ALAT-ALAT OPTIK

Disusun oleh:Yanti indah pratiwi

X – MIA 1

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. Mata2. LUP3. KAMERA4. MIKROSKOP5. TEROPONG6. PERISKOP7. PROYEKTOR SLIDE8. OPTALMOSKUP

1. MataSetiap 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.

a. Daya Akomodasi MataAgar 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 Mataa) 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).

b) 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).

c) 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.

4) AstigmatismaAstigmatisma 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

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.

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

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.

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 BintangTeropong 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 BiasTeropong 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.

2) Teropong PantulKarena 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.

b. Teropong Medan / Teropong BumiTeropong 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.

6. PERISKOPPeriskop 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.

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.

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.

Pemantulan Dan Pembiasan Cahaya

1. Pemantulan Cahayaa. Pemantulan Cahaya Pada Cermin Datarb. Pemantulan Cahaya Pada Cermin Lengkung

1) Cermin Cekung2) Cermin Cembung

2. Pembiasan Cahayaa. Hukum Pembiasan Cahayab. Indeks Biasc. Lensa

1) Lensa Cekung2) Lensa Cembung

d. Kekuatan Lensae. Perjanjian Tanda Pada Lensaf. Kesalahan Bayangan Pada Lensa

Cahaya

Cahaya merupakan salah satu contoh gelombang elektromagnetik, yang gelombang yang tidak memerlukan medium sebagai media perambatannya. Misalnya, pada siang hari tampak terang karena cahaya matahari menerangi bumi. Walaupun matahari berada jauh dari bumi dan dipisahkan oleh ruang hampa di ruang angkasa, namun cahaya matahari mampu sampai di bumi.

Sifat pemantulan cahaya diselidiki oleh willebord snellius (1591-1626) yang kemudian kita kenal dengan hukum pemantulan cahaya:

Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar

Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul

1. Pemantulan Cahaya

Ketika cahaya mengenai permukaan yang datar dan licin, cahaya akan dipantulkan secara teratur, atau dinamakan pemantulan teratur.

Misalnya, ketika cahaya mengenai sebuah cermin. Seseorang dapat melihat bayangannya melalui sebuah cermin karena cahaya dipantulkan oleh cermin tersebut.

a. Pemantulan Cahaya Pada Cermin Datar

Pemantulan oleh sebuah cermin datar memiliki sifat bayangan yang berukuran sama besar dengan ukuran bendanya. Pemantulan oleh cermin cekung memiliki sifat bayangan yang ukurannya lebih besar daripada ukuran bendanya, sedangkan pemantulan oleh cermin cembung memiliki sifat bayangan yang ukurannya lebih kecil daripada ukuran bendanya.

Sifat Bayangan Cermin Datar Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah sebagai berikut:

sama besar, tegak, berkebalikan, maya dan jarak benda ke cermin sama dengan jarak bayangan kecermin.

Bagaimana jumlah bayangan yang dibentuk oleh dua cermin datar?

Jika terdapat dua buah cermin datar yang membentuk sudut α, maka banyaknya bayangan yang dibentuk dirumuskan oleh persamaan sebagai berikut.

Keterangan:n = banyaknya bayangan yang dibentukα = sudut antara dua cermin

b. Pemantulan Cahaya Pada Cermin Lengkung

1) Pemantulan Cahaya Pada Cermin Cekung

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar (konvergen). Sinar-sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan oleh cermin cekung menuju satu titik yang disebut titik fokus. Titik fokus berada di sumbu utama cermin. Titik fokus cermin cekung bernilai positif karena berada di depan cermin.

Tiga sinar istimewa berguna untuk melukis pembentukan bayangan pada cermin cekung. Tiga sinar istimewa tersebut adalah:

Ø Sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus cermin

Ø Sinar datang yang melalui titik fokus cermin akan dipantulkan sejajar sumbu utama cermin

Ø Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan cermin, akan dipantulkan kembali melalui titik yang sama

2) Pemantulan Cahaya Pada Cermin Cembung

Cermin cembung bersifat menyebarkan sinar (divergen). Sinar-sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan oleh cermin seolah-olah berasal dari satu titik di belakang cermin yang disebut titik fokus maya. Titik fokus cermin cembung terletak di belakang cermin dan berada di sumbu utama cermin. Dengan demikian, titik fokus cermin cembung bernilai negatif karena berada di belakang cermin.

Tiga sinar istimewa cermin cembung:

1. Sinar datang yang sejajar sumbu utama cermin akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus maya cermin.

2. Sinar datang yang menuju titik fokus maya cermin akan dipantulkan sejajar sumbu utama cermin.

3. Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan kembali seolah-olah dari titik yang sama.

Tiga sinar istimewa cermin cembung

1. Sinar datang yang sejajar sumbu utama cermin akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus maya cermin.

2. Sinar datang yang menuju titik fokus maya cermin akan dipantulkan sejajar sumbu utama cermin.

3. Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan kembali seolah-olah dari titik yang sama.

Rumus-rumus Cermin Lengkung

Hubungan jarak benda, jarak fokus cermin, dan jarak bayangan yang terbentuk dinyatakan oleh rumus berikut:

Keterangan: f : jarak fokus cermin s : jarak benda ke cermin s’ : jarak bayangan ke cermin

Antara jarak fokus f dan jari-jari kelengkungan cermin R terdapat hubungan sebagai berikut.

R = 2f

2. Pembiasan CahayaPembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya saat melewati bidang batas dua medium tembus cahaya yang berbeda indeks biasnya. Pembiasan cahaya mempengaruhi penglihatan pengamat.

a. Hukum pembiasan cahayaHukum pembiasan pertama kali dinyatakan oleh Willebrord Snellius, ahli Fisika kebangsaan Belanda. Snellius kemudian menyatakan Hukum I Pembiasannya, yaitu perbandingan sinus sudut sinar datang dengan sinus sudut bias dari suatu cahaya yang datang dari suatu medium ke medium lain merupakan suatu konstanta yang besarnya sama dengan perbandingan indeks bias kedua medium tersebut.Dituliskan ke dalam persamaan matematis yaitu sebagai berikut:

ni sin i= nr sin rsin i/ sin r = nr/ni

keterangan:i = sudut datangr = sudut biasn = indeks bias

b. Indeks biasDalam dunia optik dikenal ada dua macam indeks bias yaitu indeks bias mutlak dan indeks bias relatif.

Indeks bias mutlak adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di medium tersebut.

Rumus indeks:

Keterangan:n laju cahaya da= Indeks Biasc = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)v = kecepatan lam medium

c. lensa

1) Lensa cekung (lensa negatif)Tiga sinar istimewa pada lensa cekung: Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus

aktif F1 Sinar datang seakan-akan menuju titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Rumus:1/f = 1/So + 1/SiM = Si / SoP = 1 / fKeterangan:

So = jarak benda (m)Si = jarak bayangan (m)f = jarak fokus (m)M = Perbesaran linier bayanganP = Kuat lensa (dioptri)

2) Lensa cembung (lensa positif)Tiga sinar istimewa pada lensa Cembung: Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik

fokus aktif F1 Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu

utama Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

d. Kekuatan lensa

Kekuatan lensa adalah kemampuan sebuah lensa dalam mengumpulkan atau menyebarkan sinar yang diterimanya. Makin kuat lensa tersebut memfokuskan sinar, makin besar kekuatan lensanya. Pada gambar di atas tampak bahwa lensa cembung yang berada di paling atas, paling kuat memfokuskan (membelokkan) sinar. Oleh karena itu, lensa cembung tersebut memiliki kekuatan lensa lebih besar.

Kekuatan lensa dirumuskan :

dengan : P = kekuatan lensa (dioptri) f = jarak fokus (meter)

e. Perjanjian tanda pada lensa Panjang fokus ( f ) → bertanda positif untuk lensa cembung Panjang fokus ( f ) → bertanda negatif untuk lensa cekung Jarak benda ( s ) → bertanda positif untuk benda nyata atau benda terletak di depan

lensa Jarak benda ( s ) → bertanda negatif untuk benda maya atau benda terletak di

belakang lensa Jarak bayangan ( s’ ) → bertanda positif untuk bayangan nyata atau bayangan terletak

di belakan lensa Jarak bayangan ( s’ ) → bertanda negatif untuk bayangan maya atau bayangan

terletak di depan lensa

Hubungan antara panjang fokus (f), jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) baik pada cermin maupun pada lensa adalah:

f. Kesalahan Bayangan pada lensa Bayangan yang dibentuk oleh lensa pada umumnya terdapat kesalahan

pembentukan bayangan yakni:

a. Abrasi Sferis: Abarsi sferis adalah suatu gejala kesalahan pembentukan bayangan karena bentuk lengkungan dari lensa, sehingga sinar sejajar sumbu utama yang datang pada lensa tidak semuanya terbias pada satu titik. Kesalahan ini dapat dihindari dengan menggunakan lensa gabungan aplanatis ( dua lensa dengan jenis kaca berlainan)

b. Koma:Koma merupakan pembagian cahaya pada suatu penampang tidak sama rata. Sinar-sinar yang berasal dari titik cahaya yang terletak di luar lengsa tidak menghasilkan sebuah bayangan titik akan tetapi berbentuk koma. Berkas sinar yang datang pada daerah tepi lengsa membentuk bayangan lingkaran.

c. Astigmatisme: Bidang horisontal dan vertikal tidak membentuk bayangan yang sama, sehingga bidang vertikal nampak, sedang bidang horisontal tidak nampak.

d. Distorsi Distorsi adalah gejala terbentuknya bayangan palsu. Hal ini terjadi bila pembentukan bayangan pada lensa dilakukan dengan menggunakan diafragma atau celah.

e. Abrasi kromatik: Hal ini terjadi karena tiap berkas sinar monokromatik mempunyai titik api sendiri-sendiri, karena indeks bias setiap berkas sinar berbeda. Hal ini akan menyebabkan berkas polikhromatik setelah melewati lensa akan terurai menjadi beberapa warna.

Contoh soal

1. Sebuah aquarium berbentuk bola dengan jari-jari 60 cm berisi air dengan indeks bias 4/3, di dalam aquarium terdapat seekor ikan yang berjarak 30 cm dari dinding aquarium. Seorang yang berjarak 80 cm dari dinding tadi mengamati ikan tersebut, maka tentukan:

a. dimana bayangan ikan dilihat ikanb. dimana bayangan orang dilihat ikan

2. Emat sedang melakukan eksperimen untuk menentukan kecepatan cahaya di dalam etil alkohol. Ia melepaskan seberkas cahaya pada permukaan cairan etil alkohol. Jika indeks bias mutlak etil alkohol (n = 1,36) dan kecepatan cahaya di udara 3 x 108 m/s, berapakah cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol tersebut?

3. Sebuah benda berdiri tegak 10 cm di depan cermin cembung yang mempunyai titik fokus 30 cm. Jika tinggi benda 2 m, maka tinggi bayangan yang terbentuk dan besar perbesaran benda adalah…

4. Sebuah benda A berada pada posisi tegak di depan sebuah cermin cekung seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Berapakah jarak bayangan benda?

Jawaban 1. Penyelesaian: Diketahui Sikan = 30 cm; Sorang = 80 cm; R = 60 cm dan n = 4/3

a. Orang melihat ikan

disini R dinyatakan dengan besaran negatif

b. Ikan melihat orang

R positif terhadap orang

2. Diketahui:n = 1,36c = 3 x 108 m/sDitanyakan: v = ?Jawab:n = c/vv = c/nv = 3 x 108/1,36v = 2,2 x 108 m/s

Jadi, cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol adalah sebesar 2,2 x 108 m/s

b)

3. Diketahui:s = 10 cmf = 30 cmh = 2 mDitanya:s’ =…..?M =….?

Jawab:a)

4. jawab: