BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan zaman dewasa ini, tidak lepas dari sains sebagai unsur

penunjang utama dalam berbagai aspek kehidupan. Dalam kehidupan sehari-hari,

banyak produk sains yang akrab kita temui, sebagai contohnya adalah berbagai

macam alat hasil pengembangan teknologi dan informasi. Di samping itu, pada

dasarnya sains memang bagian dari kehidupan. Dari mulai apa yang terjadi dalam

tubuh sampai berbagai fenomena alam di alam semesta merupakan objek kajian sains.

Salah satu contoh fenomena sains yang menarik untuk dipelajari adalah

cahaya. Cahaya pada hakekatnya tidak dapat dilihat, kesan adanya cahaya apabila

cahaya tersebut mengenai benda. Karena itulah kita dapat melihat benda-benda di

sekitar kita melalui indera penglihatan yaitu mata, ketika benda-benda tersebut

terkena cahaya dan dipantulkan ke mata.

Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang

electromagnet yang dapat dideteksi oleh mata. Cahaya dapat merambat lurus baik

melalui medium ataupun tanpa medium (vakum). Selain sebagai gelombang, cahaya

juga mempunyai sifat sebagai partikel. Teori kuantum menyatakan cahaya merambat

dalam bentuk aliran partikel yang disebut foton. Partikel-partikel foton ini membawa

energi sehingga cahaya juga merupakan bentuk energi yang dikenal sebagai energi

elektromagnetik, yang juga disebut radiasi (Campbell, et.al, 2000).

Adapun sifat khas dari cahaya sebagai gelombang adalah cahaya dapat

menunjukkan peristiwa pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), interferensi,

defraksi, dispersi dan polarisasi. Sifat-sifat cahaya tersebut dapat menjelaskan

berbagai fenomena alam yang terjadi seperti proses melihat oleh mata, adanya warna,

terjadinya pelangi, cermin, kolam dengan air jernih yang terlihat dangkal, kilauan

berlian, fatamorgana dan lain sebagaimya.

Sifat-sifat cahaya sebagai gelombang banyak dimanfaatkan dalam teknologi,

seperti pada peralatan optik. Alat optik adalah alat-alat yang salah satu atau lebih

1

komponennya menggunakan benda optik, seperti: cermin, lensa, serat optik atau

prisma. Prinsip kerja dari alat optik adalah dengan memanfaatkan prinsip pemantulan

cahaya dan pembiasan cahaya. Salah satu alat optik yang penting dan banyak

berperan dalam perkembangan ilmu sains, khususnya dalam bidang biologi adalah

mikroskop.

Mikroskop merupakan alat optik yang sangat membantu dalam mengamati

benda-benda kecil (mikro) seperti sel yang tidak dapat terlihat hanya dengan mata

telanjang. Oleh karena itu pada makalah ini penulis mencoba untuk memaparkan

prinsip kerja mikroskop yang merupakan penerapan dari konsep fisika optik.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan sebelumnya, maka dapat

dibuat rumusan masalah sebagai berikut.

1) Apa sajakah teori-teori tentang cahaya dan optik?

2) Bagaimanakah penerapan konsep cahaya dan optik pada mikroskop?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.

1) Untuk mengetahui teori-teori tentang cahaya dan optik.

2) Untuk mengetahui penerapan konsep cahaya dan optik pada mikroskop.

1.4 Manfaat

Penulisan makalah diharapkan dapat memberikan manfaat kepada pembaca

untuk menambah pengetahuan mengenai penerapan konsep fisika (cahaya dan optik)

dalam kehidupan sehari-hari dan dalam perkembangan teknologi mikroskop. Di

samping itu penulisan makalah ini juga dapat memberikan manfaat kepada penulis,

yakni menambah wawasan dan pengalaman dalam hal penulisan makalah.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Teori tentang Cahaya dan Optik

2.1.1 Sifat Cahaya

Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang

elektromagnetik. Karena itu cahaya dapat merambat baik melalui medium ataupun

tanpa medium (vakum). Cahaya memiliki sifat-sifat antara lain:

a. Cahaya merambat lurus;

b. Cahaya dapat menembus benda bening (benda transparan);

c. Cahaya dapat dipantulkan;

d. Cahaya dapat dibiaskan (bila melalui dua medium dengan indeks bias yang

berbeda;

e. Cahaya monokromatis (cahaya putih) dapat diuraikan menjadi beberapa cahaya

berwarna;

f. Cahaya memiliki energi;

g. Cahaya dapat berbentuk gelombang maupun berbentuk partikel;

h. Cahaya dapat merambat tanpa medium perantara;

i. Cahaya dipancarkan dalam bentuk radiasi.

2.1.2 Pemantulan Cahaya (Refleksi)

Salah satu sifat dari gelombang adalah apabila melewati suatu penghalang,

maka gelombang akan dipantulkan. Demikian pula halnya untuk gelombang cahaya,

apabila melewati suatu permukaan maka akan dipantulkan. Misalnya, ketika cahaya

matahari mengenai permukaan air, permukaan benda-benda di sekitar kita, atau yang

paling umum yaitu pemantulan pada cermin.

Berdasarkan jenis pemantulnya, pemantulan cahaya terbagi menjadi

pemantulan teratur dan pemantulan baur. Pemantulan teratur terjadi manakala berkas

cahaya mengenai permukaan atau bidang pantul yang rata (misalnya permukaan

cermin datar), sehingga arah sinar pantulnya sejajar. Pemantulan baur terjadi

3

manakala berkas cahaya mengenai permukaan atau bidang pantul yang tidak rata

(misalnya permukaan logam kasar atau permukaan tembok), sehingga arah sinar

pantulnya menjadi tersebar ke segala arah.

(a)

(b)

Gambar 2.1 diagram sinar dari (a) pemantulan teratur, (b) pemantulan baur atau difus

Cahaya yang mengenai suatu permukaan atau bidang pantul akan dipantulkan.

Pemantulan cahaya dapat diselidiki dengan menggunakan kotak cahaya bercelah dan

cermin datar yang diletakkan di atas selembar kertas putih polos. Sinar yang keluar

dari celah disebut sinar dating; sinar yang dipantulkan oleh cermin datar disebut sinar

pantul; dan garis yang tegak lurus permukaan cermin disebut garis normal.

Dari percobaan dengan menggunakan alat tersebut diperoleh Hukum Pemantulan,

yaitu:

a) Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berpotong pada satu titik dan

terletak pada satu bidang datar.

b) Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r).

i = r

Gambar 2.2 Pemantulan Cahaya

4

2.1.3 Pembiasan Cahaya (Refraksi)

Pada dasarnya pembiasan dapat terjadi pada beberapa benda bening, seperti

air, kaca, lensa, prisma, dan sejenisnya. Akan tetapi yang akan dibicarakan disini

adalah pembiasan pada lensa, baik lensa cembung (konveks) maupun lensa cekung

(konkaf). Lensa cembung merupakan lensa yang bagian tengahnya lebih tebal

dibandingkan bagian tepinya. Ada tiga jenis lensa cembung, yaitu lensa cembung

ganda (bikonveks), lensa cembung-datar (plankonveks), dan lensa cembung-cekung

(konveks-konkaf). Lensa cekung merupakan lensa yang bagian tengahnya lebih tipis

dibandingkan bagian tepinya. Ada tiga jenis lensa cekung, yaitu lensa cekung ganda

(bikonkaf), lensa cekung datar (plankonkaf), dan lensa cekung-cembung (konkaf-

konveks).

Gambar 2.3 Macam-macam bentuk lensa

a. Pembiasan pada Lensa Cembung

Lensa cembung dinamakan pula lensa konvergen karena lensa cembung

memfokuskan (mengumpulkan) berkas sinar sejajar yang diterimanya. Disini kita

hanya akan membahas lensa yang kedua permukaannya cembung (bikonveks).

Karena lensa cembung seperti ini memiliki dua buah permukaan lengkung, maka

lensa cembung memiliki dua jari-jari kelengkungan dan dua titik fokus. Seperti

halnya pada cermin, jari-jari kelengkungan lensa adalah dua kali jarak fokusnya (R =

2F). Untuk lensa cembung, jari-jari kelengkungan (R) dan titik fokus (f) bertanda

positif (+), sehingga lensa cembung sering dinamakan lensa positif.

5

Gambar 2.4 Lensa cembung bersifat mengumpulkan cahaya

Pada pembiasan cahaya oleh lensa cembung dikenal tiga sinar istimewa.

Ketiga sinar istimewa itu adalah sebagai berikut:

1) Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif F1

2) Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama

3) Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias

Gambar 2.5 Tiga sinar istimewa pada lensa cembung

b. Pembiasan pada Lensa Cekung

Lensa cekung dinamakan pula lensa divergen karena lensa cekung

menyebarkan berkas sinar sejajar yang diterimanya. Disini pun kita hanya akan

membahas lensa yang kedua permukaannya cekung (bikonkaf). Lensa cekung seperti

ini memiliki dua buah permukaan lengkung, sehingga lensa cekung memiliki dua jari-

jari kelengkungan dan dua titik fokus. Pada lensa cekung, jari-jari kelengkungan (R)

dan titik fokus (F) bertanda negatif (-), sehingga lensa cekung sering dinamakan lensa

negatif.

6

Gambar 2.6 Lensa cekung bersifat memencarkan cahaya

Pada pembiasan cahaya oleh lensa cekung juga dikenal tiga sinar istimewa.

Ketiga sinar istimewa itu adalah sebagai berikut:

1) Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan berasal dari seakan-akan titik

fokus aktif F1

2) Sinar datang seakan-akan menuju ke titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar

sumbu utama

3) Sinar datang melalui pusat optik O diteruskan tanpa membias

Gambar 2.7 Tiga sinar istimewa pada lensa cekung

2.2 Penerapan Konsep Cahaya dan Optik pada Mikroskop

Sifat-sifat cahaya yang telah dipaparkan sebelumnya banyak dimanfaatkan

dalam teknologi untuk membantu kehidupan manusia sehari-hari maupun membantu

perkembangan ilmu lainnya. Salah satunya adalah mikroskop cahaya.

2.2.1 Bagian-bagian Mikroskop

Mikroskop cahaya menggunakan lensa dari gelas dan cahaya matahari atau

lampu sebagai sumber penyinaran. Cahaya dari luar yang dikumpulkan akan

dipantulkan oleh cermin, agar mengenai objek atau spesimen sehingga menghasilkan

7

bayangan dari spesimen yang akan diperbesar oleh lensa dan kemudian diterima oleh

mata. Mikroskop terdiri atas dua komponen utama yaitu komponen optik dan

komponen mekanik. Bagian-bagian mikroskop dijelaskan pada gambar .... berikut ini.

Gambar 2.8 Mikroskop cahaya

Mikroskop cahaya terdiri dari beberapa bagian, sebagai berikut.

1) Lensa okuler, adalah lensa yang berhubungan dengan penglihatan, tempat

mata mengamati objek. Lensa okuler terdiri atas susunan lensa yang berfungsi

untuk memperbesar bayangan benda. Biasanya ada tiga buah lensa okuler

dengan perbesaran 5x, 10x, dan 15x.

2) Lensa objektif, adalah lensa yang langsung berhubungan dengan objek yang

diamati. Lensa objektif merupakan susunan lensa, biasanya terdiri dari 3 atau

4 buah dengan perbesaran yaitu 4x, 10x, 45x, dan 100x. Lensa objektif kuat

lebih pendek daripada lensa objektif lemah. Ketiga jenis lensa objektif

8

diletakkan pada revolver. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil daripada jarak

fokus lensa okuler.

3) Revolver (pemutar lensa), berguna untuk memilih lensa objektif yang

digunakan. Caranya dengan memutar revolver sampai terdengar bunyi “klik”.

4) Tabung mikroskop menghubungkan lensa okuler dan objektif. Tabung

mikroskop ini ada yang dapat dinaik-turunkan dengan sekrup pengarah kasar

dan sekrup pengarah halus yaitu mikroskop dari Reichert, dan ada yang tidak

dapat dinaik-turunkan yaitu mikroskop dari Spencer A & O.

5) Sekrup pengarah ada dua macam

a. Sekrup pengarah kasar (sekrup pengatur fokus kasar atau sekrup

makrometer) merupakan alat untuk menggerakkan tabung sehingga objek

yang difokuskan dapat terlihat.

b. Sekrup pengarah halus (sekrup pengatur fokus halus atau mikrometer)

merupakan alat untuk menggerakkan tabung secara lebih halus dan teliti.

Alat ini dipakai setelah memutar sekrup pengarah kasar namun objek

masih terlihat kabur.

6) Meja sediaan (meja preparat). Pada bagian tengahnya terdapat lubang untuk

melewatkan sinar. Pada bagian sisi meja preparat terdapat dua penjepit untuk

memegang kaca objek. Pada mikroskop jenis lain terdapat pemegang kaca

objek yang dapat digerakkan depan-belakang dan kanan-kiri. Pada mikroskop

Spencer terdapat sekrup untuk menaik-turunkan meja.

7) Kondensor, untuk mengumpulkan cahaya yang dipantulkan oleh cermin dan

difokuskan pada objek. Kondensor dapat dinaik-turunkan dengan sekrup

pemutar kondensor.

8) Diafragma, terletak di bawah kondensor. Diafragma berfungsi untuk mengatur

banyaknya cahaya yang masuk ke objek. Di bawahnya ada cincin filter, ada

yang bisa digeser ke luar dan ada yang tidak.

9) Cermin, untuk mengarahkan cahaya pada objek. Permukaan yang satu berupa

cermin datar dan yang lainnya merupakan cermin cekung. Cermin ini dapat

diputar-putar menurut dua sumbu yang bersilang tegak lurus sehingga

9

kemampuan kemampuan putarnya besar sekali untuk mengarahkan sinar ke

kondensor. Cermin datar untuk menampung sinar matahari yang menembus

kaca jendela dan cermin cekung menampung sinar lampu.

10) Pemegang (lengan mikroskop) merupakan tempat memegang pada waktu

mengangkat mikroskop.

11) Kaki mikroskop yang kukuh dan berat berguna supaya mikroskop dapat

berdiri dengan stabil.

2.2.2 Pembentukan Bayangan pada Mikroskop

Benda yang diamati diletakkan di depan lensa objektif di antara Fob dan 2Fob

(atau fob < sob < 2fob). Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif adalah I1, yang

bersifat nyata, terbaluk, dan diperbesar. I1 ini dipandang sebagai benda oleh lensa

okuler. Supaya I1 diperbesar, maka I1 harus terletak di depan lensa okuler di antara

titik optik O dan jarak focus okuler (Fok). Jadi, lensa okuler berfungsi sebagai lup.

Bayangan akhir I2 yang dibentuk oleh lensa okuler terletak di depan lensa okuler,

bersifat maya, diperbesar, dan terbalik terhadap arah benda semula.

Gambar 2.9 Diagram sinar pembentukan bayangan pada mikroskop

10

Catatan:

1) Jika dikatakan mikroskop digunakan oleh mata berakomodasi maksimal,

maka itu berarti bayangan dari lensa okuler harus terletak di depan lensa

okuler sejauh titik dekat pengamat. Jadi,

s’ok = -sn

2) Jika dikatakan mikroskop digunakan oleh mata tidak berakomodasi (dengan

titik jauh berada di tak berhingga), maka itu berarti bayangan dari lensa okuler

harus terletak di depan lensa okuler sejauh titik jauh pengamat, yaitu tak

terhingga. Ini akan memberikan jarak benda okuler sama dengan jarak focus

okuler. Jadi,

s’ok = -~ memberikan sok = fok

a. Perbesaran Mikroskop

Karena mikroskop disusun oleh dua bauh lensa, yaitu lensa objektif dan lensa

okuler, maka perbesaran total mikroskop tentu sama dengan hasil kali dari kedua

perbesaran lensa ini.

Untuk perbesaran lensa objektif, perbesaran yang dialami benda adalah

perbesaran linier, sehingga rumus perbesaran objektif, Mob, persis sama dengan

rumus perbesaran linier lensa tipis, yaitu:

M ob=hob

'

hob

=−sob

'

sob

dengan h’ob = tinggi bayangan; hob = tinggi benda; s’ob = jarak bayangan objektif; sob =

jarak benda objektif.

Karena lensa okuler berfungsi seperti lup, yaitu 0 < sok < fok’, maka rumus

perbesaran okuler, Mok’ persis seperti rumus perbesaran angular lup, yaitu mata

berakomodasi maksimum

M ok=sn

'

f ok

+1

11

mata tidak berakomodasi

M ok=sn

'

f ok

Perbesaran total mikroskop (M) adalah hasil kali antara perbesaran objektif dan

okuler.

M=M ob×M ok

Catatan:

1) Jika Anda ditanya perbesaran maksimum mikroskop, maka itu artinya Anda

ditanya perbesaran mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum

2) Jika anda ditanya perbesaran minimum mikroskop, maka itu artinya Anda

ditanya perbesaran mikroskop untuk mata tidak berakomodasi

b. Panjang mikroskop

Yang dimaksud dengan panjang mikroskop adalah jarak antara lensa objektif

dan lensa okuler mikroskop. Pada sebuah mikroskop, bayangan dari lensa objektif

merupakan benda dari lensa okuler. Oleh karena itu panjang mikrokop (d) secara

umum dinyatakan oleh

d=sob' +sok

dengan sob'

= jarak bayangan objektif dan sok = jarak benda okuler.

Untuk pengamatan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi, bayangan

objektif harus jatuh di titk focus okuer, sehingga panjang mikoskop (d) dinyatakan

oleh

d=sob' +f ok

12

BAB III

PENUTUP

3.1 Simpulan

Berdasarkan pembahasan diatas, maka dapat diambil beberapa simpulan yaitu

sebagai berikut.

1) Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang

elektromagnetik yang banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari.

Cahaya memiliki sifat-sifat antara lain dapat dipantulkan (refleksi) dan

dapat dibiaskan (defraksi).

2) Mikroskop merupakan alat bantu untuk mengamati benda-benda

berukuran kecil. Sebuah mikroskop terdiri atas susunan dua lensa

cembung. Lensa cembung yang dekat dengan benda disebut lensa objektif.

Lensa cembung yang dekat dengan mata disebut lensa okuler. Jarak fokus

lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa objektif. Bayangan

akhir yang dibentuk oleh lensa okuler terletak di depan lensa okuler,

bersifat maya, diperbesar, dan terbalik terhadap arah benda semula.

3.2 Saran

Salah satu aplikasi konsep cahaya dan optik yang berperan besar dalam

perkembangan ilmu sains terutama biologi adalah mikroskop yang digunakan untuk

benda-benda yang berukuran sangat kecil (mikro). Untuk kedepannya, masih ada

beberapa aplikasi teori cahaya dan optik dalam kehidupan sehari-hari, misalnya alat-

alat kesehatan yang mutakhir yang dapat dikaji lebih lanjut.

13

Daftar Pustaka

____________.2012. Cahaya dan Optik. Modul tersedia pada

http://file.upi.edu/Direktori/DUALMODES/KONSEP_DASAR_FISIKA/BB

M_8

Campbell, Neil A., Mitchell, Lawrence G., Reece, Jane B. 1999. Biologi Edisi

Kelima-Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima-Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Kanginan, Marten. 2004. Fisika untuk SMA kelas X. Jakarta: Erlangga

Nurachmandani, Setya dan Samsulhadi, Samson. 2010. Ilmu Pengetahuan Alam

Terpadu untuk SMP dan MTs Kelas VII. Kementerian Pendidikan Nasional

Tripler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi ketiga. Jakarta: Erlangga

14