Alat optik

GELOMBANG DAN OPTIK

MAKALAH“alat optik”

OLEH :KELOMPOK VI

ERNI R. MANARA (20600111022)

FITRIANI (20600111026)

AYU MEGAWATI(206000111015)

AGUS SUTIYONO (20600111002)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKAFAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2013

KATA PENGANTAR

الحمد لله رّب العالمين والصالة والسالم على اشرف األنبيآءوالمرسلين سيّدنا محّمد وعلى آله واصحابه أجمعين. أّما بعد

Segala puji atas kebesaran Sang Khalik yang telah menciptakan alam

semesta dalam suatu keteraturan hingga dari lisan terpetik berjuta rasa syukur

kehadirsat ALLAh SWT. Karena atas limpahan rahmat dan karunia-Nyalah sehingga

kami diberikan kesempatan dan kesehatan untuk dapat menyelesaikan makalah ini

yang terlaksana dengan baik. Salawat dan salam senantiasa tercurah kepada Nabi

Muhammad SAW, yang diutus ke permukaan bumi ini menuntun manusia dari

lembah kebiadaban menuju ke puncak peradaban seperti sekarang ini.

Kami menyadari sepenuhnya,dalam penyusunan makalah ini tidak lepas

dari tantangan dan hambatan. Namun berkat kerja keras dan motifasi dari pihak-

pihak langsung maupun tidak langsung yang memperlancar jalannya penyusunan

makalah ini. Olehnya itu, secara mendalam kami ucapkan banyak terimah kasih atas

bantuan dan motifasi yang diberikan sehingga Penyusun dapat menyelesaikan

makalah ini.

Akhirnya dengan segala kerendahan hati kami menyadari bahwa hanya

kepada AllaH swt jualah kita menyerahkan segalanya. Semoga kita semua mendapat

curahan rahmat dan ridho-Nya, Amin.

Makassar, April 2013

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

A.LATAR BELAKANG

Cermin dan lensa serta prinsip kerjanya memberikan sarana pemahaman bagi pemanfaatannya untuk mempermudah dan membantu kehidupan manusia. Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip optik (cermin dan lensa) digolongkan sebagai alat optic.

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 kuuumengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.

Salah satu tokoh dari alat optic yaitu Galileo seorang pembuat Teleskop.Galileo membuat pada tahun 1609 setelah mendengar adanya instrumen semacam ini Belanda.Teleskop yang pertama hanya memperbesar 3 sampai 4 kali,tetapi Galileo segera membuat instrumen dengan daya 30.Teleskop Belanda tercatat ditemukan pada tahun 1604,tetapi ada referensi yang menunjukkan bahwa teleskop ini mungkin ditiru dari teleskop Itali yang dibuat pada tahun 1590.Kepler memberikan deskripsi berkas (1611) dari teleskop Keplerian ,yang dinamakan sesuai namanya karena dialah yang pertama kali mendeskripsikannya,walaupun ia tidak membuatnya.

Salah satu tujuan mempelajari alat-alat optik adalah untuk mengetahui fungsi dari alat optik tersebut serta mempermudah pekerjaan yang dilakukan..Sebagai contoh alat optik Teleskop yang berfungsi untuk melihat benda-benda yang sangat jauh agar tampak lebih dekat dan jelas..Salah satunya juga yaitu fungsi kornea sebagai pembias cahaya yang memasuki mata,,serta fungsi mikroskop yaitu digunakan untuk mengamati benda – benda yamg sangat kecil yang tak tampak oleh mata telanjang ,seperti bakteri dan virus..

BAB II

PEMBAHASAN

A. 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 di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.

Gambar 2.1 : Bagian-bagian mata

Mata merupakan volume tertutup ke dalam mana cahaya masuk melalui lensa. Diafragma, disebut selaput pelangi (bagian berwarna dari mata), menyesuaikan secara otomatis untuk mengendalikan banyaknya cahay yang memasuki mata. Lubang pada selaput pelangi melalui mana cahya masuk (pupil) berwarna hitam sehingga tidak ada cahaya yang dipantulkan darinya (ini merupakan lubang), dan sangat sedikit cahaya dipantulkan kembali dari bagian mata dalam. Retina, yang memainkan peranan film dalam kamera, berada pada permukaan belakang yang lengkung. Retina terdiri atas serangkaian saraf dan alat penerima (reseptor) yang rumit dinamakan dengan batang dan kerucut yang berfungsi untuk mengubah energy cahaya menjadi sinyal listrik yang berjalan sepanjang saraf. Rekonstruksi bayangan dari semua reseptor kecil ini terutama dilakukan oleh otak, walaupun beberapa analisa ternyata dilakukan pada jaringan hubungan saraf yang rumit pada retina itu sendiri. Dipusat retina ada daerah kecil yang disebut fovea, dengan diameter sekitar 0,25 mm, dimana kerucut-kerucut tersusun rapat dan bayangan yang paling tajam dan pemisahan warna paling baik ditemukan.

Tidak seperti kamera, mata tidak memiliki shutter. Operasi ekivalennya dilakukan oleh system saraf, yang menganalisa sinyal untuk membentuk bayangan dengan kecepatan sekitar 30 perdetik. Bilangan ini dapat dibandingkan dengan kamera film atau televise, yang bekerja dengan mengambil serangkaian gambar diam dengan kecepatan 24 (film) atau 30 (televise Amerika Serikat) perdetik. Proyeksi yang cepat dari gambar-gambar ini pada layar memberikan kesan bergerak.

Lensa mata hanya sedikit membelokkan berkas cahaya. Kebanyakan pembiasan dilakukan dipermukaan depan kornea (indeks bias=1,376), yang juga berfngsi sebagai penutup, pelindung,. Lensa berfungsi sebagai penyetel untuk memfokuskan pada jarak-jarak yang berbeda. Hal ini dilakukan oleh otot siliari, yang mengubah kelengkungan lensa sehingga panjang fokusnya berubah. Untuk memfokuskan pada benda jauh, otot akan rileks dan lensa tipis, dan berkas-berkas parallel terfokus pada titik fokus (pada retina). Untuk memfokus pada benda dekat, otot berkontraksi, menyebabkan pusat lensa menebal, dengan demikian memendekkan panjang fokus sehingga bayangan-bayangan benda yang dekat dapat difokuskan pada retina, dibelakang titik fokus. mata melihat objek yang dekat, lensa mata akan berakomodasi menjadi lebih cembung agar bayangan yang terbentuk jatuh tepat di retina. Sebaliknya, saat melihat objek yang jauh, lensa mata akan menjadi lebih pipih untuk memfokuskan bayangan tepat di retina. Penyetelan fokus ini disebut akomodasi.

Jarak terdekat yang dapat difokuskan mata disebut titik dekat mata. Untuk orang dewasa muda biasanya 25 cm, walupun anak-anak seringkali bisa memfokuskan benda sedekat 10 cm. sementara orang makin tua, kemampuan berakomodasi makin kurang dan titik dekat bertambah. Titik jauh adalah jarak terjauh dimana benda masih bisa terlihat dengan jelas. Untuk beberapa tujuan akan berguna jika dibicarakan mengenai mata normal,yang didefenisikan mata memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh tak terhingga.

Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke bagian belakang mata yang disebut retina. Bentuk bayangan benda yang jatuh di retina seolah-olah direkam dan disampaikan ke otak melalui saraf optik. Bayangan inilah yang sampai ke otak dan memberikan kesan melihat benda kepada mata. Jadi, mata dapat melihat objek dengan jelas apabila bayangan benda (bayangan nyata) terbentuk tepat di retina.

Lensa mata merupakan lensa yang kenyal dan fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan objek yang dilihat. Karena bayangan benda harus selalu difokuskan tepat di retina, lensa mata selalu berubah-ubah untuk menyesuaikan objek yang dilihat. Kemampuan mata untuk menyesuaikan diri terhadap objek yang dilihat dinamakan daya akomodasi mata.

Saat mata melihat objek yang dekat, lensa mata akan berakomodasi menjadi lebih cembung agar bayangan yang terbentuk jatuh tepat di retina. Sebaliknya, saat melihat objek yang jauh, lensa mata akan menjadi lebih pipih untuk memfokuskan bayangan tepat di retina.

Gambar 2.2: daya akomodasi mata

Titik terdekat yang mampu dilihat oleh mata dengan jelas disebut titik dekat mata (punctum proximum/PP). Pada saat melihat benda yang berada di titik dekatnya, mata dikatakan berakomodasi maksimum. Titik dekat mata disebut juga dengan jarak baca normal karena jarak yang lebih dekat dari jarak ini tidak nyaman digunakan untuk membaca dan mata akan terasa lelah. Jarak baca normal atau titik dekat mata adalah sekitar 25 cm.

Adapun, titik terjauh yang dapat dilihat oleh mata dengan jelas disebut titik jauh mata (punctum remotum/PR). Pada saat melihat benda yang berada di titik jauhnya, mata berada dalam kondisi tidak berakomodasi. Jarak titik jauh mata normal adalah di titik tak hingga (~).

1. Rabun Jauh dan Cara Memperbaikinya

Orang yang menderita rabun jauh atau miopi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang jauh tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek di titik dekatnya (pada jarak 25 cm). titik jauh mata orang yang menderita rabun jauh berada pada jarak tertentu (mata normal memiliki titik jauh tak berhingga). Orang yang menderita miopi mengacu pada mata yang hanya dapat terfokus pada benda dekat. Titik jauh berada pada tak terhingga tetapi jarak yang lebih dekat, sehingga benda jauh tidak terlihat jelas. Hal ini biasanya disebabkan oleh bola mata yang terlalu panjang, walaupun kadang-kadang kelengkungan kornealah yang terlalu besar. Pada kedua kasus tersebut, menyebabkan berkas parallel menyebar, memungkinkan berkas-berkas terfokus di depan retina.

Rabun jauh dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa divergen yang bersifat menyebarkan (memencarkan) sinar. Lensa divergen atau lensa cekung atau lensa

negatif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina(gambar 2.3).

Gambar 2.3: miopi dikoreksi menggunakan lensa negatif

Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami rabun jauh dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.

(2.1 )

(2.2)

Di sini jarak s adalah jarak tak hingga (titik jauh mata normal), dan s’ adalah titik jauh mata (PR). Prinsip dasarnya adalah lensa negatif digunakan untuk memindahkan (memajukan) objek pada jarak tak hingga agar menjadi bayangan di titik jauh mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

2. Rabun Dekat dan Cara Memperbaikinya

Orang yang menderita rabun dekat atau hipermetropi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang terletak di titik dekatnya tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek yang jauh (tak hingga). Titik dekat mata orang yang menderita rabun dekat lebih jauh dari jarak baca normal (PP > 25 cm). orang yang menderita rabun dekat, mengacu pada mata yang tidak dapat memfokus pada benda dekat. Walaupun benda-benda jauh biasanya terlihat jelas, titik dekat agak lebih besar dari “normal”

25 cm, yang membuat membaca sulit. Kelainan ini disebabkan oleh biji mata yang terlalu pendek atau (lebih jarang) oleh kornea yang tidak cukup melengkung.

Cacat mata hipermetropi dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa konvergen yang bersifat mengumpulkan sinar. Lensa konvergen atau lensa cembung atau lensa positif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.

Gambar 2.4: hipermetropi dikoreksi menggunakan lensa positif

Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami hipermetropi dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa :

Di sini jarak s adalah jarak titik dekat mata normal (25 cm), dan s’ adalah titik dekat mata (PP). Prinsip dasarnya adalah lensa positif digunakan untuk memindahkan (memundurkan) objek pada jarak baca normal menjadi bayangan di titik dekat mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

Contoh soal:

Seorang penderita rabun jauh (miopi) mempunyai titik jauh 75 cm di depan mata. Tentukanlah kuat lensa (P) dan fokus lensa(f) kacamata yang harus dipakai agar orang itu dapat melihat dengan jelas benda yang sangat jauh.

Penyelesaian:

Data yang diperoleh dari soal adalah PR = 75 cm

Maka:

P=−100PR = −100

75 =- 43 dioptri

B. Kaca Pembesar (LUP)

Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas.

Seberapa besar benda akan tampak, dan seberapa banyak detil yang bisa kita lihat padanya, bergantung pada ukuran bayangan yang dibuatnya pada retina. Ini sebaliknya bergantung pada sudut yang dibentuk oleh benda pada mata. Sebagai contoh, sekeping uang logam yang dipegang 30 cm dari mata tampak dua kali lebih tinggi dari yang dipegang pada jarak 60 cm karena sudut yang dibuatnya dua kali lebih besar. Ketika kita ingin meneliti detail sebuah benda, kita mendekatkannya ke mata sehingga benda tersebut membentuk sudut yang lebih besar. Bagaimanapun, mata kita hanya bisa mengakomodasi sampai suatu titik tertentu saja (titik dekat), dan kita akan menganggap jarak standar 25 cm sebagai titik dekat pada pembahasan berikutnya.

Sebuah kaca pembesar memungkinkan kita untuk meletakkan benda lebih dekat ke mata kita sehingga membentuk sudut yang lebih besar. Sebagaimana di perlihatkan pada gambar 2.5, benda diletakkan pada titik fokus atau disebelah dalamnya. Kemudian lensa konvergen membentuk bayangan maya, yang paling tidak harus berada pada 25 cm dari mata agar mata terfokus padanya. Jika mata rileks, bayangan akan berada pada tak terhingga, dan dalam hal ini benda tepat berada pada titik fokus.

Gambar 2.5 : pembentukan bayangan pada lup

Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Untuk mendapatkan bayangan semacam ini objek harus berada di depan lensa dan terletak diantara titik pusat O dan titik fokus F lensa. untuk menghasilkan bayangan yang diinginkan, lup dapat digunakan dalam dua macam cara, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tidak berakomodasi.

Lup dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan. Agar mata berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk harus tepat berada di titik dekat mata (s’ = sn = jarak titik dekat mata).Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum adalah

Gambar 2.6 : Loupe dengan mata berakomodasi maksimum

P = Snf

+1

Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

Menggunakan lup dalam keadaan mata berakomodasi maksimum membuat mata menjadi cepat lelah. Agar mata relaks dan tidak cepat lelah, lup digunakan dalam keadaan mata tidak berakomodasi. Untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan dalam keadaan mata tidak berakomodasi, bayangan yang terbentuk harus berada sangat jauh di depan lensa (jarak tak hingga). dalam hal ini objek harus berada di titik fokus lensa (s = f).

Gambar 2.7 : keadaan mata tidak berakomodasi

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata tidak berakomodasi adalah :

P= Snf

Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

Contoh soal:

Sebuah lup mempunyai jarak fokus 5 cm, digunakan unntuk melihat benda kecil yang berjarak 5 cm dari lup. Perbesaran anguler lup itu adalah ....

Penyelesaian:

Dik: Sn = 25 cm

F = 5 cm

Dit: M ... ?

Jawab:S = F s’ = ∞ Mata tak berakomodasi

M=Snf

=255 = 5 cm

C. KAMERA

Elemen-elemen dasar kamera adalah lensa, kotak ringan yang rapat, shutter (penutup) untuk memungkinkan lewatnya cahaya melalui lensa dalam waktu yang singkat, dan pelat atau potongan film yang peka. Ketika shutter di buka, cahaya dari benda luar dalam medan pandangan difokuskan oleh lensa sebagai bayangan pada film. Film terdiri dari bahan kimia yang peka terhadap cahaya yang mengalami perubahan ketika cahaya menimpanya. Pada proses pencucian, reaksi kimia menyebabkan bagian yang berubah menjadi tak tembus cahaya sehingga bayangan terekam pada film.Ada tiga penyetalan utama pada kamera dengan kualitas yang baik: kecepatan shutter, f-stop, dan pemfokusan,

Kelajuan shutter. 9stilah ini mengacu pada berapa lama shutter (penutup kamera) dibuka dan film terbuka. Laju ini bervariasi dari satu detik atau lebih (“waktu

pencahayaan”) sampai 1

1000 detik atau lebih kecil lagi. Untuk menghindari pengaburan

karena gerak kamera, laju yang lebih dari 1

100 detik biasanya digunakan. Jika benda

bergerak, laju shutter yang lebih tingggi dibutuhkan untuk menghentikan gerak tersebut.

f-stop. Banyaknya cahaya yang mencapai film harus dikendalikan dengan hati-hati untuk menghindari kekurangan cahaya (terlalu sedikit cahaya sehingga yang terlihat hanya benda yang paling terang) atau kelebihan cahaya (terlalu banyak cahaya, sehingga semua benda terang tampak sama, tanpa adanya kontras dan kesan tercuci). Untuk mengendalikan “stop” atau diafragma mata, yang bukaannya dengan diameter variabel, diletakkan dibelakang lensa. Untuk bukaan bervariasi untuk mengimbangi hari-hari yang terang atau gelap, kepekaan film yang digunakan, dan kecepatan shutter yang berbeda. Ukuraan bukaan diatur denga f-stop didefenisikan sebagai :

f −stop= fD'

Dimana f adalah panjang fokus lensa dan D adalah diameter bukaan. Lensa-lensa biasanya berhenti pada f/60, f/22, atau f/32. Walaupun bukaan lensa biasanya dapat bervariasi secara berkesinambungan, hampir selalu ada tanda untuk bukaan lensa khusus : tanda f-stop yang standar adalah 1,0; 1,4; 2,0; 2,8; 4,0; 5,6; 8; 11; 16; 22; dan 32.

Pemfokusan. Pemfokusan adalah peletakan lensa pada posisi yang benar relative terhadap film untuk mendapatkan bayangan yang paling tajam. Jarak bayangan minimum untuk benda berada di tak terhingga adalah dan sama dengan jarak fokus. Untuk benda-benda yang lebih dekat, jarak bayangan lebih besar dari panjang fokus, sebagaimana bisa dilihat dari persamaan lensa, 1/f = 1/do + 1/di.. untuk memfokuskan benda-benda dekat, benda harus dijauhkan dari film, dan hal ini biasanya dilakukan dengan memutar sebuah gelang pada lensa.

Jika benda terfokus pada benda dekat, bayangan tajam dari benda tersebut akan terbentuk, tetapi benda yang jauh mungkin kabur. Berkas-berkas dari titik pada benda jauh akan berada diluar fokus akan membentuk lingkaran pada film. Benda jauh dengan demikian akan menghasilkan bayangan yang terdiri dari lingkaran-lingkaran yang bertumpangan dan akan kabur. Lingkaran seperti ini disebut lingkaran kebingungan. Baik benda dekat maupun jauh tidak akan tajam sempurna, tetapi lingkaran-lingkaran kebingungan bisa cukup kecil sehingga kekaburan tidak terlalu terlihat. Untuk penyetelan jarak tertentu, ada kisaran jarak dimana lingkaran-lingkaran tersebut akan cukup kecil sehingga bayangan akan cukup tajam. Kisaran ini disebut kedalaman medan.

Contoh soal:

Jarak kamera akan mengambil gambar sebuah benda yang berjarak 2 mdari lensa. Jika jarak antara lensa dengan film (plat foto) 25 cm, berapa jarak fokus lensa kamera itu?

Dik: s = 2 m = 200 cm

S’= 25 cm

Dit: f ... ?

Jawab:

1f=1

s + 1s '

¿ 1200 +

125

1f =

9200

F ¿200

9=22,2 cm

D. Mikroskop

Perbesaran bayangan yang dihasilkan dengan menggunakan lup yang hanya menggunakan sebuah lensa cembung kurang maksimal dan terbatas. Untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar diperlukan susunan alat optik yang lebih baik. Perbesaran yang lebih besar dapat diperoleh dengan membuat susunan dua buah lensa cembung. Susunan alat optik ini dinamakan mikroskop yang dapat menghasilkan perbesaran sampai lebih dari 20 kali.

Sebuah mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung (lensa positif). lensa yang dekat dengan objek (benda) dinamakan lensa objektif, sedangkan lensa yang dekat mata dinamakan lensa okuler. Jarak fokus lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa objektif.

Gambar 2.8 : mikroskop dan bagian-bagiannya

Gambar 2. 9 : pembentukan bayangan pada mikroskop

Objek yang ingin diamati diletakkan di depan lensa objektif di antara titik Fob dan 2Fob. Bayangan yang terbentuk oleh lensa objektif adalah I1 yang berada di belakang lensa objektif dan di depan lensa okuler. Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan I1 akan menjadi benda bagi lensa okuler dan terletak di depan lensa okuler antara pusat optik O dan titik fokus okuler Fok. Di sini lensa okuler akan berfungsi sebagai lup dan akan terbentuk bayangan akhir I2 di depan lensa okuler. Bayangan akhir I2 yang terbentuk bersifat maya, diperbesar, dan terbalik terhadap objek semula.

Perbesaran yang dihasilkan mikroskop adalah gabungan dari perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Perbesaran lensa objektif mikroskop adalah

Dimana Pob adalah perbesaran lensa objektif, s’ob adalah jarak bayangan lensa objektif dan sob adalah jarak objek di depan lensa objektif.

Adapun perbesaran lensa okuler mikroskop sama dengan perbesaran lup, yaitu sebagai berikut.

Gambar 2.10 : pembentukan bayangan pada mikroskop

untuk mata berakomodasi maksimum

untuk mata tidak berakomodasi

Dimana Pok adalah perbesaran lensa okuler, sn adalah jarak titik dekat mata (untuk mata normal sn = 25 cm), dan fok adalah jarak fokus lensa okuler.

Perbesaran total mikroskop adalah hasil kali perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Jadi,

P = Pob × Pok

Hal-hal penting yang perlu diketahui berkaitan dengan mikroskop:

(1) jarak antara lensa objektif dan lensa okuler disebut juga panjang tabung (d). Panjang tabung sama dengan penjumlahan jarak bayangan yang dibentuk lensa objektif (s’ob) dengan jarak benda (bayangan pertama) ke lensa okuler (sok).

d = s’ob + sok

(2) menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum berarti letak bayangan akhir berada di titik dekat mata di depan lensa okuler. Jadi, dapat dituliskan

s’ok = −sn

(3) menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi berarti jarak benda di depan lensa okuler (sok ) berada tepat di titik fokus lensa okuler (fok). Jadi, dapat dituliskan

sok = fok

Contoh Soal:

Sebuah mikroskop sederhana terdiri atas lensa objektif dengan jarak fokus 0,8 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 2,5 cm. Bayangan nyata dari objek berada 16 cm dari lensa objektif. Bila mata normal berakomodasi pada jarak 25 cm, berapa jarak perbesaran sudut mikroskokp?

Dik: Fob = 0,8 cm

Fok = 2,5 cm

S’0b= 16 cm

Sn = 25 cm

Dit: Mtot ... ?

Jawab:

1S ' ob + 1

Sob = 1Fob

116 + 1

Sob = 10,8

1Sob = 1

0,8 - 116

= 2016 -

116 =

1916

Sob = 1619

Mtot =S ' obSob ×

SnFok + 1

= 1616 ×

252,5 + 1

= 19 × (10+1) = 19 × 11

Mtot = 209 kali

E. TeleskopTeleskop atau teropong merupakan alat optik yangbdigunakan untuk melihat

benda-benda yang sangat jauh agar tampak lebih jelas dan dekat.Ada dua jenis teropong ,yaitu teropong bias(terdiri dari beberapa lensa dan teropong apantul(terdiri atas beberapa cermin dan lensa).Yang termasuk teropong bias adalah teropong bintang atau teropong astronomi, teropong bumi, teropong panggung atau teropong Galileo, dan teropong prisma.

Ada beberapa jenis teleskop astronomi.Jenis pembias yang umum.kadang-kadang disebut Keplerian,terdiri dari dua lensa konvergen yang berada pada ujung-ujung berlawanan dari tabung yang panjang.Lensa yang paling dekat dengan benda disebut lensa obyektif dan membentuk bayangan nyata I1 dari benda jauh pada titik fokusnya Fo

(atau di dekatnya jika benda tidak berada pada tak hingga).Walaupun pada bayangan ini,I1 lebih kecil dari benda aslinya,ia membuat sudut yang lebih besar dan sangat dekat

ke lensa kedua,yang disebut okuler yang berfungsi sebagai pembesar.Dengan demikian ,okuler memperbesar bayangan kedua yang jauh diperbesar I2, yang bersifat maya dan terbalik.

Untuk mendapatkan perbesaran total teleskop,kita memperhatikan bahwa sudut yang dibentuk benda seperti yerlihat oleh mata biasa merupakan sudut θ yang dibentuk oleh obyektif teleskop.Agar teleskop astronomi menghasilkan bayangan yang terang dari bintang-bintang yang jauh,lensa obyektif harus besar untuk emungkinkan cahaya masuk sebanyak mungkin.Dan memang diameter obyektif(dan berarti “daya kumpul cahaya”) merupakan parameter yang paling penting untuk teleskop astronomi,yang merupakan alas an mengapa teleskop yang paling besar dispesifikasi dengan menyebutkan diameter obyektifnya.Teleskop terrestrial (yamg digunakan untuk melihat benda-benda di bumi),tidak seperti teleskop astronomi harus menghasilkan bayangan tegak.

Bintang-bintang di langit yang letaknya sangat jauh tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Teropong atau teleskop dapat digunakan untuk melihat bintang atau objek yang letaknya sangat jauh.

Teropong terdiri atas dua lensa cembung, sebagaimana mikroskop. Pada teropong jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada jarak fokus lensa okuler (fob > fok). Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi agar tidak cepat lelah karena teropong digunakan untuk mengamati bintang selama berjam-jam. Dengan mata tidak berakomodasi, bayangan lensa objektif harus terletak di titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, panjang teropong (atau jarak antara kedua lensa) adalah

d = fob + fok

dimana fob adalah jarak fokus lensa objektif dan fok adalah jarak fokus lensa okuler.

Adapun perbesaran P yang dihasilkan oleh teropong adalah

E. TELESKOP (TEROPONG)

1. Teleskop Astronomi

Teleskop refraksi sederhana terdiri dari sebuah lensa objektif dan sebuah lensa okuler, (keduanya lensa positif). Alat ini digunakan untuk mengamati benda-benda yang letaknya sangat jauh seperti bintang, planet dan galaksi. Berikut ini adalah gambar teropong astronomi untuk mata tidak berakomodasi :

Gambar 2.11 : Teleskop astronomi untuk mata tidak berakomodasi

Berkas sinar dari benda yang letaknya sangat jauh menuju lensa objektif (dengan sudut θsangat kecil) dibiaskan dan membentuk bayangan h1 di Fobj

2 (titik api kedua lensa objektif) terbalik dari bendanya. Sebenarnya bayangan h 1 tidak tepat benar di Fobj

2 , melainkan sedikit disebelah kirinya . untuk selanjutnya bayangan pertama oleh lensa objektif diperhitungkan tepat berada di titik Fobj

2

yang berimpit dengan titik kedua api kedua lensa okuler (Fok2).

Bayangan h1 dipandang sebagai benda oleh lensa okuler, sehingga bayangan akhir akan terbentuk di jauh tak terhingga dan tetap terbalik dari bendanya. Perbesaran anguler oleh teleskop astronomi dapat dijelaskan sebagai berikut :

θ=tgθ= h1fobj

θ=tgθ 1= h 1fok

Perbesaran anguler didefinisikan sebagai perbandingan antara θ 1 dengan θ yakni :

M = θ1θ

=jF ob jF ok (2.1)

Gambar 12 : teleskop untuk mata tidak berakomodasi

Persamaan 2.1 berlaku untuk mata tidak berakomodasi , karena bayangan berada di jauh tak terhingga . jadi perbesaran sudusst oleh teleskop hanya tergantung pada jarak titik api lensa objektif dan jarak titik api lensa okuler .

Penggunaan teropong astronomi (teropong bintang ) untuk mata berakomodasi maksimum yaitu apabila berkas sinar dari benda yang letaknya sangat jauh menuju lensa objektif dengan sudut θ sangat kecil membentuk bayangan h1 di titik api kedua lensa objektif (Fobj

2 ) bayangan h1 berada di ruang I lensa okuler sehingga dipandang sebagai benda oleh lensa okuler sehingga dipandang sebagai benda oleh lensa okuler dan okuler bersikap sebagai lup . oleh okuler dibentuk bayangan h2 di titik dekat mata pengamat . (jarak titik dekat sudut saja Sn) , sedangkan h1 sebagai bendanya lensa okuler berada pada jarak S1

θ = tg θ = h1

Fobj

θ 1 = tg θ1 = h 1s1

1s1 =

1fok -

1sn dengan catatan Sn berharga negative karena bayangan h2 maya,

sehingga dapat dituliskan :

1s1 =

1fok +

1sn

= Sn+FokFok . Sn

Dengan demikian θ 1 dapat diperoleh yakni :

θ 1 = tg θ1 = h 1s1

= h1. Sn+FokFok .Sn

Perbesaran anguler teleskop untuk mata berakomodasi sekuat-kuatnya merupakan perbesaran-perbesaran maksimum :

M = θ1θ

= h1. Sn+FokFok .Sn

h1

Fobj

M = FobjFok .

Sn+FokSn (2.2)

Gambar 2.13 : teropong bintang untuk mata berakomodasi

Untuk mengamati benda-benda angkasa , selain panjang focus suatu teropong harus besar juga diameter, lensa harus cukup besar agar dapat menerima lebih banyak cahaya dari benda yang sedang diamati. Pembuatan lensa dengan diameter relative besar bukan pekkerjaan yang mudah , sehingga objektif suatu teropong yang besar dapat dipakai cermin cekung . teleskop yang menggunakan cermin cekung sebagai objektif dinamakan teleskop pantul.

Gambar 2.14 : Teleskop pantul

Teropong pantul adalah teropong yang menggunakan cermin cekung sebagai pengganti lensa objektif untuk menangkap sinar-sinar dari benda yang diamati.Teropong pantul lebih banyak dimanfaatkan sebagai teropong astronomi.Agar dapat menangkap sinar yang dibutuhkan dalam pembentukan bayangan maka cermin dibuat dalam ukuran besar

Teleskop pantul apabila berkas sinar dari benda yang letaknya sangat jauh menuju ke cermin cekung C1 dipantulkan sehingga terbentuk bayangan di bidang apinya. Bayangan tersebut diterima oleh cermin datar C2 yang memantulkannya ke lensa okuler dan akhirnya dapat dilihat oleh mata pengamat.

Dengan teleskop astronomi terbaliknya bayangan dari suatu objek tidak begitu menggangu. Tetapi jika teleskop tersebut digunakan untuk mengamati objek-objek dibumi tentu saja hal ini sangat mengganggu. Oleh karena itu untuk mengamati benda-benda di bumi yang jauh letaknya digunakan teropong yang bayangannya sama tegak dengan bendannya.

2. Teropong bumi

Seperti telah dikemukakan dibagian sebelumnya , untuk mengamati objek di bumi yang letaknya relative jauh diperlukan teropong yang dapat membentuk bayangan sama tegak dengan bendannya. Sebagai contoh, teropong yang digunakan oleh penonton sepakbola yang tempat duduknya jauh dibelakang agar dapat melihat dengan jelas.

Untuk memperoleh teropong seperti itu dapat dilakukan dengan menyisipkan lensa ke tiga (lensa positif) di antara lensa objektif dan lensa okuler teropong teropong astronomi . lensa ketiga ini berfungsi sebagai lensa pembalik, sehingga bayangan akhir terlihat sama tegak dengan bendanya . untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut ini :

Gambar 2.15 : pembentukan bayangan dengan menggunakan teropong bumi

Pemasangan lensa pembalik seperti ditunjukkan oleh gambar menjadikan teropong semakin panjang, sehingga kurang efektif dalam penggunaannya.

Untuk mengatasi kelemahan itu, sebagai lensa pembalik digunakan lensa negative yang sekaligus sebagai lensa okuler sehingga panjang teropong dapat dikurangi. Teropong seperti ini dinamakan teropong galilei yang sering juga disebut teropong panggung. Seperti gamnbar :

Gambar 2.16: pembentukan bayangan pada teropong panggung

Berkas sinar dari benda yang letaknya jauh menuju lensa objektif dibiaskan sehingga membentuk bayangan h1. Oleh lensa okuler yang sekaligus sebagai lensa pembalik ddibentuk bayangan akhir h2 maya dan sama tegak dengan bendanya. Perbesaran sudut pada teropong ini sama dengan perbesaran sudut pada teleskop astronomi. Yakni

M = FobjFok .

Sn+FokSn 2.3

Sedangkan penggunaan teropong panggung untuk mata tidak berakomodasi diperlihatkan oleh gambar berikut ini :

Berkas sinar dari benda yang yang letaknya sangat jauhakan membentuk bayangan di titik api kedua lensa objekktif (Fobj

2 ) karena sebelum titik api kedua dipasang lensa negative sebgai okuler maka bayangan tadi bersikap sebagai benda maya dan selanjutnya terbentuk bayangan akhir di jauh tak terhingga dengan sifat maya, sama tegak dengan bendanya. Bayangan akhir iilah yang teramati oleh mata . perbesaran sudutnya sama dengan yang ditunjukkan oleh persamaan :

FobjFok

Contoh soal:

Sebuah teropong diarahkan ke bintang menghasilkan perbesaran anguler 20 kali. Jika jarak fokus lensa objektifnya 100 cm, maka jarak antara lensa objektif dan lensa okuler teropong itu adalah:

Dik: M = 20 kali

Fob = 100 kali

Dit: Fok ...?

M = fobfok

20 = 100fok

Fok = 10020

= 5 cm

F. Daya pisah

Bintang bintang yang berdekatan letaknya sulit untuk dapat dilihat secara terpisah (dipisahkan) antara satu dengan yang lain. Kemampuan alat optic untuk memisahkan 2 objek yang berdekatan dinamakan daya pisah alat optic

yang bersangkutan. Daya pisah selain dipengaruhi oleh konsttruksi alat optiknya , juga dipengaruhi oleh panjang gelombang cahaya yang digunakan.

Berkas sinar sejajar (dari tempat yang sangat jauh ) dengan panjang gelombang dari sebuah titk cahaya (misalnya bintang) mengenai permukaan lensa atau lubang berdiameter D , ternyata bayangan yang terbentuk bukannya berupa titik, melainkan berupa piringan piringan terang dan piringan piringan gelap konsentris yang semakin ke luar semakin berkurang intensitasnya dengan pusat berupa piringan terang yang disebut piringan Airy.

Sudut difraksi θ (dalam radian) antara pusat maksimum dengan minimm pertama memenuhi hubungan :

Sin θ = 1,22 λd 2.5

Karena untuk θ yang kecil (dalam radian) nilai sinusnya hamper sama dengan besar sudutnya sendiri , maka dapat dituliskan :

Sin θ = , sehingga

Dengan menganggap sin θ = θ persamaan 2.5 dapat dituliskan sebagai berikut :

θ = 1,22λd 2.6

Untuk menentukan dua objek dapat diamati secara terpisah atau tidak digunkan criteria Rayleigh yang menyatakan “ Dua benda dikatakan terpisah jika pusat piringan airy yang satu jatuh pada minimum pertama dari pola difraksi yang lain

.

BAB III

PENUTUP

A. KesimpulanBerdasarkan pembahasan di atas dapat kami simpulkan bahwa:

1. Alat optik adalah alat-alat yang menggunakan lensa dan memerlukan cahaya. Salah satu alat optik alamiah yang merupakan salah satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata

2. Kamera merupakan alat optik untuk merekam gambar bayangan suatu benda. Prinsip kerja kamera mirip dengan prinsip kerja pada mata.

3. Lup atau kaca pembesar merupakan alat optik yang paling sederhana yang berfungsi untuk melihat benda-benda yang kecil. Lup terdiri dari sebuah lensa cembung. Agar benda tampak lebih besar, benda harus diletakkan antara titik fokus dengan lensa.

4. Mikroskop adalah alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda mikroskopis (sangat kecil). Mikroskop menggunakan dua buah lensa cembung, yaitu lensa okuler dan lensa objektif.

5. Teropong bumi digunakan untuk melihat objek yang jauh di permukaan bumi. Teropong ini memiliki 3 lensa positif, yaitu lensa objektif, lensa pembalik dan lensa okuler. Lensa pembalik berfungsi membalik bayangan yang terbentuk, sehingga bayangan yang dibentuk oleh teropong tidak terbalik

6. Kemampuan alat optic untuk memisahkan 2 objek yang berdekatan dinamakan daya pisah alat optic yang bersangkutan. Daya pisah selain dipengaruhi oleh

konsttruksi alat optiknya , juga dipengaruhi oleh panjang gelombang cahaya yang digunakan.

B. Saran Adapun saran yang dapat kami sampaikan adalah :

1.