BAB 9 ALAT-ALAT OPTIK

A. Mata dan Kacamata


1. Mata


Mata merupakan alat optik alamiah, ciptaan Tuhan yang sangat berharga. Diagram sederhana mata manusia adalah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1(a). Bagian depan mata yang memiliki lengkung lebih tajam dan dilapisi selaput cahaya disebut kornea. Tepat di belakang kornea terdapat cairan (aquaeous humor). Cairan ini berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke mata. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil, yakni celah lingkaran yang dibentuk oleh iris. Iris sendiri merupakan selaput yang selain berfungsi membentuk pupil, juga berfungsi sebagai pemberi warna pada mata (hitam, biru, atau coklat). Setelah melewati pupil, cahaya masuk ke lensa mata. Lensa mata ini berfungsi untuk membentuk bayangan nyata sedemikian sehingga jatuh tepat di retina. Bayangan yang ditangkap retina bersifat nyata dan terbalik.


Gambar 1. (a) Diagram sederhana mata manusia. (b) Lensa mata membentuk bayangan nyata dan terbalik di retina.
Bayangan ini kemudian disampaikan ke otak melalui syaraf optik dan diatur sehingga manusia mendapatkan kesan melihat benda dalam kondisi tegak. Proses pembentukan bayangan pada mata diilustrasikan pada Gambar 1(b).


Gambar 2. Pada mata miopi, bayangan benda jauh jatuh di depan retina.
Mata memiliki daya akomodasi, yakni kemampuan untuk mengubahubah jarak fokus lensa mata sehingga bayangan benda yang dilihat selalu jatuh tepat di retina. Jarak fokus lensa mata diubah dengan cara mengatur ketebalannya (menipis atau menebal) yang dilakukan oleh otot siliar. Daya akomodasi ini memungkinkan mata dapat melihat dengan jelas setiap benda yang dilihatnya, meskipun jaraknya berbeda-beda di depan mata.

Akan tetapi, meskipun memiliki daya akomodasi, mata memiliki keterbatasan jangkauan pandang. Mata tidak dapat melihat benda yang terlalu dekat atau terlalu jauh. Sebagai contoh, mampukah Anda melihat partikel debu yang masuk/menempel pada kornea mata Anda? Atau sebaliknya, mampukah Anda melihat dengan jelas benda yang sangat jauh sekali? Tentu tidak, bukan? Jarak titik terdekat dari mata yang masih dapat dilihat dengan jelas disebut titik dekat, sedangkan jarak titik terjauh dari mata yang masih dapat dilihat dengan jelas disebut titik jauh. Ketika mata melihat pada titik dekatnya, mata dalam keadaan berakomodasi maksimum dan ketika mata melihat pada titik jauhnya, mata dalam keadaan tanpa akomodasi.

Berdasarkan jangkauan pandang ini, mata dibedakan menjadi mata normal (emetropi) dan mata cacat. Mata normal memiliki jangkauan pandang dari 25 cm sampai takhingga. Dengan kata lain, titik dekat mata normal adalah 25 cm, sedangkan titik jauhnya takhingga (jauh sekali). Mata yang jangkauan pandangnya tidak sama dengan jangkauan pandang mata normal disebut mata cacat, yang terdiri dari miopi, hipermetropi, dan presbiopi.

Miopi atau rabun jauh adalah mata yang hanya dapat melihat dengan jelas benda-benda dekat. Mata miopi memiliki titik dekat lebih dekat dari 25 cm dan titik jauh terbatas pada jarak tertentu. Miopi biasanya disebabkan oleh bola mata yang terlalu lonjong, bahkan kadang-kadang lengkungan korneanya terlalu besar. Pada mata miopi, bayangan benda jauh jatuh di depan retina, seperti diilustrasikan pada Gambar 2. Akibatnya, bayangan benda jauh akan tampak kabur.

Hipermetropi atau rabun dekat adalah mata yang tidak dapat melihat benda-benda dekat dengan jelas. Mata hipermetropi memiliki titik dekat lebih jauh dari 25 cm dan titik jauhnya takhingga. Meskipun dapat melihat dengan jelas benda-benda jauh, titik dekat yang lebih besar dari 25 cm membuat mata hipermetropi mengalami kesulitan untuk membaca pada jarak baca normal. Cacat mata ini disebabkan oleh bola mata yang terlalu memipih atau lengkungan korneanya kurang. Ketika mata hipermetropi digunakan untuk melihat benda-benda dekat, bayangan benda-benda ini akan jatuh di belakang retina, seperti diilustrasikan pada Gambar 3. Akibatnya, bayangan benda dekat menjadi terlihat kabur.


Gambar 3. Pada mata hipermetropi, bayangan benda dekat jatuh di belakang retina..
Presbiopi memiliki titik dekat lebih jauh dari 25 cm dan titik jauh terbatas. Dengan demikian, penderita presbiopi tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda jauh dan juga tidak dapat membaca dengan jelas pada jarak baca normal. Umumnya, presbiopi terjadi karena faktor usia (tua) sehingga otot siliarnya tidak mampu membuat lensa mata berakomodasi normal seperti ketika ia masih muda. Selain ketiga jenis cacat mata tersebut, ada lagi yang disebut astigmatisma. Pada penderita astigmatisma, benda titik akan terlihat sebagai sebuah garis dan kabur, seperti diilustrasikan pada Gambar 4. Hal ini terjadi karena lensa matanya tidak berbentuk bola, melainkan berbentuk silinder.


Gambar 4.Pada mata astigmatisma, benda titik akan terlihat sebagai sebuah garis dan kabur.
2. Kacamata


Kacamata merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Kacamata terdiri dari lensa cekung atau lensa cembung, dan frame atau kerangka tempat lensa berada, seperti yang dapat Anda lihat pada Gambar 5. Fungsi dari kacamata adalah mengatur supaya bayangan benda yang tidak dapat dilihat dengan jelas oleh mata menjadi jatuh di titik dekat atau di titik jauh mata, bergantung pada jenis cacat matanya. Di SMP, Anda telah mempelajari bahwa jika sebuah benda berada di depan sebuah lensa, bayangan akan dibentuk oleh lensa tersebut. Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa, bergantung pada letak benda dan jarak fokus lensa.

Gambar 5. Kacamata dapat membantu orang yang cacat mata.
Hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
             (1-1)

dengan :

S = jarak benda ke lensa (m),
S' = jarak bayangan ke lensa (m), dan
f = jarak fokus lensa (m).

Selain itu, Anda juga pernah mempelajari kekuatan atau daya lensa. Kekuatan atau daya lensa adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar yang datang sejajar dengan lensa. Hubungan antara daya lensa dan kekuatan lensa memenuhi persamaan :

P = 1 / f        (1-2)

dengan :

P = kekuatan atau daya lensa (dioptri), dan
f = jarak fokus lensa (m).

a. Kacamata Berlensa Cekung untuk Miopi

Seperti telah dibahas sebelumnya, mata miopi tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang jauh atau titik jauhnya terbatas pada jarak tertentu. Lensa kacamata yang digunakan penderita miopi harus membentuk bayangan benda-benda jauh (S ~ ) tepat di titik jauh mata atau S' = –PR, dengan PR singkatan dari punctum remotum, yang artinya titik jauh. Tanda negatif pada S' diberikan karena bayangan yang dibentuk lensa kacamata berada di depan lensa tersebut atau bersifat maya. Jika nilai S dan S' tersebut Anda masukkan ke dalam Persamaan (1–1), diperoleh :
   (1-3)

Persamaan (1–3) menunjukkan bahwa jarak fokus lensa kacamata adalah negatif dari titik jauh mata miopi. Tanda negatif menunjukkan bahwa keterbatasan pandang mata miopi perlu diatasi oleh kacamata berlensa\negatif (cekung atau divergen).


Gambar 6. Bayangan benda jauh yang dibentuk lensa untuk miopi harus jatuh di titik jauh mata.
Jika Persamaan (1–3) dimasukkan ke dalam Persamaan (1–2), diperoleh :
          (1-4)

dengan PR dinyatakan dalam satuan m (meter) dan P dalam dioptri.

Contoh Soal 1 :

Seseorang hanya mampu melihat benda dengan jelas paling jauh pada jarak 2 m dari matanya. Berapakah kekuatan lensa kacamata yang diperlukannya?

Kunci Jawaban :

Diketahui: titik jauh PR = 2 m, maka sesuai dengan Persamaan (6–4), kekuatan lensa kacamatanya adalah :


b. Kacamata Berlensa Cembung untuk Hipermetropi

Karena hipermetropi tidak dapat melihat benda-benda dekat dengan jelas, lensa kacamata yang digunakannya haruslah lensa yang dapat membentuk bayangan benda-benda dekat tepat di titik dekat matanya. Benda-benda dekat yang dimaksud yang memiliki jarak 25 cm di depan mata. Oleh karena itu, lensa kacamata harus membentuk bayangan benda pada jarak S = 25 cm tepat di titik dekat (PP, punctum proximum) atau S' = –PP. Kembali tanda negatif diberikan pada S' karena bayangannya bersifat maya atau di depan lensa.

Jika nilai S dan S' ini dimasukkan ke dalam Persamaan (1–1) dan (1–2), diperoleh :

dengan PP dinyatakan dalam satuan meter (m) dan P dalam dioptri. Karena PP > 0,25 m, kekuatan lensa P akan selalu positif. Hal ini menunjukkan bahwa seseorang yang bermata hipermetropi perlu ditolong oleh kacamata berlensa positif (cembung atau konvergen).

Jelajah Fisika :

Kacamata

Kacamata telah digunakan selama hampir 700 tahun. Kacamata yang paling dini memiliki sepasang lensa cembung dan dipakai oleh orang-orang yang menderita presbiopi atau rabun mata yang menyebabkan penderitanya tidak dapat melihat benda dengan jelas. Pada tahun 1784, Benjamin Franklin menciptakan kacamata bifokal yang lensalensanya terdiri atas dua bagian dan masing-masing memiliki jarak fokal yang berbeda. (Sumber: Jendela Iptek, 1997)

Contoh Soal 2 :

Seseorang menggunakan kacamata berkekuatan +2 dioptri agar dapat membaca seperti orang bermata normal. Berapa jauhkah letak benda terdekat ke matanya yang masih dapat dilihatnya dengan jelas?

Kunci Jawaban :

Letak benda terdekat ke mata yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata tidak lain adalah titik dekat atau punctum proximum (PP). Ambil jarak baca orang bermata normal 25 cm. Oleh karena orang tersebut menggunakan lensa positif atau lensa  cembung maka sesuai dengan Persamaan (1–5), diperoleh :

sehingga diperoleh titik dekat mata orang tersebut adalah PP = ½ m = 50 cm.

c. Kacamata untuk Presbiopi dan Astigmatisma

Penderita presbiopi merupakan gabungan dari miopi dan hipermetropi. Oleh karena itu, kaca mata yang digunakannya haruslah berlensa rangkap atau bifokal, yakni lensa cekung pada bagian atas untuk melihat benda jauh dan lensa cembung pada bagian bawah untuk melihat benda-benda dekat. Sementara itu, astigmatisma dapat diatasi dengan menggunakan lensa silindris.

d. Lensa Kontak

Lensa kontak atau contact lens juga dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Pada dasarnya lensa kontak adalah kacamata juga, hanya tidak menggunakan rangka, melainkan ditempelkan langsung ke kornea mata.

B. Kamera


Kamera merupakan alat optik yang menyerupai mata. Elemen-elemen dasar lensa adalah sebuah lensa cembung, celah diafragma, dan film (pelat sensitif). Lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan benda, celah diafragma berfungsi untuk mengatur intensitas cahaya yang masuk, dan film berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk lensa. Film terbuat dari bahan yang mengandung zat kimia yang sensitif terhadap cahaya (berubah ketika cahaya mengenai bahan tersebut). Pada mata, ketiga elemen dasar ini menyerupai lensa mata (lensa cembung), iris (celah diafragma), dan retina (film).

Prinsip kerja kamera secara umum sebagai berikut. Objek yang hendak difoto harus berada di depan lensa. Ketika diafragma dibuka, cahaya yang melewati objek masuk melalui celah diafragma menuju lensa mata. Lensa mata akan membentuk bayangan benda. Supaya bayangan benda tepat jatuh pada film dengan jelas maka letak lensa harus digeser-geser mendekati atau menjauhi film. Mengeser-geser lensa pada kamera, seperti mengatur jarak fokus lensa pada mata (akomodasi). Diagram pembentukan bayangan pada kamera ditunjukkan pada Gambar 7.


Gambar 7. Diagram pembentukan bayangan pada kamera.
Contoh Soal 3 :

Jarak fokus lensa sebuah kamera adalah 50 mm. Kamera tersebut diatur untuk memfokuskan bayangan benda pada jauh tak terhingga. Berapa jauh lensa kamera harus digeser agar dapat memfokuskan bayangan benda yang terletak pada jarak 2,5 m?

Kunci Jawaban :

Ketika digunakan untuk memfokuskan benda yang letaknya jauh di tak terhingga, bayangan benda tersebut akan tepat berada di titik fokus lensa. Dengan kata lain, s' = f = 50 mm. Ketika jarak benda ke lensa, s = 2,5 m = 2.500 mm, bayangannya :




sehingga diperoleh :

Dengan demikian, lensa harus digeser sejauh 51,02 mm – 50 mm = 1,02 mm.

C. Lup


Lup atau kaca pembesar (atau sebagian orang menyebutnya suryakanta) adalah lensa cembung yang difungsikan untuk melihat benda-benda kecil sehingga tampak lebih jelas dan besar, seperti tampak pada Gambar 8.


Gambar 8. Lup digunakan untuk melihat objek-objek kecil agar tampak besar dan jelas.
Penggunaan lup sebagai kaca pembesar bermula dari kenyataan bahwa objek yang ukurannya sama akan terlihat berbeda oleh mata ketika jaraknya ke mata berbeda. Semakin dekat ke mata, semakin besar objek tersebut dapat dilihat. Sebaliknya, semakin jauh ke mata, semakin kecil objek tersebut dapat dilihat. Sebagai contoh, sebuah pensil ketika dilihat pada jarak 25 cm akan tampak dua kali lebih besar daripada ketika dilihat pada jarak 50 cm. Hal ini terjadi karena sudut pandang mata terhadap objek yang berada pada jarak 25 cm dua kali dari objek yang berjarak 50 cm.

Meskipun jarak terdekat objek yang masih dapat dilihat dengan jelas adalah 25 cm (untuk mata normal), lup memungkinkan Anda untuk menempatkan objek lebih dekat dari 25 cm, bahkan harus lebih kecil daripada jarak fokus lup. Hal ini karena ketika Anda mengamati objek dengan menggunakan lup, yang Anda lihat adalah bayangan objek, bukan objek tersebut. Ketika objek lebih dekat ke mata, sudut pandangan mata akan menjadi lebih besar sehingga objek terlihat lebih besar. Perbandingan sudut pandangan mata ketika menggunakan lup dan sudut pandangan mata ketika tidak menggunakan lup disebut perbesaran sudut lup.

Untuk menentukan perbesaran sudut lup, perhatikan Gambar 9. Sudut pandangan mata ketika objek yang dilihat berada pada jarak Sn, yakni titik dekat mata, diperlihatkan pada Gambar 9(a), sedangkan sudut pandangan mata ketika menggunakan lup diperlihatkan pada Gambar 9(b).


Gambar 9. Menentukan perbesaran lup (a) sudut pandang mata tanpa menggunakan lup. (b) saat menggunakan lup.

D. Mikroskop


Sebuah mikroskop terdiri atas susunan dua buah lensa positif. Lensa yang berhadapan langsung dengan objek yang diamati disebut lensa objektif. Sementara itu, lensa tempat mata mengamati bayangan disebut lensa okuler. Fungsi lensa okuler ini sama dengan lup. Salah satu bentuk sebuah mikroskop diperlihatkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Mikroskop digunakan dalam melihat benda-benda kecil yang sulit dilihat oleh mata.
Fungsi mikroskop mirip dengan lup, yakni untuk melihat objek-objek kecil. Akan tetapi, mikroskop dapat digunakan untuk melihat objek yang jauh lebih kecil lagi karena perbesaran yang dihasilkannya lebih berlipat ganda dibandingkan dengan lup. Pada mikroskop, objek yang akan diamati harus diletakkan di depan lensa objektif pada jarak antara fob dan 2fob sehingga bayangannya akan terbentuk pada jarak lebih besar dari 2fob di belakang lensa objektif dengan sifat nyata dan terbalik. Bayangan pada lensa objektif dipandang sebagai objek oleh lensa okuler dan terbentuklah bayangan pada lensa okuler. Agar bayangan pada lensa okuler dapat dilihat atau diamati oleh mata, bayangan ini harus berada di depan lensa okuler dan bersifat maya. Hal ini dapat terjadi jika bayangan pada lensa objektif jatuh pada jarak kurang dari fok dari lensa okuler. Proses terbentuknya bayangan pada mikroskop, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 11. Pada Gambar 11 terlihat bahwa bayangan akhir yang dibentuk oleh mikroskop bersifat maya, terbalik, dan diperbesar.

Gambar 11. Diagram pembentukan bayangan pada mikroskop.
Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler menentukan panjang pendeknya sebuah mikroskop. Seperti dapat Anda lihat pada Gambar 11, panjang mikroskop atau jarak antara lensa objektif dan lensa okuler sama dengan jarak bayangan objektif ke lensa objektif ditambah jarak bayangan objektif tadi ke lensa okuler atau secara matematis dituliskan :
                (1-10)

dengan :

d = panjang mikroskop,
S'ob = jarak bayangan lensa objektif ke lensa objektif, dan
Sok = jarak bayangan objektif ke lensa okuler.

Perbesaran total yang dihasilkan mikroskop merupakan perkalian antara perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif dan perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler. Secara matematis, perbesaran total yang dihasilkan mikroskop ditulis sebagai berikut.
                   (1-11)

dengan :

M = perbesaran total yang dihasilkan mikroskop,
Mob = perbesaran yang dihasilkan lensa objektif, dan
Mok = perbesaran sudut yang dihasilkan lensa okuler.

Perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif memenuhi :
                                (1-12)

sedangkan perbesaran sudut yang dihasilkan lensa okuler mirip dengan perbesaran sudut lup, yakni, untuk pengamatan tanpa akomodasi :
                     (1-15)
dan untuk pengamatan dengan berakomodasi maksimum :
                  (1-14)
dengan fok = panjang fokus lensa okuler.

Contoh Soal 5 :

Sebuah mikroskop memiliki panjang tabung 21,4 cm, fokus objektif 4 mm, fokus okuler 5 mm. Untuk mendapatkan bayangan yang jelas dengan mata tanpa akomodasi maka terhadap objektif benda harus berada pada jarak ... cm.

a. 40
b. 41,4
c. 42,4
d. 44,4
e. 46,4

Kunci Jawaban :

Diketahui:
Fok = 5 mm,
Fob = 4 mm, dan
l = 21,4 cm.


Perbesaran bayangan bagi lensa okuler untuk mata berakomodasi adalah :


dengan PP = punctum pro imum, yakni titik dekat mata = 25 cm. Benda harus berjarak 25 cm dari okuler dan (25+21,4) cm = 46,4 cm.

Jawab: e

Contoh Soal 6 :

Sebuah mikroskop memiliki jarak fokus lensa objektif dan lensa okuler masingmasing 10 mm dan 5 cm. Sebuah benda ditempatkan 11 mm di depan lensa objektif. Tentukan perbesaran mikroskop pada pengamatan: (a) tanpa akomodasi, (b) berakomodasi maksimum, dan (c) berakomodasi pada jarak 50 cm.

Kunci Jawaban :

Diketahui: fob = 10 mm, fok = 5 cm, Sob = 11 mm, dan Sn = 25 cm
Jarak bayangan oleh lensa objektif :


sehingga diperoleh S'ob = 110 mm. Dengan demikian, perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif adalah:


Selanjutnya, perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler

• pada pengamatan tanpa akomodasi


• pada pengamatan dengan berakomodasi maksimum


• pada pengamatan dengan berakomodasi pada jarak 50 cm, yakni S'ok = 50 cm,

sehingga [lihat kembali Persamaan (1–7)]



Dengan demikian, perbesaran total mikroskop

(a) pada pengamatan tanpa akomodasi,

M = Mob × Mok = 10 × 5 = 50 kali

(b) pada pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum,

M = Mob × Mok = 10 × 6 = 60 kali

(c) pada pengamatan dengan berakomodasi pada jarak 50 cm,

M = Mob × Mok = 10 × 5,5 = 55 kali

E. Teropong


Anda tentu pernah melihat bintang. Pada malam hari, terutama ketika sinar bulan tidak terlalu terang, bintang-bintang di langit akan terlihat sangat banyak. Akan tetapi bintang-bintang tersebut terlihat sangat kecil, meskipun aslinya sangat besar, bahkan mungkin lebih besar dari bulan yang Anda lihat. Lalu, apa yang digunakan untuk mengamati benda-benda tersebut agar tampak jelas dan dekat?

Teropong atau teleskop merupakan alat optik yang digunakan untuk melihat objek-objek yang sangat jauh agar tampak lebih dekat dan jelas. Benda-benda langit, seperti bulan, planet, dan bintang dapat diamati dengan bantuan teropong. Dengan adanya teropong, banyak hal-hal yang berkaitan dengan luar angkasa telah ditemukan. Bagaimana proses terlihatnya bintang menggunakan teropong? Dan tahukah Anda jenis-jenis teropong yang digunakan untuk melihat benda jauh?

Gambar 12. Teropong.
Secara umum ada dua jenis teropong, yaitu teropong bias dan teropong pantul. Perbedaan antara keduanya terletak pada objektifnya. Pada teropong bias, objektifnya menggunakan lensa, yakni lensa objektif, sedangkan pada teropong pantul objektifnya menggunakan cermin.

1. Teropong Bintang


Teropong bintang menggunakan dua lensa cembung, masing-masing sebagai lensa objektif dan lensa okuler dengan jarak fokus objektif lebih besar daripada jarak fokus okuler ( fob > fok).  Diagram sinar pembentukan bayangan pada teropong untuk mata tak terakomodasi sebagai berikut:

Gambar 13. Pembentukan bayangan menggunakan teropong bintang.
Perbesaran sudut dan panjang teropong bintang memenuhi persamaan-persamaan sebagai berikut:

(1) Untuk mata tak terakomodasi
           (1-15)
(2) Untuk mata berakomodasi maksimum (S'ok = –Sn)
          (1-16)

Contoh Soal 7 :

Sebuah teropong bintang memiliki lensa objektif dengan jarak fokus 150 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 30 cm. Teropong bintang tersebut dipakai untuk melihat benda-benda langit dengan mata tak berakomodasi. Tentukanlah (a) perbesaran teropong dan (b) panjang teropong.

Kunci Jawaban :

Diketahui: jarak fokus objektif fob = 150 cm dan jarak fokus okuler fok = 30 cm.
a. Perbesaran teropong untuk mata tak berakomodasi

b. Panjang teropong untuk mata tak berakomodasi

d = fob + fok = 150 + 30 = 180 cm

Contoh Soal 8 :

Teropong bintang memiliki perbesaran anguler 10 kali. Jika jarak titik api objektifnya 50 cm, panjang teropong adalah ....

a. 5 cm
b. 32 cm
c. 45 cm
d. 50 cm
e. 55 cm

Kunci Jawaban :

Diketahui:
M = 10 kali, dan
Fob = 50 cm


fok = 5 cm

Panjang teropong
ok + ob = (50 cm + 5 cm) = 55 cm

Jawab: e

2. Teropong Bumi


Teropong bumi menggunakan tiga jenis lensa cembung. Lensa yang berada di antara lensa objektif dan lensa okuler berfungsi sebagai lensa pembalik, yakni untuk pembalik bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif. Diagram sinar pembentukan bayangan pada teropong bumi mata tak berakomodasi sebagai berikut:

Gambar 14. Pembentukan bayangan menggunakan teropong Bumi.
Perbesaran dan panjang teropong bumi untuk mata tak berakomodasi berturut-turut memenuhi persamaan:
             (1-17)

dengan fp = jarak fokus lensa pembalik.

Contoh Soal 9 :

Teropong bumi dengan jarak fokus lensa objektif 40 cm, jarak fokus lensa pembalik 5 cm, dan jarak fokus lensa okulernya 10 cm. Supaya mata melihat bayangan tanpa akomodasi, berapakah jarak antara lensa objektif dan lensa okuler teropong tersebut?

Kunci Jawaban :

d = fob + fok + 4fp = 40 cm + 10 cm + 4(5 cm) = 70 cm

3. Teropong Panggung


Teropong panggung atau teropong Galileo menggunakan sebuah lensa cembung sebagai objektif dan sebuah lensa cekung sebagai okuler. Diagram sinar pembentukan bayangan pada teropong panggung sebagai berikut:

Gambar 15. Pembentukan bayangan pada teropong panggung.
Perbesaran dan panjang teropong panggung untuk mata tak berakomodasi berturut-turut memenuhi persamaan :

         (1-18)

Oleh karena lensa okulernya adalah lensa cekung maka fok bertanda negatif.

Contoh Soal 10 :

Sebuah teropong panggung dipakai untuk melihat bintang yang menghasilkan perbesaran 6 kali. Jarak lensa objektif dan okulernya 30 cm. Teropong tersebut digunakan dengan mata tak berakomodasi. Tentukanlah jarak fokus lensa okulernya.

Kunci Jawaban :

M = 6 kali dan d = 30 cm. Misalkan, fok = -a (lensa cekungnya)

d = fob + fok →30 = 6a – a = 5a →a = 6 cm → fok = –6 cm

Dengan demikian, jarak fokus lensa okulernya adalah 6 cm.

4. Teropong Pantul


Teropong pantul tersusun atas beberapa cermin dan lensa. Teropong jenis ini menggunakan cermin cekung besar sebagai objektif untuk memantulkan cahaya, cermin datar kecil yang diletakkan sedikit di depan titik fokus cermin cekung F, dan sebuah lensa cembung yang berfungsi sebagai okuler.

Gambar 16. Pembentukan bayangan pada teropong pantul.
Rangkuman :

1. Bagian-bagian mata iris, pupil, lensa, kornea, aqueous humor, dan retina.

2. Cacat mata di antaranya emetropi (mata normal), miopi (rabun jauh), hipermetropi (rabun dekat), presbiopi (rabun tua), dan astigmatisme.

3. Kacamata merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata.

4. Rumus kacamata berlensa cekung untuk miopi

f = −PR

5. Rumus kacamata berlensa cembung untuk hipermetropi :

6. Kamera merupakan alat optik yang menyerupai mata. Elemen-elemen dasar lensa adalah sebuah lensa cembung, celah diafragma, dan film (pelat sensitif).

7. Lup atau kaca pembesar (atau sebagian orang menyebutnya suryakanta) adalah lensa cembung yang difungsikan untuk melihat benda-benda kecil sehingga tampak lebih jelas dan besar.

8. Rumus perbesaran sudut lup untuk mata tanpa akomodasi

9. Rumus perbesaran sudut ketika mata berakomodasi maksimum

10. Mikroskop memiliki dua buah lensa, yaitu lensa objektif dan lensa okuler.

11. Rumus panjang mikroskop

d = S’ob + Sok

12. Rumus perbesaran mikroskop

M = Mob × Mok

13. Teropong atau teleskop merupakan alat optik yang digunakan untuk melihat objek-objek yang sangat jauh agar tampak lebih dekat dan lebih jelas.

14. Secara umum ada dua jenis teropong, yaitu teropong bias dan teropong pantul. Perbedaan antara keduanya terletak pada objektifnya. Pada teropong bias, objektifnya menggunakan lensa, yakni lensa objektif, sedangkan pada teropong pantul objektifnya menggunakan cermin

SUMBER 2

A. Pengertian

Alat optik merupakan alat yang bekerja berdasarkan prinsip cahaya. Alat optik membuat hidup manusia lebih mudah dan berarti. Anda dapat menikmati keindahan alam semesta, mengabadikan saat-saat terindah pada lembaran foto, atau bahkan bisa membuat sehelai rambut di kepala menjadi terlihat sebesar lengan.

B. Macam-Macam Alat Optik

     1. Mata

Setiap manusia memiliki alat optik tercanggih yang pernah ada, yaitu mata. Mata merupakan bagian dari pancaindra yang berfungsi untuk melihat. Mata membantu kita menikmati keindahan alam, melihat teman-teman, mengamati benda-benda di sekeliling, dan masih banyak lagi yang dapat kita nikmati melalui mata. Coba bayangkan bila manusia tidak mempunyai mata atau mata kita buta, tentu dunia ini terlihat gelap gulita.


Bagian-Bagian Mata

Apabila diamati, ternyata mata terdiri atas beberapa bagian yang masing-masing mempunyai fungsi berbeda-beda tetapi saling mendukung. Bagian-bagian mata yang penting tersebut, antara lain, kornea, pupil, iris, aquaeus humour, otot akomodasi, lensa mata, retina, vitreous humour, bintik kuning, bintik buta, dan saraf mata.

• Kornea. Kornea merupakan bagian luar mata yang tipis, lunak, dan transparan. Kornea berfungsi menerima dan meneruskan cahaya yang masuk pada mata, serta melindungi bagian mata yang sensitif di bawahnya.

• Pupil. Pupil merupakan celah sempit berbentuk lingkaran dan berfungsi agar cahaya dapat masuk ke dalam mata.

• Iris. Iris adalah selaput berwarna hitam, biru, atau coklat yang berfungsi untuk mengatur besar kecilnya pupil. Warna inilah yang Anda lihat sebagai warna mata seseorang.

• Aquaeus Humour. Aquaeus humour merupakan cairan di depan lensa mata untuk membiaskan cahaya ke dalam mata.

• Otot Akomodasi. Otot akomodasi adalah otot yang menempel pada lensa mata dan berfungsi untuk mengatur tebal dan tipisnya lensa mata.

• Lensa Mata. Lensa mata berbentuk cembung, berserat, elastis, dan bening. Lensa ini berfungsi untuk membiaskan cahaya dari benda supaya terbentuk bayangan pada retina.

• Retina. Retina adalah bagian belakang mata yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya bayangan.

• Vitreous Humour. Vitreous humour adalah cairan di dalam bola mata yang berfungsi untuk meneruskan cahaya dari lensa ke retina.

• Bintik Kuning. Bintik kuning adalah bagian dari retina yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya bayangan yang jelas.

• Bintik Buta. Bintik buta adalah bagian dari retina yang apabila bayangan jatuh pada bagian ini, maka bayangan tampak tidak jelas atau kabur.

• Saraf Mata. Saraf mata befungsi untuk meneruskan rangsangan bayangan dari retina menuju ke otak.

Proses terlihatnya benda oleh mata yaitu benda yang berada di depan mata memantulkan cahaya. Cahaya tersebut masuk ke mata melalui pupil yang kemudian akan dibiaskan oleh lensa mata sehingga terbentuk bayangan pada retina. Oleh saraf, bayangan tadi diteruskan ke pusat saraf (otak), sehingga Anda terkesan melihat benda.



Pembentukan Bayangan

a. Daya Akomodasi Mata

Bola mata Anda bentuknya tetap, sehingga jarak lensa mata ke retina juga tetap. Hal ini berarti jarak bayangan yang dibentuk lensa mata selalu tetap, padahal jarak benda yang kita lihat berbeda. Bagaimana supaya kita tetap dapat melihat benda dengan jarak bayangan yang terbentuk tetap, meskipun jarak benda yang dilihat berubah? Tentu kita harus mengubah jarak fokus lensa mata, dengan cara mengubah kecembungan lensa mata. Hal inilah yang menyebabkan kita bisa melihat benda yang memiliki jarak berbeda tanpa mengalami kesulitan. Kemampuan ini merupakan karunia Tuhan yang sampai sekarang manusia belum bisa menirunya.

Lensa mata dapat mencembung atau pun memipih secara otomatis karena adanya otot akomodasi (otot siliar). Untuk melihat benda yang letaknya dekat, otot siliar menegang sehingga lensa mata mencembung dan sebaliknya untuk melihat benda yang letaknya jauh, otot siliar mengendur (rileks), sehingga lensa mata memipih. Kemampuan otot mata untuk menebalkan atau memipihkan lensa mata disebut daya akomodasi mata.





Agar benda/objek dapat terlihat jelas, objek harus terletak pada daerah penglihatan mata, yaitu antara titik dekat dan titik jauh mata. Titik dekat (punctum proximum = pp) adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata (± 25 cm). Pada titik dekat ini lensa mata akan mencembung maksimal. Titik jauh (punctum remotum = pr) adalah titik terjauh yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata, jaraknya tak terhingga. Pada titik jauh ini, lensa mata akan memipih maksimal.

b. Cacat Mata

Tidak semua mata manusia dapat membentuk bayangan tepat pada retina, ada mata yang mengalami anomali. Hal ini dapat terjadi karena daya akomodasi mata sudah berkurang sehingga titik jauh atau titik dekat mata sudah bergeser. Keadaan mata yang demikian disebut cacat mata.


Cacat mata yang diderita seseorang dapat disebabkan oleh kerja mata (kebiasaan mata) yang berlebihan atau cacat sejak lahir.

     1) Miopi (Rabun Jauh)

Miopi adalah kondisi mata yang tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang letaknya jauh. Penderita miopi titik jauhnya lebih dekat daripada tak terhingga (titik jauh < ~) dan titik dekatnya kurang dari 25 cm. Hal ini terjadi karena lensa mata tidak dapat dipipihkan sebagaimana mestinya sehingga bayangan dari benda yang letaknya jauh akan jatuh di depan retina. Untuk dapat melihat benda-benda yang letaknya jauh agar nampak jelas, penderita miopi ditolong dengan kaca mata berlensa cekung (negatif).


Miopi dapat terjadi karena mata terlalu sering/terbiasa melihat benda yang dekat. Cacat mata ini sering dialami tukang jam, tukang las, operator komputer, dan sebagainya.

     2) Hipermetropi (Rabun Dekat)

Hipermetropi adalah cacat mata dimana mata tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang letaknya dekat. Titik dekatnya lebih jauh daripada titik dekat mata normal (titik dekat > 25 cm).

Penderita hipermetropi hanya dapat melihat dengan jelas benda-benda yang letaknya jauh  sehingga cacat mata ini sering disebut mata terang jauh. Hipermetropi disebabkan lensa mata terlalu pipih dan sulit dicembungkan sehingga bila melihat benda-benda yang letaknya dekat, bayangannya jatuh di belakang retina. Supaya dapat melihat benda-benda yang letaknya dekat dengan jelas, penderita hipermetropi ditolong dengan kaca mata berlensa cembung (positif).


Hipermetropi dapat terjadi karena mata terlalu sering/terbiasa melihat benda-benda yang jauh. Cacat mata ini sering dialami oleh orang-orang yang bekerja sebagai sopir, nahkoda, pilot, masinis, dan sebagainya.

     3) Presbiopi (Mata Tua)

Orang-orang yang sudah tua, biasanya daya akomodasinya sudah berkurang. Pada mata presbiopi, titik dekatnya lebih jauh daripada titik dekat mata normal (titik dekat > 25 cm) dan titik jauhnya lebih dekat daripada titik jauh mata normal (titik jauh < ~). Oleh karena itu, penderita presbiopi tidak dapat melihat benda-benda yang letaknya dekat maupun jauh.


Untuk dapat melihat jauh dengan jelas dan untuk membaca pada jarak normal, penderita presbiopi dapat ditolong dengan kaca mata berlensa rangkap (kacamata bifokal). Kacamata bifokal adalah kaca mata yang terdiri atas dua lensa, yaitu lensa cekung dan lensa cembung. Lensa cekung berfungsi untuk melihat benda jauh dan lensa cembung untuk melihat benda dekat/membaca.

     4) Astigmatisma


Astigmatisma adalah cacat mata dimana kelengkungan selaput bening atau lensa mata tidak merata sehingga berkas sinar yang mengenai mata tidak dapat terpusat dengan sempurna. Cacat mata astigmatisma tidak dapat membedakan garis-garis tegak dengan garis-garis mendatar secara bersama-sama. Cacat mata ini dapat ditolong dengan kaca mata berlensa silinder.

c. Tipuan Mata


Selain memiliki banyak keunggulan, mata manusia juga memiliki beberapa keterbatasan. Oleh karena itu, dalam pengamatan dan pengukuran, mata tidak selalu memberikan hal-hal yang benar. Perhatikan gambar berikut!





2. LUP

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 berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.

Pada saat mata belum menggunakan lup, benda tampak jelas bila diletakkan pada titik dekat pengamat (s = sn) sehingga mata melihat benda dengan sudut pandang α . 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 β , maka mata pengamat berakomodasi maksimum.




Menggunakan lup untuk mengamati benda dengan mata berakomodasi maksimum cepat menimbulkan lelah. Oleh karena itu, pengamatan dengan menggunakan lup sebaiknya dilakukan dengan mata tak berakomodasi (mata dalam keadaan rileks).

Pada kehidupan sehari-hari, lup biasanya digunakan oleh tukang arloji, pedagang kain, pedagang intan, polisi, dan sebagainya.

3. KAMERA

Kamera adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan bayangan fotografi pada film negatif. Pernahkah Anda menggunakan kamera? Biasanya Anda menggunakan kamera untuk mengabadikan kejadian-kejadian penting.

Kamera terdiri atas beberapa bagian, antara lain, sebagai berikut :

• Lensa cembung, berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk sehingga terbentuk bayangan yang nyata, terbalik, dan diperkecil.

• Diafragma, adalah lubang kecil yang dapat diatur lebarnya dan berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk melalui lensa.

• Apertur, berfungsi untuk mengatur besar-kecilnya diafragma.

• Pelat film, berfungsi sebagai tempat bayangan dan menghasilkan gambar negatif, yaitu gambar yang berwarna tidak sama dengan aslinya, tembus cahaya.





Bagian dalam Kamera

Dalam kamera terdapat lensa cembung yang berfungsi sebagai pembentuk bayangan. Jika sebuah benda diletakkan di ruang tiga sebuah lensa cembung akan terbentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil. Antara kamera dan mata manusia terdapat persamaannya, yaitu benda yang diambil oleh kamera dan benda yang dilihat mata manusia berada di ruang tiga dan lensa kamera atau lensa mata. Sehingga terbentuk bayangan yang sifatnya nyata, terbalik, dan diperkecil.

Pada kamera bayangan ini diusahakan jatuh tepat di plat film yang mempunyai sifat sangat peka terhadap cahaya. Jika plat film yang peka cahaya ini dikenai cahaya maka plat film mengalami perubahan kimia sesuai dengan cahaya dan benda di depan kamera. Plat ini masih peka cahaya, agar plat film ini menjadi tidak peka terhadap cahaya dalam studio perlu dicuci atau dimasukkan ke dalam larutan kimia tertentu. Setelah plat film dicuci atau dimasukkan ke dalam larutan kimia tadi, plat film menjadi tidak pekat terhadap cahaya dan terlihat gambar pada plat film yang disebut gambar negatif (negatif film). Untuk memperoleh gambar yang sesuai dengan gambar semula yang diambil di depan kamera, film negatif ini kemudian dicetak pada kertas film (biasanya kertas film warnanya putih). Gambar pada kertas film merupakan gambar dan benda yang diambil di depan kamera tersebut dan disebut gambar positif. Gambar positif sangat tergantung pada proses pembentukan bayangan pada plat film ini, jika bayangan terjadi pada plat film ini kabur atau kurang jelas menyebabkan hasil cetakannya nanti juga kabur atau tidak jelas.

Untuk memperoleh hasil pemotretan yang bagus, lensa dapat Anda geser maju mundur sampai terbentuk bayangan paling jelas dengan jarak yang tepat, kemudian Anda tekan tombol shutter.

Pelat film menggunakan pelat seluloid yang dilapisi dengan gelatin dan perak bromida untuk menghasilkan negatifnya. Setelah dicuci, negatif tersebut dipakai untuk menghasilkan gambar positif (gambar asli) pada kertas foto. Kertas foto merupakan kertas yang ditutup dengan lapisan tipis kolodium yang dicampuri dengan perak klorida. Gambar yang ditimbulkan pada bidang transparan disebut gambar diapositif.

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 lensa objektif dan lensa yang dekat dengan pengamat disebut lensa okuler. Mikroskop yang memiliki dua lensa disebut mikroskop cahaya lensa ganda.


Artikel Terkait : Pengertian, Fungsidan Bagian Mikroskop

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 ( fobj < s < 2 fobj ). Hal ini menyebabkan bayangan yang terbentuk bersifat nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa objektif merupakan benda bagi lensa okuler.

Untuk memperoleh bayangan yang jelas, Anda dapat menggeser lensa okuler dengan memutar tombol pengatur. Supaya bayangan terlihat terang, di bawah objek diletakkan sebuah cermin cekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya dan diarahkan pada objek. Ada dua cara dalam menggunakan mikroskop, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tak berakomodasi.

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk pada mikroskop sebagai berikut.

• Bayangan yang dibentuk lensa objektif adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.
• Bayangan yang dibentuk lensa okuler adalah maya, tegak, dan diperbesar.
• Bayangan yang dibentuk mikroskop adalah maya, terbalik, dan diperbesar terhadap bendanya.

5. TEROPONG

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 terletak di titik jauh tak hingga, sehingga bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif tepat berada pada titik fokusnya. Bayangan yang dibentuk lensa objektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berfungsi sebagai lup.

Lensa objektif mempunyai fokus lebih panjang daripada lensa okuler (lensa okuler lebih kuat daripada lensa objektif). Hal ini dimaksudkan agar diperoleh bayangan yang jelas dan besar. Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif selalu bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Bayangan yang dibentuk lensa okuler bersifat maya, terbalik, dan diperkecil terhadap benda yang diamati. Seperti pada mikroskop, teropong bintang juga dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tak berakomodasi.



Teropong Bias

      2) Teropong Pantul

Karena jalannya sinar di dalam teropong dengan cara memantul maka teropong ini dinamakan 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.


Teropong Pantul

   b. Teropong Medan / 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 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. Teropong bumi atau medan sebenarnya sama dengan teropong bintang yang dilengkapi dengan lensa pembalik.

Sifat bayangan yang dibentuk teropong medan adalah maya, tegak, dan diperbesar.

Ada teropong bumi yang hanya menggunakan dua lensa (teropong panggung), yaitu lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa cekung sebagai lensa okuler. Lensa cekung di sini berfungsi sebagai pembalik bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif dan sekaligus sebagai lup.

Sifat bayangan yang dibentuk maya, tegak, dan diperbesar daripada bayangan yang dibentuk lensa objektif. Teropong ini sering disebut teropong panggung atau teropong Belanda atau teropong Galileo.

Teropong bumi dan teropong panggung memang tidak bisa dibuat praktis. Untuk itu, dibuat teropong lain yang fungsinya sama tetapi sangat praktis, yaitu teropong prisma. Disebut teropong prisma karena pada teropong ini digunakan dua prisma yang didekatkan bersilangan antara lensa objektif dan lensa okuler sehingga bayangan akhir yang dibentuk bersifat maya, tegak, dan diperbesar.


Teropong Prisma

6. PERISKOP
Periskop adalah teropong pada kapal selam yang digunakan untuk mengamati benda-benda di permukaan laut. Periskop terdiri atas 2 lensa cembung dan 2 prisma siku-siku sama kaki.

Jalannya sinar pada periskop adalah sebagai berikut:

ɸ Sinar sejajar dari benda yang jauh menuju ke lensa obyektif.

ɸ Prisma P1 memantulkan sinar dari lensa objektif menuju ke prisma P2.

ɸ Oleh prisma P2 sinar tersebut dipantulkan lagi dan bersilangan di depan lensa okuler tepat di titik fokus lensa okuler.


Jalannya Sinar pada Periskop

7. PROYEKTOR SLIDE

Proyektor slide adalah alat yang digunakan untuk memproyeksikan gambar diapositif sehingga diperoleh bayangan nyata dan diperbesar pada layar. Bagian-bagian yang penting pada proyektor slide, antara lain lampu kecil yang memancarkan sinar kuat melalui pusat kaca, cermin cekung yang berfungsi sebagai reflektor cahaya, lensa cembung untuk membentuk bayangan pada layar, dan slide atau gambar diapositif.


Proyektor Slide Tahun 1895

8. OPTALMOSKUP

Alat ini dipakai untuk memeriksa retina mata. pada gambar melukiskan bagian-bagian penting dari optalmoskup. berkas cahaya yang datang dari sumber cahaya S yang terletak pada fokus lensa L1 dibiaskan sejajar ke cermin C. dari cermin C sinar dpantulkan ke amta. selanjutnya dokter dapat mengamati retina melalui lubang ditengah-tengah cermin C dan lensa L2 bertindak sebagai lup.


Sketsa Optamolkus

SUMBER 3

Lup (Kaca Pembesar)
Pembesaran bayangan saat mata tidak berakomodasi


Dengan ketentuan:

 = Pembesaran
 = Titik dekat (cm)
 = Fokus lup (cm)
Mikroskop

Proses pembentukan bayangan pada mikroskop
Pembesaran mikroskop adalah hasil kali pembesaran lensa objektif dan pembesaran lensa okuler, sehingga dirumuskan:





Karena lensa okuler mikroskop berfungsi seperti lup, pembesaran mikroskop dirumuskan sebagai berikut:

Pembesaran Mikroskop pada saat mata berakomodasi maksimum


Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:



Dengan ketentuan:

 = Pembesaran mikroskop
 = Pembesaran oleh lensa objektif
 = Pembesaran oleh lensa okuler (seperti perbesaran pada lup)
 = Titik dekat mata
 = Jarak fokus lensa okuler
 = jarak bayangan oleh lensa objektif
 = jarak benda di depan lensa objektif
 = jarak lensa objektif dan lensa okuler
Pembesaran Mikroskop pada saat mata tidak berakomodasi


Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:



Dengan ketentuan:

 = Pembesaran mikroskop
 = Pembesaran oleh lensa objektif
 = Titik dekat mata
 = Jarak fokus lensa okuler
 = jarak bayangan oleh lensa objektif
 = jarak benda di depan lensa objektif
 = jarak lensa objektif dan lensa okuler.
Teropong Bintang
Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata tidak berakomodasi


Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:



Dengan ketentuan:

 = Jarak lensa objektif dan lensa okuler
 = Pembesaran teropong bintang
 = Jarak fokus lensa objektif
 = Jarak fokus lensa okuler
Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata berakomodasi maksimum


Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:




Dengan ketentuan:


Dengan ketentuan:

 = Pembesaran teropong bumi
 = Jarak fokus lensa objektif
 = Jarak fokus lensa okuler
Jarak lensa objektif dan lensa okuler


Dengan ketentuan:

 = Jarak lensa objektif dan lensa okuler
 = Jarak fokus lensa objektif
 = Jarak fokus lensa pembalik
 = Jarak fokus lensa okuler

Sumber referensi

BAB 8 CAHAYA

(sumber ke-1)

A.     PENGERTIAN CAHAYA
Cahaya merupakan suatu gelombang elektroagnetik yang dalam kondisi tertentu dapat berkelakuan seperti suatu partikel. Sebagai sebuah gelombang cahaya dapat dipantulkan dan dibiaskan, serta mengalami polarisasi dan interferensi.

B.     PEMANTULAN CAHAYA
Karena merupakan paket gelombang, cahaya dapat dipantulkan. Jika mengenai suatu permukaan benda, cahaya akan dipantulkan.
Besar pantulan cahaya bergantung pada jenis permukaan benda. Cermin merupakan benda yang paling baik dalam pemantulan cahaya.

Ada dua macam pemantulan cahaya, yaitu:
1.      Pemantulan teratur
Berkas sinar sejajar yang mengenai permukaan bidang yang halus dan rata, akan dipantulkan sejajar. Hal ini mengakibatkan banyaknya sinar pantul yang masuk ke mata pengamat. Peristiwa ini disebut pemantulan teratur.
2.      Pemantulan baur
Berkas sinar sejajar yang mengenai permukaan bidang yang kasar atau tidak rata, akan dipantulkan ke segala arah. Hal ini mengakibatkan banyaknya sinar pantul yang tidak masuk ke mata pengamat. Peristiwa ini disebut pemantulan baur (difus)

Benda yang terlihat oleh mata ada dua macam, yaitu sumber cahaya dan benda gelap. Sumber cahaya memancarkan berkas cahaya yang masuk ke mata sehingga benda tersebut dapat terlihat. Contoh sumber cahaya : lilin, lampu, matahari, bintang, dll
Benda gelap akan terlihat oleh mata jika berkas cahaya yang dipantulkan oleh benda tersebut masuk ke mata. Benda gelap ada 3 macam :
1.      Benda bening
Benda bening adalah benda yang dapat meneruskan hampir semua cahaya yang diterimanya, contoh: kaca bening.
2.      Benda tembus cahaya
Benda tembus cahaya adalah benda gelap yang masih dapat meneruskan sebagian cahaya yang diterimanya. Contoh: kain, dan kertas tipis
3.      Benda tak tembus cahaya
Benda tak tembus cahaya adalah benda yang sama sekali tidak meneruskan cahaya yang diterimanya, contoh: triplek, karton, kayu

C.     PEMBIASAN CAHAYA
Pembiasan cahaya (refraksi) adalah peristiwa pembelokan berkas cahaya yang merambat dari suatu medium ke medium yang lainnya yang berbeda kerapatan optiknya.

 “sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang dan ketiganya berpotongan pada satu titik”. Pernyataan tersebut dikenal dengan dengan Hukum I Snellius

“sinar datang dari medium renggang, menuju ke medium rapat dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya, sinar datang dari medium rapat menuju ke medium renggang dibiaskan menjauhi garis normal”. Pernyataan ini disebut dengan Hukum II Snellius

Cahaya yang merambat dari suatu medium ke medium lain akan mengalami perubahan kecepatan. Perbandingan antara indeks bias mutlak medium tujuan dan indeks bias mutlak medium asal disebut indeks bias relatif.
Pada saat cahaya merambat dari udara ke medium lain, panjang gelombang cahaya berubah, tetapi frekuensinya tetap.
Hubungan antara indeks bias dan panjang gelombang adalah sebagai berikut:
n = λ1
      λ2

n =  indeks bias
λ1 = panjang gelombang udara
λ2 = panjang gelombang suatu medium

Prisma adalah benda tembus cahaya yang terbuat dari kaca dan dibatasi oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut pembias ( β ).
Sudut bias adalah sudut antara sinar bias dengan garis normal. Sedangkan sudut datang adalah sudut antara sinar datang dan garis normal.
            Berkas cahaya yang jatuh pada prisma akan dibiaskan sebanyak 2 kali karena prisma mempunyai dua bidang pembias. Sinar datang dibiaskan oleh bidang bias pertama mendekati garis normal. Sinar bias tersebut dibiaskan lagi oleh bidang pembias kedua menjauhi garis normal dan keluar dari prisma.
            Jika sinar datang dan sinar bias yang keluar dari prisma diperpanjang, kedua sinar tersebut akan mengalami perpotongan. Sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang dan sinar bias yang keluar dari prisma disebut sudut deviasi ( D ).

D.     PEMBENTUKAN BAYANGAN CERMIN DATAR
Cermin datar merupakan benda mengkilap yang dapat memantulkan hampir semua cahaya yang mengenainya secara teratur. Sifat sifat bayangan yang terjadi pada cermin datar:
1.      Maya, karena bayangan benda tidak dapat ditangkap layar
2.      Tegak, karena posisi bayangan sama dengan posisi benda
3.      Sama besar, karena bayangan sama besar dengan benda
4.      Bersebelahan, karena letak bayangan selalu berlawanan dengan letak benda
5.      Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin
E.      PEMBENTUKAN BAYANGAN CERMIN dan LENSA CEKUNG
Cermin cekung mempunyai permukaan bagian dalam yang mengkilap sehingga dapat memantulkan hampir semua cahaya yang mengenainya. Berkas sinar datang dengan sumbu utama dipantukan mengumpul menuju ke titik fokus.

Lensa cekung bersifat divergen, yaitu menyebarkan berkas cahaya yang dibiaskan. Pembentukan bayangan oleh lensa cekung. Sifat sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cekung:
-          Selalu tegak
-          Selalu maya , didepan lensa
-          Selalu diperkecil
F.      PEMBENTUKAN BAYANGAN CERMIN danLENSA CEMBUNG
Cermin cembung mempunyai permukaan luar yang mengkilap sehingga dapat memantulkan hampir seluruh cahaya yang mengenainya. Sinar yang datang menuju cermin cembung dipantulkan dengan sudut yang besarnya sama dengan sudut datang.

Lensa cembung bersifat konvergen, yaitu: mengumpulkan berkas cahaya yang dibiaskan. Pembentukan bayangan oleh lensa cembung memiliki sifat bayangan:
-          Terbalik
-          Nyata, dibelakang lensa
-          Diperbesar

(SUMBER 2)
A. Sifat cahaya
Cahaya merupakan suatu gelombang elektromagnetik yang dalam kondisi tertentu dapat berkelakuan seperti suatu partikel. Sebagai sebuah gelombang, cahaya dapat dipantulkan dan dibiaskan. Benda ada yang dapt tembus cahya ada yang tidak dapat di tembus cahaya.

Cahaya dapat kita lihat karena cahaya mengenaik sebuah obyek benda dan obyek benda tersebut mantulakn cahaya ke mata kita
1. Cahaya Merambat Lurus
Jika kamu melakukan kegiatan tersebut dengan baik, cahaya akan keluar dari karton terakhir ketika lubang ketiga karton tersebut berada pada satu garis lurus. Hal ini membuktikan bahwa cahaya merambat lurus.
2. Cahaha dapat dipantulkan

Cahaya jika mengenai sebuah benda akan dipantulkan dan sebagian di serap. Pemantulan dapat terjadi pada permukaan pantul yang tidak rata, misalnya dinding dan kayu. Pemntulanini disebut dengan pemantulan baur.
Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan pantul yang rata, seluruh cahaya yang datang akan dipantulkan dengan arah yang teratur.

Gambar Pemnatulan Teratur

Gambar pemantulan baur atau divus


B. Pemantulan Cahaya
Pemantulan baur terjadi pada permukaan pantul yang tidak rata, misalnya dinding dan kayu.


Sumber www:eduMedia.com
Pemantulan teratur terjadi pada permukaan pantul yang mendatar atau rata. Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan pantul yang rata, seluruh cahaya yang datang akan dipantulkan dengan arah yang teratur.

C. Pemantulan pada Cermin Datar
Berdasar pengamatan dengan menggunakan cakram optik, Snellius menyimpulkan hal-hal berikut.

gambar hukum snelius




a. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.
b. Sudut datang sama dengan sudut pantul. Pernyataan Snellius tersebut dikenal dengan hukum pemantulan cahaya (sinar).

D. Sifat bayangan pada Cermin Datar
Sifat bayangan cermin datar sebagai seperti gambar berikut.


Sumber : BSE Kelas VIII Rini Pratiwi



Sifat bayangan cermin datar bersifat maya karena bayangan tersebut diperoleh dari hasil perpotongan perpanjangan sinarpantul. Bayangan yang terbentuk oleh cermin datar juga bersifat tegak dan sama besar karena bayangan yang dibentuk sama persis letak dan ukurannya dengan letak dan ukuran benda.

Pembentukkan bayangan pada cermin datar yang membentuk sudut tertentu akan berbeda seperti terlihat pada foto di bawah ini, bayngan yang terbentuk bisa banyak sekali tergantung sudt yang dibentuk semakin kecil sudutnya semakin banyak bayangnnya. 


Foto bayangan yang dibentuk oleh cermin yang membentuk sudut tertentu
Banyak bayangan yang terbentuk antara dua cermin dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.

n= 360/α

n : banyaknya bayangan yang terbentuk
α : sudut yang diapit oleh kedua cermin

E. Pemantulan pada cermin cekung
Cermin cekung adalah cermin yang permukaan pantulnya melengkung ke dalam. contohnya dalah ketika kita melihat cermin pada lengkungan dalam senter. 
Di bawah ini digambarkan cermin cekung akan mengumpulkan sinar pantul (konvergen).


Gambar pemantulan konvergen
Cermin cekung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a. Cermin cekung akan memantulkan sinar-sinar sejajar menuju titik fokusnya.
b. Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya atau disebut konvergen.

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung dapt di artikan sebagai berikut :
a. sinar datang yang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus,
b. sinar datang yang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama, dan
c. sinar datang yang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui
jalan semula.
Sifa-sifat bayangan yang dibentuk pada cermin cekung adalah sebagai berikut :

1. Pembentukan bayangan Diruang I


Gambar pembentukan bayangan di ruang I
sifat bayangan ;: maya tegak diperkecil

2. Pembentukan bayangan Diruang II


Gambar pembentukan bayangan di ruang II
sifat bayangan : mnyata terbalik diperbesar

3. Pembentukan bayangan Diruang III


Gambar Pembntukan bayangan di ruang III
Sifat bayangan : nyata terbalik di perkecil

F. Pemantulan pada Cermin Cembung
Cermin cembung adalah cermin yang permukaan pantulnya melengkung ke luar.

gambar pemantulan yang bersifa divergen
Gambar Cermin cembung akan menyebarkan sinar pantul (divergen).

Cermin cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a. Berkas sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.
b. Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya atau disebut divergen.
Tiga buah sinar istimewa pada cermin cembung

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung dapat dituliskan sebagai berikut :
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal darititik fokus.
b. Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.
Sinar datang menuju pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan melalui sinar datang.
bayangan yang terbentuk pada cermin cembung adalah sebagai berikut :


Ggambar pembentukan bayangan pada cermin cembung
Sifat bayangan : maya tegak diperkecil

G. Pemantulan pada Cermin Cekung

Persamaan yang berlaku untuk cermin cekung adalah sebagai berikut.


Sedangkan perbesaran cermin cekung dapat ditentukan dengan rumus berikut



f : fokus cermin (cm atau m)
s : jarak benda ke cermin (cm atau m)
s' : jarak bayangan ke cermin (cm atau m)
R : jari-jari (cm atau m)
h' : tinggi bayangan (cm atau m)
h : tinggi benda (cm atau m)
M: perbesaran

Sifat bayangan yang terbentuk pada cermin cekung juga dapat ditentukan ngan cara berikut.
a. Jika s' bernilai (+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik, namun jika s' bernilai (-) maka bayangan bersifat maya dan tegak.

b. Jika M > 1 maka bayangan diperbesar. Jika M = 1 maka bayangan sama besar dengan benda. Jika M < 1 maka bayangan diperkecil. 8. Pemantulan pada Cermin Cembung Persamaan yang berlaku pada cermin cembung juga sama dengan persamaan pada cermin cekung. Perbedaan persamaan cermin cekung dan cermin cembung terletak pada nilai fokus kedua cermin. Fokus cermin cekung bernilai positif (+), sedangkan fokus cermin cembung bernilai negatif (-). 9

BAB 7 BUNYI

BUNYI

Bunyi merupakan salah satu bentuk gelombang, yaitu gelombang longitudinal (Arah rambatannya sama dengan arah getarannya.

Syarat terdengarnya bunyi:

1.       Ada sumber bunyi

2.       Ada medium (Zat perantara), baik padat, cair maupun gas

3.       Indra pendengar dalam kondisi baik.

Rumus Cepat Rambat Bunyi

Dimana:

v = Cepat rambat bunyi (m/s^-1)

s = Jarak tempuh bunyi (m)

t = Waktu tempuh (s)

Frekuensi Bunyi

Berdasarkan besar kecilnya frekuens atau batas pendengaran manusia ada 3 jeni bunyi, yaitu:

1.  Infrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya dibawah 20 Hz (Hanya dapat didengar oleh beberapa jenis hewan : anjing dan jangkrik) 

2.  Audio Sonik, Adalah bunyi yang frekuensinya diantara 20 Hz – 20.000 Hz (Dapat didengar oleh Manusia)

3. Ultrasonik, Bunyi yang frekuensinya diatas 20.000 Hz (Tidak dapat didengar oleh manusia, namun ada jenis hewan tertentu yang dapat mendengar bunyi ini : Kelelawar dan ikan lumba – lumba). Pada bidang teknologi ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk:

a.   Pemeriksaan Janin (USG)

b.   Memusnahkan bakteri pada makanan yang diawetkan

c.  Meratakan campuran (Campuran besi dan timah, campuran nikel dan bbaja)

d.   Meratakan campuran susu homogen.

Hukum Marsenne

Marsenne menyatakan bahwa ada hubungan antra frekuensi yang dihasilkan oleh senar yang bergetar dengan panjang, penampang, tegangan dan jenis senar. Seperti:

1. Semakin panjang dan luas penampang senar, maka semakin rendah frekuensi yang dihasilkan

2. Semakin besar tegangan dan semakin kecil masa jenis senar, maka semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

Resonansi

Resonansi merupakan peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena pengaruh getaran benda lain. Adapun syarat – syarat terjadinya resonansi adalah:

1.    Frekuensi sama dengan frekuensi sumber getar

2. Benda terdiri atas selaput tipis (Selaput gendang telinga, kult       gendang     dan lain-lain)

3. Kolam udara yang panjangnya kelipatan ganjil dari ¼ λ sumber yang bergetar.

Pemantulan Bunyi

Jika rambatan bunyi mengenai atau sampai pada bidang tertentu, maka gelombang bunyi itu akan dipantulkan.

Hukum pemantulan bunyi adalah sebagai berikut:

1. Bunyi datang, bunyi pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama.

2.  Sudut datang = sudut pantul

Manfaat Pemantulan Bunyi

Banyak manfaat yang didapatkan dari pemantulan bunyi ini, seperti:

1.       Mengukur kedalaman laut dan panjang lorong gua

2.       Survey geofisika

3.       Kacamata tunanetra

4.       Mendeteksi keberadaan ikan dibawah kapal

Dimana:

d = Jarak sumber bunyi dengan dinding pemantul (m)

v = Cepat rambat bunyi (m/s)

t  = (waktu tempuh (s)

Sumber 2

Bunyi adalah hasil dari suatu getaran yang mempunyai ciri-ciri:

• Merambat ke segala arah 
• Saat merambat memerlukan zat perantara (zat padat,zat cair,zat gas)
• Bunyi dapat di pantulkan jika di depannya ada penghalang. 

       Macam-macam bunyi :

• Bunyi Infrasonik => frekuensinya kurang dari 20 Hz.
• Bunyi Ultrasonik => frekuensinya lebih dari 20.000 Hz.
• Bunyi Audiosonik => frekuensinya antara 20 - 20.000 Hz,mampu di dengar manusia.
• Nada => frekuensinya teratur.
• Desah => frekuensinya tidak teratur.
• Dentum => frekuensinya sangat tinggi.

Bunyi dapat terdengar jika memenuhi syarat berikut:
1.Adanya sumber getar
2.Frekuensinya 20 Hz - 20.000 Hz.
3.Adanya pendengar.

B.    HUKUM MARSENE
          Membuktikan bahwa adanya hubungan panjang senar dengan frekuensi  yang dihasilkan dan di tegangkan senar. RUMUS:
                        l 1:l2 =f2:f1

keterangan:
l1=panjang senar 1 
l2=panjang senar 2
f2=frekuensi 2
f1=frekuensi 1.
*Bunyi paling cepat merambat melalui zat padat,lalu zat cair dan paling lambat melalui zat gas.
*Resonansi ialah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena pemgaruh getaran benda yang lain.