-benda langit (seperti bintang
dan bulan), bayangan terbalik tidaklah menjadi masalah. Akan tetapi, jika kita mengamati
benda-benda di bumi, makabayangan akhir harus tegak terhadap benda semula. Hal ini bias
didapat dengan 2 cara, yaitu :
1. Menggunakan lensa cembung ketiga yang disisipkan diantara lensa objektif dan
lensa okuler
2. Menggunkan pasangan lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa cekung
sebagai lensa okuler
Teropong bumi menggunakan cara 1 untuk menghasilkan bayangan akhir yang tegak
terhadap arah benda semula. Di sini lensa cembung ketiga hanya berfungsi membalikkan
bayangan dan tidak memperbesar bayangan,oleh karena itu lensa ketiga ini disebut lensa
pembalik.
http://www.trendilmu.com
Panjang teropong
d = fob + 4fb + sok
Teropong bumi untuk mata tidak berakomodasi
Perbesaran teropong
M𝑎 =
𝑓𝑜𝑏
𝑠𝑜𝑘
Sifat bayangan : maya, tegak, diperbesar
c. teropong prisma
Disebut juga teropong binokuler
Untuk
memperpendek
teropong,
lensa
pembalik
diganti
dengan
dua
prisma
samakaki
yang
akan
memantulkan
bayangan secara sempurna
Bayangan akhir tegak, maya, diperbesar
Pemantulan pada
prisma
http://www.trendilmu.com
gambar 12 : teropong prisma
d. teropong panggung atau teropong galilei
Teropong Galilean ditunjukkan pada Gambar 5.17,
yang
digunakan
Galileo
untuk
penemuan-
penemuan astronominya yang terkenal, memiliki
lensa divergen (lensa cekung) sebagai okuler yang
memotong berkas yang mengumpul dari lensa
objektif sebelum mencapai fokus, dan berfungsi
untuk
membentuk
bayangan
tegak
maya.
Rancangan ini sering digunakan pada kacamata
opera. Tabungnya pendek, tetapi medan pandang
kecil.
d = f ob + f ok
T
f ok
f ob = f ok
L. Obyektif
L. Okuler
f ob
Sinar datang sejajar dari lensa obyektif membentuk bayangan tepat di fokusnya,
sebagai benda maya lensa okuler
Sinar sejajar yang keluar dari lensa okuler menuju mata bersifat tegak di titik tak
terhingga
Perbesaran teropong
M𝑎 =
𝑓𝑜𝑏
𝑠𝑜𝑘
http://www.trendilmu.com
e. teropong pantul
Disebut teropong pantul karena sebagai objektif
digunakan cermin cekung besar yang berfungsi
sebagai pemantul cahaya.
Teropong pantul astronomi terdiri atas satu cermin
cekung besar, satu cermin datar kecil yang
diletakkan sedikit di depan titik focus F dan satu
lensa cembung untuk mengamati benda.
Cermin cekung besar akan mengumpulkan
cahaya sebanyak mungkin. Akan tetapi,
sebelum cahaya dikumpulkan di titik focus F
cermin cekung, cahaya dipantulkan dahulu
oleh cermin datar menuju lensa okuler (lensa
cembung).
gambar 13 : bagian-bagian teropong pantul
Untuk membuat teleskop pembias (teleskop astronomi)
berukuran besar diperlukan konstruksi dan pengasahan
lensa besar yang sangat sulit. Untuk mengatasi hal ini,
umumnya teleskop teleskop paling besar merupakan jenis
teleskop pemantul yang menggunakan cermin lengkung
sebagai objektif, (Gambar 5.15), karena cermin hanya
memiliki satu permukaan sebagai dasarnya dan dapat
ditunjang sepanjang permukaannya. Keuntungan lain dari
cermin sebagai objektif adalah tidak memperlihatkan
aberasi kromatik karena cahaya tidak melewatinya. Selain
itu, cermin dapat menjadi dasar dalam bentuk parabola
untuk membetulkan aberasi sferis. Teleskop pemantul
pertama kali diusulkan oleh Newton. Biasanya lensa atau
cermin okuler, tampak seperti pada Gambar 5.15
dipindahkan sehingga bayangan nyata yang dibentuk oleh
cermin objektif dapat direkam langsung pada film.
http://www.trendilmu.com
6. SLIDE PROYEKTOR
Berfungsi untuk memproyeksikan benda diapositif
Sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar
7. PERISKOP
Periskop adalah alat bantu optik yang berfungsi untuk mengamati benda dalam jarak jauh
atau berada dalam sudut tertentu. Bentuknya sederhana, yaitu
berupa tabung yang dilengkapi dengan cermin atau prisma
pada ujungujungnya. Prisma ini akan memantulkan cahaya
yang datar sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa
sehingga membentuk sudut 45° terhadap sumbu tabung.
Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator
di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati
gerak-gerik yang terjadi di permukaan laut. Ketika kamu
melihat dari ujung bawah, cahaya sejajar masuk lewat ujung
atas mengenai cermin, oleh cermin akan dipantulkan
membentuk sudut 45° ke cermin bawah yang juga membentuk
gambar 14 : periskop
45°. Sinar-sinar pantul sejajar tadi akan dipantulkan kembali ke matamu yang melihat dari
ujung bawah sehingga kamu dapat melihat benda-benda yang berada di ujung atas.
http://www.trendilmu.com
MACAM-MACAM ALAT OPTIK
1. MATA
Salah satu alat optik alamiah yang merupakan salah
satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam
mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening,
berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata
berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan
gambar 1 : mata
di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor.
Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.
a. Bagian-bagian mata
gambar 2 : bagian-bagian mata
1) Kornea merupakan bagian mata yang bersifat tembus pandang dan berfungsi sebagai
pelindung matamu
2) Aquaeous humor yaitu cairan di belakang kornea yang berfungsi membiaskan
Cahaya yang masuk ke dalam mata
3) Lensa mata atau lensa kristalin yaitu bagian yang berfungsi untuk mengatur
pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Lensa mata merupakan lensa
cembung.
4) Iris yaitu selaput di depan lensa mata yang membentuk celah lingkaran dan berfungsi
memberi warna pada mata.
5) Pupil yaitu celah lingkaran yang dibentuk oleh iris dan berfungsi untu mengatur
intensitas cahaya yang mengenai mata
http://www.trendilmu.com
6) Retina atau selaput jala yaitu bagian yang berfungsi sebagai layar untuk menangkap
bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil yang dibentuk oleh lensa mata.
7) Bintik kuning yaitu bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar
bayangan terlihat jelas, bayangan harus terbentuk di retina tepat di bintik kuning.
8) Saraf optik yaitu saraf yang menghubungkan bintik kuning dengan otak sehingga
sinyal-sinyal bayangan dari bintik kuning sampai ke otak dan otaklah yang
menerjemahkan sehingga bayangan benda menjadi tegak, tidak terbalik seperti
yang ditangkap oleh retina.
Diagram pembentukan bayangan pada mata adalah sebagai berikut :
gambar 3 :pembentukan bayangan
b. Daya akomodasi mata
Perlu diketahui bahwa jarak antara lensa mata dan retina selalu tetap. Sehingga dalam
melihat benda-benda pada jarak tertentu perlu mengubah kelengkungan lensa mata. Untuk
mengubah kelengkungan lensa mata, yang berarti mengubah jarak
titik fokus lensa merupakan tugas otot siliar. Hal ini dimaksudkan
agar bayangan yang dibentuk oleh lensa mata selalu jatuh di
retina. Pada saat mata melihat dekat lensa mata harus lebih
cembung (otot-otot siliar menegang) dan pada saat melihat jauh
lensa harus lebih pipih (otot-otot siliar mengendor). Peristiwa
perubahan-perubahan ini disebut daya akomodasi.
gambar 4 : perubahan lensa mata
Daya akomodasi (daya suai) adalah kemampuan otot siliar untuk
menebalkan atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan dekat atau
jauhnya jarak benda yang dilihat.
http://www.trendilmu.com
Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan penglihatan) yaitu :
1. titik dekat mata (punctum proximum) adalah jarak benda terdekat di depan mata yang
masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal (emetropi) titik dekatnya berjarak 10cm
s/d 20cm (untuk anak-anak) dan berjarak 20cm s/d 30cm (untuk dewasa). Titik dekat disebut
juga jarak baca normal.
2. titik jauh mata (punctum remotum) adalah jarak benda terjauh di depan mata yang masih
dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal titik jauhnya adalah “tak terhingga”.
c. Cacat mata atau aberasi
Mata
normal
memiliki
memiliki titik dekat 25 cm dan
takberhingga di
jangkauan
depan
(emetropi)
titik
jauh
mata. Mata
yang
penglihatannya tidak terletak di antara titik dekat 25 cm dan titik jauh
takberhingga disebut cacat mata atau aberasi. Cacat mata ditanggulangi dengan
menggunakan kacamata, lensa kontak, atau operasi.
(a). Miopi atau Rabun Jauh
Penderita rabun jauh
memiliki titik
matanya
jauh
sehingga
terbatas
tidak
atau
miopi
di
depan
dapat
melihat
benda-benda yang jauh dengan jelas. Bayangan benda yang jauh dari mata miopi jatuh
di depan retina. Cacat mata ini disebabkan karena bola mata terlalu cembung (jarak
fokus lensa terlalu pendek)
Agar bayangan jatuh tepat di retina, digunakan kacamata berlensa negatif atau lensa cekung.
Kekuatan atau daya lensa kacamata yang diperlukan sesuai dengan rumus berikut:
dengan PM = daya lensa untuk miopi dalam satuan dioptri dan PR = punctum
remotum (titik jauh mata) dalam satuan cm
http://www.trendilmu.com
(b) Hipermetropi atau Rabun Dekat
Penderita hipermetropi atau rabun dekat
memiliki titik dekat lebih besar dari 25 cm di depan
matanya sehingga tidak dapat melihat benda-benda
yang dekat dengan jelas.Bayangan benda yang dekat pada mata hipermetropi jatuh di
belakang retina. Hal ini disebabkan karena bola mata terlalu pipih (jarak fokus lensa
terlalu panjang)
Agar
bayangannya
jatuh
tepat
pada
retina
digunakan kacamata berlensa positif atau lensa
cembung.
Kekuatan
lensa
kacamata yang
diperlukan sesuai dengan rumus berikut:
dengan PH = kekuatan lensa kacamata untuk hipermetropi dalam satuan dioptri, s =
jarak benda di depan kacamata, dan PP = punctum proximum (titik dekat mata) dalam
satuan cm.
Jika jarak benda s tidak disebutkan dalam soal, nilai s diambil dari titik dekat mata normal,
yaitu 25 cm , sehingga persamaan kekuatan lensa untuk hipermetropi menjadi :
(c) Presbiopi atau Mata Tua
Presbiopi atau mata tua adalah cacat mata akibat berkurangnya daya akomodasi mata
pada usia lanjut. Titik dekat mata
presbiopi lebih besar dari 25 cm dan titik
jauhnya terbatas di depan mata. Penderita
presbiopi harus menggunakan kacamata
bifokal, yaitu kacamata berfungsi rangkap
(untuk melihat dekat dan jauh).
http://www.trendilmu.com
(d) Astigmatisma (mata silindris)
Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak
berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung
pada satu bidang dari pada bidang lainnya. 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.Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata
gambar 5 : astigmatisma
silindris.
2. KAMERA
Kamera dan mata memiliki kesamaan dalam hal diagram
pembentukan bayangan. Bayangan yang dibentuk lensa
kamera dijatuhkan pada film (seakan-akan retina) yang
terletak di antara F, dan 2F. Bayangan yang dihasilkan
adalah nyata, terbalik, diperkecil.
gambar 6 : kamera
Diagram pembentukan bayangan pada kamera dan mata adalah seperti berikut ini.
gambar 7 : diagram pembentukan bayangan pada kamera dan mata
http://www.trendilmu.com
PEMBENTUKAN
BAYANGAN PADA
KAMERA
aperture
shuttter
NYATA
TERBALIK
DIPERKECIL
S
S’
Bagian-bagian dari sebuah kamera adalah sebagai berikut.
gambar 8 : bagian-bagian kamera
(1) Lensa cembung beffungsi untuk membentuk bayangan.
(2) Film berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk lensa cembung.
(3) Cincin pemfokus yaitu bagian yang berfungsi untuk mengatur atau rnengubah-ubah
jarak lensa sesuai dengan jarak benda yang difoto agar terbentuk bayangan jelas
pada film. Pada sebagian kamera, cincin pemfokus tidak ada.
(4) Diafragma yaitu bagian yang membentuk celah untuk mengatur banyaknya intensitas
cahaya yang mengenai film.
Persamaan antara mata dengan kamera
Sama-sama memiliki jenis lensa cembung
Sifat bayangan sama yaitu nyata, terbalik, diperkecil
Rumus perbesaran pada kamera
M=
http://www.trendilmu.com
ℎ′ −𝑠 ′
=
ℎ
𝑠
Keterangan :
M = perbesaran pada kamera
h’= tinggi bayangan (h’bernilai negative (-), karena bayangannya terbalik)
h = tinggi benda
s’ = jarak bayangan
s = jarak benda
3. LUP ATAU KACA PEMBESAR
Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat bendabenda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Oleh
tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang
diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh siswa
saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati
bagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan
jelas.Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal
(berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari
gambar 9 : kaca pembesar
benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan
diperbesar. Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akan mempunyai sudut
penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa.
Perbesaran Lup untuk Mata Berakomodasi pada jarak x :
+
M
S’= -X
http://www.trendilmu.com
F
O
S
Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata
berakomodasi.
-
Melihat dengan mata tak berakomodasi
Untuk melihat tanpa berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak
berhingga. Benda yang dilihat harus diletakkan tepat pada titik fokus lup. Keuntunganya
adalah untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi
perbesaran berkurang. Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.Perbesaran
anguler yang didapatkan adalah :
Keterangan :
M = perbesaran bayangan
Sn = titik dekat mata
f = jarak fokus lup
-
Melihat dengan mata berakomodasi
Agar mata dapat melihat dengan berakomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk
oleh lensa harus berada di titik dekat mata (PP). Benda yang dilihat harus terletak antara titik
fokus dan titik pusat sumbu lensa. Kelemahannya untuk pengamatan lama mata cepat lelah,
sedangkan keuntungannya dari segi perbesaran bertambah. Sifat bayangan yang dihasilkan
maya, tegak dan diperbesar.Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :
Keterangan :
M = perbesaran bayangan
Sn = titik dekat mata
f = jarak fokus lup
http://www.trendilmu.com
4. MIKROSKOP
Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda kecil ada batasnya. Jika kita
menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar,
bayangan yang diperoleh tidak sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai
mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak
dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop mutakhir
yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron. Dalam subbab ini akan dipelajari
mikroskop cahaya yang proses kerjanya memanfaatkan lensa cembung dengan menerapkan
pembiasan cahaya.
Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang
menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak
fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi
dengan cermincekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang
akan diamati.Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas
digunakan makrometer dan mikrometer
gambar 10 : mikroskop
http://www.trendilmu.com
Pembentukan bayangan pada mikroskop :
Lensa Okuler
2Fob Fob
Fob 2Fob Fok
Lensa Obyektif
-
Dasar kerja mikroskop
Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa
obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa
obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat
diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak
berakomodasi.
-
Pengamatan dengan akomodasi maksimum
Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa
okuler harus jatuh pada titik dekat mata (PP)
Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler
yaitu:
M = Moby x Mok
M = (Si/So) x (PP/f okuler + 1)
-
Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi
Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh
lensa okuler harus berada pada titik jauh mata Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan
perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:
M = Moby x Mok
M = (Si/So) x (PP/f okuler)
http://www.trendilmu.com
-
Panjang Mikroskop
Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler dirumuskan :
Untuk mata berakomodasi :
d = Si (ob) + So (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si (ob) = jarak bayangan lensa obyektif
So (ok) = jarak benda lensa okuler
Untuk mata tidak berakomodasi :
d = Si (ob) + f (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
f (ok) = jarak fokus lensa okuler
5. TELESKOP ATAU TEROPONG
Teleskop digunakan untuk memperbesar
benda yang sangat jauh letaknya. Pada
kebanyakan kasus di dalam penggunaan
teleskop, benda bisa dianggap berada
pada
jarak
tak
berhingga.
Galileo,
walaupun bukan penemu teleskop, ia
mengembangkan
teleskop
menjadi
instrument yang penting dan dapat
digunakan. Galileo merupakan orang
pertama yang meneliti ruang angkasa
dengan
teleskop,
dan
ia
membuat
penemuan-penemuan yang mengguncang
dunia, di antaranya satelit-satelit Jupiter,
fase Venus, bercak matahari, struktur
permukaan bulan, dan bahwa galaksi
Bimasakti terdiri dari sejumlah besar bintang-bintang individu.
http://www.trendilmu.com
Teropong memiliki 2 jenis, yaitu :
Teropong bias : terdiri dari beberapa lensa
4 macam teropong bias :
1.
Teropong Bintang (Teropong Astronomi)
2.
Teropong Bumi
3.
Teropong Prisma (Binokuler)
4.
Teropong Panggung (Galileo)
Teropong pantul : terdiri atas beberapa cermin dan lensa
a. Teropong bintang
Teleskop pembias terdiri dari dua lensa
konvergen (lensa cembung) yang berada
pada ujung-ujung berlawanan dari tabung
yang panjang, seperti diilustrasikan pada
Gambar 5.13. Lensa yang paling dekat
gambar 11 : bagian teropong bintang
dengan objek disebut lensa objektif dan
akan membentuk bayangan nyata I1 dari
benda yang jatuh pada bidang titik
fokusnya Fob (atau di dekatnya jika benda
tidak
berada
pada
tak
berhingga).
Walaupun bayangan I1 lebih kecil dari
benda aslinya, ia membentuk sudut yang
lebih besar dan sangat dekat ke lensa
okuler, yang berfungsi sebagai pembesar.
Dengan demikian, lensa okuler memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif
untuk menghasilkan bayangan kedua yang jauh lebih besar I2, yang bersifat maya dan
terbalik.
http://www.trendilmu.com
Lensa Obyektif
Lensa Okuler
d = f ob + f ok
f ob = f ok
f ob
Panjang teropong
f ok
d = fob + sok
Perbesaran teropong
M𝑎 =
Sifat bayangan : maya, terbalik, diperbesar
𝑓𝑜𝑏
𝑠𝑜𝑘
b. Teropong bumi
Bayangan akhir yang dihasilkan oleh lensa okuler pada teropong bintang terhadap arah
benda semula. Jika benda-benda yang diamati adalah benda-benda langit (seperti bintang
dan bulan), bayangan terbalik tidaklah menjadi masalah. Akan tetapi, jika kita mengamati
benda-benda di bumi, makabayangan akhir harus tegak terhadap benda semula. Hal ini bias
didapat dengan 2 cara, yaitu :
1. Menggunakan lensa cembung ketiga yang disisipkan diantara lensa objektif dan
lensa okuler
2. Menggunkan pasangan lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa cekung
sebagai lensa okuler
Teropong bumi menggunakan cara 1 untuk menghasilkan bayangan akhir yang tegak
terhadap arah benda semula. Di sini lensa cembung ketiga hanya berfungsi membalikkan
bayangan dan tidak memperbesar bayangan,oleh karena itu lensa ketiga ini disebut lensa
pembalik.
http://www.trendilmu.com
Panjang teropong
d = fob + 4fb + sok
Teropong bumi untuk mata tidak berakomodasi
Perbesaran teropong
M𝑎 =
𝑓𝑜𝑏
𝑠𝑜𝑘
Sifat bayangan : maya, tegak, diperbesar
c. teropong prisma
Disebut juga teropong binokuler
Untuk
memperpendek
teropong,
lensa
pembalik
diganti
dengan
dua
prisma
samakaki
yang
akan
memantulkan
bayangan secara sempurna
Bayangan akhir tegak, maya, diperbesar
Pemantulan pada
prisma
http://www.trendilmu.com
gambar 12 : teropong prisma
d. teropong panggung atau teropong galilei
Teropong Galilean ditunjukkan pada Gambar 5.17,
yang
digunakan
Galileo
untuk
penemuan-
penemuan astronominya yang terkenal, memiliki
lensa divergen (lensa cekung) sebagai okuler yang
memotong berkas yang mengumpul dari lensa
objektif sebelum mencapai fokus, dan berfungsi
untuk
membentuk
bayangan
tegak
maya.
Rancangan ini sering digunakan pada kacamata
opera. Tabungnya pendek, tetapi medan pandang
kecil.
d = f ob + f ok
T
f ok
f ob = f ok
L. Obyektif
L. Okuler
f ob
Sinar datang sejajar dari lensa obyektif membentuk bayangan tepat di fokusnya,
sebagai benda maya lensa okuler
Sinar sejajar yang keluar dari lensa okuler menuju mata bersifat tegak di titik tak
terhingga
Perbesaran teropong
M𝑎 =
𝑓𝑜𝑏
𝑠𝑜𝑘
http://www.trendilmu.com
e. teropong pantul
Disebut teropong pantul karena sebagai objektif
digunakan cermin cekung besar yang berfungsi
sebagai pemantul cahaya.
Teropong pantul astronomi terdiri atas satu cermin
cekung besar, satu cermin datar kecil yang
diletakkan sedikit di depan titik focus F dan satu
lensa cembung untuk mengamati benda.
Cermin cekung besar akan mengumpulkan
cahaya sebanyak mungkin. Akan tetapi,
sebelum cahaya dikumpulkan di titik focus F
cermin cekung, cahaya dipantulkan dahulu
oleh cermin datar menuju lensa okuler (lensa
cembung).
gambar 13 : bagian-bagian teropong pantul
Untuk membuat teleskop pembias (teleskop astronomi)
berukuran besar diperlukan konstruksi dan pengasahan
lensa besar yang sangat sulit. Untuk mengatasi hal ini,
umumnya teleskop teleskop paling besar merupakan jenis
teleskop pemantul yang menggunakan cermin lengkung
sebagai objektif, (Gambar 5.15), karena cermin hanya
memiliki satu permukaan sebagai dasarnya dan dapat
ditunjang sepanjang permukaannya. Keuntungan lain dari
cermin sebagai objektif adalah tidak memperlihatkan
aberasi kromatik karena cahaya tidak melewatinya. Selain
itu, cermin dapat menjadi dasar dalam bentuk parabola
untuk membetulkan aberasi sferis. Teleskop pemantul
pertama kali diusulkan oleh Newton. Biasanya lensa atau
cermin okuler, tampak seperti pada Gambar 5.15
dipindahkan sehingga bayangan nyata yang dibentuk oleh
cermin objektif dapat direkam langsung pada film.
http://www.trendilmu.com
6. SLIDE PROYEKTOR
Berfungsi untuk memproyeksikan benda diapositif
Sifat bayangan : nyata, terbalik, diperbesar
7. PERISKOP
Periskop adalah alat bantu optik yang berfungsi untuk mengamati benda dalam jarak jauh
atau berada dalam sudut tertentu. Bentuknya sederhana, yaitu
berupa tabung yang dilengkapi dengan cermin atau prisma
pada ujungujungnya. Prisma ini akan memantulkan cahaya
yang datar sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa
sehingga membentuk sudut 45° terhadap sumbu tabung.
Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator
di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati
gerak-gerik yang terjadi di permukaan laut. Ketika kamu
melihat dari ujung bawah, cahaya sejajar masuk lewat ujung
atas mengenai cermin, oleh cermin akan dipantulkan
membentuk sudut 45° ke cermin bawah yang juga membentuk
gambar 14 : periskop
45°. Sinar-sinar pantul sejajar tadi akan dipantulkan kembali ke matamu yang melihat dari
ujung bawah sehingga kamu dapat melihat benda-benda yang berada di ujung atas.
http://www.trendilmu.com