INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN OPTIK

Izzatin Nuril Lathifah13708259036PSn Konsentrasi IPA 2

Mata Kuliah : FisikaDosen Pengampu : Prof. Jumadi

Instrumentasi optikKomponen-komponen dasar

dalam instrumentasi optik antara lain lensa, prisma, cermin, pembagi berkas, filter. Sedangkan elemen-elemen instrumentasi optik terdiri atas sumber cahaya, photodetektor, media transmisi, dan piranti display

contoh instrumentasi optik

mata makhluk hidupsistem kameralupmikroskopteleskopOHP. periskop

MATA

Kornea dan lensa mata berfungsi sebagai lensa cembung dan menghasilkan bayangan pada bagian retina yang sensitif terhadap cahaya disebut fovea.

OPTIKA MATA

Ketika mata relaks (tidak berakomodasi), lensa mata pipih sehingga jarak fokusnya paling besar, dan benda yang sangat jauh difokuskan di retina.

Agar benda pada jarak berbeda dapat difokuskan dengan cara menebal dan memipihkan lensa mata (akomodasi mata)

Bayangan yang terjadi di retina adalah nyata, terbalik, diperkecil.

JANGKAUAN PENGLIHATAN

PPPR

Jangkauan Penglihatan

Mata dapat melihat dengan jelas jika letak benda dalam jangkauan penglihatan, yaitu diantara titik dekat mata (punctum proximum) dan titik jauh mata (punctum remontum).Untuk mata normal

Titik dekat = 25 cm

Titik jauh = tak terhingga

= 25 cm= ∞

LUP/KACA PEMBESAR

Cara menggunakan lup adalah 1) Untuk mata berakomodasi maksimum, benda diletakkan diantara F dan O atau jarak benda (So) selalu lebih kecil daripada jarak titik api (f).Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :M = PP/f + 1Keterangan :M = perbesaran lupPP= titik dekat mataf = jarak titik fokus lensa

LUP2) Untuk mata tidak berakomodasi, benda diletakkan tepat pada titik api (f) atau jarak benda (So) sama dengan jarak titik api lup (f).Keuntunganya adalah untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi perbesaran berkurang.Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :M = PP/f

Keterangan :M = perbesaran lupPP= titik dekat mataf = jarak titik fokus lensa

Pengintegrasian instrumentasi optik dengan sistem elektronik

automatic light meter dan automatic focus control pada kamera digunakan untuk mengatur intensitas cahaya yang masuk serta untuk mengatur kontras/ketajaman citra

sistem bar code yang banyak digunakan dibidang bisnis untuk membaca kode-kode garis pada produk industri,

mesin scanner, video disk player, CD-

player, mouse komputer, faksimili,

mesin fotokopi.

PEMBIASAN PADA PRISMA

Ket.sudut pembias(b)

b = r1 + i2saat deviasi minimum

D = (i1 + r2) – b

Pers.Deviasi Minimum

Grafik hub. Sudut Deviasi dengan sudut datang pertama

Sudut deviasi prisma merupakan fungsi sudut datang i1

tampak deviasi bertambah kecil seiring dengan bertambah besarnya i1 yang menarik adalah bila i1 terus diperbesar, deviasi tidak lagi ikut mengecil justru kembali membesar. Jadi, ada suatu keadaan di mana deviasi mencapai nilai terkecil yakni pada saat i1 = r2. Deviasi dengan nilai paling kecil disebut deviasi minimum (Dm). Pada saat deviasi minimum besar i1 = r2

Dispersi Cahaya

Indeks bias prisma pada saat deviasi minimumn1 sin i1 = n2 sin r1

atau

dengann1 = indeks bias mediumn2 = indeks bias prismaDm = deviasi minimumb = sudut pembias prisma

SPEKTROMETERBagian-bagiannya :1. Kolimator2. Prisma3. TeleskopAlat dan Bahan pendukung Percobaan :Lampu gas Hidrogen, Lampu gas Helium, Step Up-Down Transformator, Rheostat (Hambatan Geser), Power Supply, dan Lampu Pijar

Spektrometer adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi

jika sebuah berkas cahaya putih jatuh pada sebuah permukaan prisma kaca dengan membentuk sudut terhadap permukaan tersebut kemudian melewati prisma, maka cahaya putih itu akan diuraikan atau didespersikan menjadi spektrum warna. Fenomena ini membuat Newton percaya bahwa cahaya putih merupakan campuran dari komponen-komponen warna. Despersi atau penguraian warna terjadi didalam prisma karena kecepatan gelombang cahaya didalam prisma berbeda untuk setiap panjang gelombang

LUXMETER(alat pengukur kuat penerangan)

Fungsi bagian- bagian alat ukur :

Layar panel : Menampilkan hasil pengukuran

Tombol Off/On : Sebagai tombol untuk menyalakan atau mematikan alat

Tombol Range : Tombol kisaran ukuran

Zero Adjust VR : Sebagai pengkalibrasi alat (bila terjadi error)

Sensor cahaya : Alat untuk mengkoreksi/mengukur cahaya.

PROSEDUR KERJA

1. Geser tombol ”off/on” kearah On.2. Pilih kisaran range yang akan diukur

( 2.000 lux, 20.000 lux atau 50.000 lux) pada tombol Range.

3. Arahkan sensor cahaya dengan menggunakan tangan pada permukaan daerah yang akan diukur kuat penerangannya.

4. Lihat hasil pengukuran pada layar panel.

Catatan hasil pembacaan

Jika Ingin mengukur tingkat kekuatan cahaya alami lebih baik baik menggunakan pilihan 2000 lux agar hasil pengukuran yang terbaca lebih akurat. Spesifikasi ini, tergantung kecangihan alat.Apabila dalam pengukuran menggunakan range 0-1999 maka dalam pembacaan pada layar panel di kalikan 1 lux. Bila menggunakan range 2000-19990 dalam membaca hasil pada layar panel dikalikan 10 lux. Bila menggunakan range 20.000 sampai 50.000 dalam membaca hasil dikalikan 100 lux.

Besaran-besaran fotometri

Arus cahaya adalah fluks cahaya yang dipancarkan oleh sebuah sumber (luminous flux).simbolnya F dan satuannya lumen (lm) F = 4 I

Kuat penerangan adalah banyaknya cahaya yang dipancarkan oleh sebuah sumber titik persatuan sudut ruang (luminous intensity). Simbolnya I dan satuannya candela (cd).

I = ;Ω = sudut ruang Derajat pancaran adalah banyaknya fluks cahaya yang

jatuh tegak lurus pada satu satuan luas permukaan. Simbolnya E dan satuannya lumen/luas = lux

E = == jatuh tegak lurus Derajat penerangan adalah kuat cahaya persatuan luas

permukaan (brightness). Simbolnya B dan satuannya cd/m2 .

B = I/A

LATIHAN SOAL

1. Jika bayangan suatu benda jatuh di depan retina dan harus dibantu dengan kacamata berlensa negatif (cekung), mata akan mengalami cacat mata sejenis….a. Miopib. Hipermetropic. Astigmatismed. PresbiopiKunci Jawaban : a. Miopi

2. Bayangan yang dibentuk oleh lup adalah....a. Nyata, terbalik, diperbesarb. Nyata, tegak, diperbesarc. Maya, tegak, diperkecild. Maya, tegak, diperbesar

Kunci jawaban : d. Maya, tegak, diperbesar

3. Peristiwa penguraian cahaya polikromatik oleh prisma menjadi cahaya monokromatik disebut....

a. refraksi positifb. refraksi negatifc. Defraksid. Dispersi

kunci jawaban : d. Dispersi

4. Sinar datang dari udara menuju air akan dibiaskan.....

a. mendekati garis normalb. menjauhi garis normalc. tepat pada garis normald. diteruskan tanpa membias

kunci jawaban : a. Mendekati garis normal

5. Dibawah ini adalah bagian-bagian dari spektrometer adalah

a. kolimator,lampu pijar, power supplyb. kolimator, lampu hidrogen, prismac. kolimator, prisma, teleskopd. kolimator, prisma, rheostat kunci jawaban : c. Kolimator,

prisma, teleskop

6. Sensor yang terdapat pada alat luxmeter adalah....

a. sensor suhub. sensor cahayac. sensor listrikd. sensor mekanik

kunci jawaban : b. Sensor cahaya

7. Seseorang dengan mata normal mempunyai jarak punctum proximum 25 cm. Ia mengamati sebuah benda dengan lup yang jarak titik apinya 10 cm. Apabila mata berakomodasi maksimum, perbesarannya adalah....

a. 0,4 kalib.2,5 kalic. 3,5 kalid. 250 kali Kunci Jawaban : c. 3,5 kaliM = PP/f + 1

= 25/10 + 1= 3,5 kali

8. Sebuah lampu pijar digantung 3 m diatas pusat suatu meja persegi panjang ukuran 2 m x 1,5 m. Lampunya memancarkan 300 cd ke semua jurusan. Berapakah intensitas penerangan di pusat meja?a. 2700 luxb. 900 luxc. 100 luxd. 33,3 lux

Kunci Jawaban : d. 33,3 luxIntensitas penerangan di pusat ; E = I/r2 = 300/9 = 33,3 lux

9. Intensitas cahaya sebuah lampu sorot sama dengan 2.000.000 cd. Berkas cahaya lampu ini menerangi suatu bidang dengan intensitas penerangan 2 lux. Berapakah jarak antara bidang itu dan lampu sorot tersebut ?

a. 1.000.000 meterb. 1.000 meterc. 100 meterd. 10 meter

Kunci jawaban : b. 1.000 meter E = I/r2 = 2 lux2 r 2 = 2.000.000R 2 = 1.000.000R = 1000 meter

10. Sebuah prisma dengan penampang berupa segi tiga sama sisi. Bila sinar monokromatik dijatuhkan dengan sudut datang 45° pada salah satu sisi prisma, maka sinar tersebut dibiaskan sedemikian sehingga mengalami deviasi minimum. Tentukanlah sudut deviasi minimum!

Ditanya: Dm?

a. 30°b. 45°c. 60°d. 90°Kunci Jawaban : a. 30°

Jawab: Karena sudut pembias prisma β > 15°, maka kita gunakan persamaan Dm = 2i1 – β

= 2 x 45° - 60 °Dm = 30°