Alat Optik: Pengertian, Macam, Gambar, Rumus, Pola Soal Dan Pembahasan Bab 1

Sains dan teknologi selalu membawa kita untuk bisa memahami alam. Hal ini disebabkan sains dan teknologi selalu memberi pengetahuan gres serta instrumen gres yang bisa mengungkap rahasia-rahasia alam sekalipun tanda-tanda alam yang semula dianggap mustahil terungkap. Fenomena astronomi sanggup lebih banyak terungkap lantaran tersedianya teleskop atau teropong yang lebih baik dari sebelumnya. Kemajuan dan inovasi dalam biologi modern tidak sanggup terjadi bila tidak ada mikroskop.

Nah, teropong dan mikroskop merupakan pola alat optik. Lalu tahukah kalian apa yang dimaksud dengan alat optik itu? Ada berapa banyak jenisnya? Serta bagaimana persamaan-persamaan yang berlaku pada masing-masing jenis alat optik tersebut? Pada kesempatan kali ini kita akan mempelajari definisi, jenis-jenis, gambar, rumus, pola soal dan pembahasan wacana alat optik fisika. Untuk itu silahkan kalian simak klarifikasi berikut ini.

Pengertian Alat Optik Fisika

Alat optik ialah alat yang memanfaatkan sifat cahaya, aturan pemantulan dan aturan pembiasan cahaya untuk membentuk bayangan suatu benda. Alat optik merupakan alat yang berupa prisma, lensa dan cermin sebagai serpihan utamanya. Dalam komponen alat optik bisa terdiri atas sebuah lensa, beberapa lensa, ataupun kombinasi antara lensa, cermin, dan prisma.

Dengan demikian sanggup disimpulkan bahwa alat optik merupakan alat yang bekerja menurut prinsip cahaya. Alat optik ini menciptakan hidup insan lebih gampang dan berarti. Kita sanggup menikmati keindahan alam semesta, mengabadikan momen-momen terindah pada lembaran foto atau bahkan bisa menciptakan butiran ketombe di kepala menjadi terlihat sebesar lengan manusia.

Jenis-Jenis Alat Optik Fisika

Alat optik terbagi atas dua jenis, yaitu alat optik alami dan alat optik buatan. Yang termasuk alat optik alami yaitu mata, sedangkan yang termasuk alat optik buatan di antaranya ialah kacamata, kamera, lup (kaca pembesar), Mikroskop, teropong atau teleskop, periskop dan sebagainya.

Teropong sendiri dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu teropong pantul dan teropong bias. Kemudian teropong bias juga ada banyak macamnya menyerupai teropong bintang, teropong bumi, teropong panggung, dan teropong prisma.

1. Alat Optik: Mata

Mata merupakan alat optik alamiah, ciptaan Tuhan yang sangat berharga. Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ yang sanggup menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Organ ini bekerja dengan cara menerima, memfokuskan, dan menstransmisikan cahaya melalui lensa untuk menghasilkan bayangan objek yang dilihatnya. Struktur anatomi mata diperlihatkan pada gambar berikut.

Fungsi dari masing-masing serpihan mata tersebut ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Bagian Mata	Fungsi
Lensa mata	Memfokuskan biar cahaya atau bayangan yang masuk jatuh di retina mata.
Pupil	Mengatur jumlah cahaya yang masuk ke bola mata.
Kornea	Menerima rangsangan cahaya dan meneruskannya hingga ke mata serpihan dalam.
Sklera	Melindungi bola mata terhadap ganguan luar yang bersifat mekanis (ex. benturan) serta berfungsi untuk menjaga bentuk bola mata.
Koroid	Memelihara retina dan mencegah terjadinya pemantulan cahaya di dalam ruang internal mata dengan cara menyerap cahaya yang tidak diperlukan.
Retina	Menerima cahaya dan daerah jatuhnya bayangan benda.
Saraf optik	Meneruskan info bayangan benda yang diterima retina menuju otak.
Otot siliari	Mengatur kelengkungan lensa mata. Pengaturan kelengkungan ini diharapkan biar bayangan benda jatuh sempurna di retina.

2. Alat Optik: Kacamata

Kacamata merupakan salah satu alat yang sanggup digunakan untuk mengatasi cacat mata. Kacamata terdiri dari lensa cekung atau lensa cembung, dan frame atau kerangka daerah lensa berada menyerupai yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Fungsi dari kacamata ialah mengatur supaya bayangan benda yang tidak sanggup dilihat dengan terang oleh mata menjadi jatuh di titik bersahabat atau di titik jauh mata, bergantung pada jenis cacat matanya.

Kalian tentu telah mempelajari bahwa bila sebuah benda berada di depan sebuah lensa, bayangan akan dibuat oleh lensa tersebut. Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa, bergantung pada letak benda dan jarak fokus lensa. Hubungan tersebut secara matematis sanggup ditulis sebagai berikut.

1	+	1	=	1
s		s'		f

Dengan:

s = jarak benda ke lensa (m)

s’ = jarak bayangan ke lensa (m)

f = jarak fokus lensa (m)

Selain itu, kalian juga pernah mempelajari kekuatan atau daya lensa. Kekuatan atau daya lensa ialah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar yang tiba sejajar dengan lensa. Hubungan antara jarak fokus dan kekuatan lensa memenuhi persamaan berikut.

P	=	1
		f

Dengan:

P = kekuatan atau daya lensa (dioptri)

f = jarak fokus lensa (m)

Contoh Soal: Kacamata

Reni yang menderita rabun bersahabat mempunyai titik bersahabat 50 cm. Jika ingin membaca dengan jarak normal (25 cm), maka berapa kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan Reni?

Penyelesaian:

Diketahui:

s = 25 cm

s’ = -50 cm (tanda negatif mengatakan bayangan bersifat maya, di depan lensa)

Ditanyakan: P = …?

Jawab:

1/f = 1/s + 1/s’

1/f = 1/25 – 1/50

1/f = 2/50 – 1/50

1/f = 1/50

f = 50 cm = 0,5 m

P = 1/f = 1/0,5 = 2 dioptri

Jadi, kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan reni ialah 2 dioptri.

3. Alat Optik: Kamera

Kamera ialah alat yang digunakan untuk menghasilkan bayangan fotografi pada film negatif. Selain digunakan untuk mengambil (capturing) gambar, kamera canggih cukup umur ini juga sanggup digunakan untuk merekam (recording) suatu kejadian atau kegiatan tertentu, menyerupai orang berjalan, menari, tertawa, dan sebagainya. Kamera bekerja menyerupai mata kita. Komponen-komponen dasar penyusun kamera hampir sama dengan mata kita. Bagian-bagian kamera diperlihatan pada gambar berikut.

Fungsi dari bagian-bagian kamera tersebut ialah sebagai berikut.

Bagian Kamera	Fungsi
Lensa cembung	Mengatur biar cahaya yang masuk sanggup diterima dengan baik oleh film.
Diafragma	Mengatur jumlah cahaya yang masuk ke kamera.
Pelat film	Sebagai daerah bayangan dan menghasilkan gambar negatif, yaitu gambar yang berwarna tidak sama dengan aslinya, tembus cahaya.
Prisma	Membelokkan cahaya sehingga sanggup berputar mengelilingi serpihan dalam kamera biar fotografer sanggup melihat gambar faktual yang akan diambilnya melalui lensa kamera.
Shutter	Memungkinkan lewatnya cahaya melalui lensa dalam waktu yang singkat.
Aperture	Mengatur besar-kecilnya diafragma.

Contoh Soal: Kamera

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

Jawab:

Ketika digunakan untuk memfokuskan benda yang letaknya jauh di tak terhingga, bayangan benda tersebut akan sempurna 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 ialah sebagai berikut.

1/s + 1/s’ = 1/f

1/2.500 + 1/s’ = 1/50

1/s’ = 1/50 – 1/2.500

1/s’ = 50 – 1/2.500

1/s’ = 49/2.500

s' = 2.500/49

s’ = 51,02 mm

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

4. Alat Optik: Lup (Kaca Pembesar)

Lup atau beling pembesar (atau sebagian orang menyebutnya suryakanta) ialah lensa cembung yang difungsikan untuk melihat benda-benda kecil sehingga tampak lebih terang dan besar. Sebagaimana yang kalian ketahui, lensa cembung mempunyai kemampuan untuk membentuk bayangan maya yang diperbesar bila benda terletak di antara titik fokus dan lensa. Bentuk lup diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Untuk lup, benda selalu diletakkan dalam ruang I sehingga bayangan akan terletak di ruang (IV). Bayangan yang terletak di ruang (IV) bersifat maya dan tegak (coba baca: 5 macam sifat bayangan pada lensa cembung dan cara menentukannya) sehingga jarak bayangan yang dibuat lup selalu negatif (s’bertanda negatif).

Rumus perbesaran lup bergantung pada keadaan mata kita ketika menggunakannya, yaitu apakah mata dalam keadaan berakomodasi atau tidak. Untuk itu ada tiga jenis rumus perbesaran anguler lup yaitu sebagai berikut.

Perbesaran Anguler Lup untuk Mata Berakomodasi Maksimum

Perbesaran anguler lup untuk mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai berikut.

M	=	sn	+ 1
		f

Keterangan:

M = perbesaran anguler untuk mata berakomodasi maksimum

sn = jarak baca normal (titik bersahabat mata normal = 25 cm)

f = jarak fokus lup

Perbesaran Anguler Lup untuk Mata Tidak Berakomodasi

Perbesaran anguler lup untuk mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.

M	=	sn
		f

Keterangan:

M = perbesaran anguler untuk mata berakomodasi maksimum

sn = jarak baca normal (titik bersahabat mata normal = 25 cm)

f = jarak fokus lup

Perbesaran Anguler Lup untuk Mata Berakomodasi pada Jarak Tertentu

Perbesaran anguler lup untuk mata berakomodasi pada jarak tertentu dirumuskan sebagai berikut.

M	=	sn		1	+	1
				f		x

Keterangan:

M = perbesaran anguler untuk mata berakomodasi maksimum

sn = jarak baca normal (titik bersahabat mata normal = 25 cm)

f = jarak fokus lup

x = jarak mata berakomodasi

Contoh Soal: Lup

Seorang siswa melihat sebuah benda kecil dengan memakai lup yang berjarak fokus 10 cm. Jika benda diletakkan di titik fokus lup, tentukan perbesaran lup.

Penyelesaian:

Diketahui:

f = 10 cm

s = 10 cm (karena benda diletakkan di titik fokus lup)

Ditanyakan: M

Jawab:

Jika benda diletakkan di titik fokus lensa, maka pengamat mengamati dengan mata tidak berakomodasi. Jadi, perbesarannya sanggup dicari dengan persamaan sebagai berikut.

M = sn/f

M = 25/10

M = 2,5 kali

Jadi, perbesaran bayangannya ialah 2,5 kali.

5. Alat Optik: Mikroskop

Mikroskop ialah alat optik yang terdiri atas susunan beberapa lensa pembesar yang digunakan untuk melihat benda, jasad renik, mikroorganisme, atau serpihan tubuh makhluk hidup yang berukuran sangat kecil yang tidak sanggup dilihat memakai mata telanjang. Bagian-bagian mikroskop diperlihatkan menyerupai pada gambar berikut ini.

Fungsi dari bagian-bagian mikroskop tersebut yakni sebagai berikut.

Bagian Kamera	Fungsi
Lensa objektif	Memperbesar bayangan preparat atau objek.
Revolver	Tempat memasang lensa objektif.
Lensa okuler	Memperbesar bayangan dari lensa objektif.
Tubus okuler	Menghubungkan lensa okuler, revolver, dan lensa objektif.
Sumber cahaya	Memancarkan cahaya ke arah kondensor.
Diafragma	Mengatur banyak sedikitnya cahaya.
Kondensor	Memusatkan cahaya pada preparat yang diamati.
Kaki mikroskop	Menopang tubuh mikroskop.
Penyangga	Menghubungkan dasar dan pegangan mikroskop.
Lengan mikroskop	Tempat memegang mikroskop.
Meja benda	Meletakkan preparat yang akan diamati dengan mikroskop.
Penjepit	Mengunci letak preparat biar tidak gampang bergeser.
Makrometer	Menggerak lensa naik turun secara cepat.
Mikrometer	Menggerakkan lensa naik turun secara perlahan.

Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler memilih panjang pendeknya sebuah mikroskop. 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 sebagai berikut.

d = s’ob + sok

Keterangan:

d = panjang mikroskop

s’ob = jarak bayangan lensa objektif ke lensa objektif

s’ok = jarak bayangan objektif ke lens 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.

M = Mob × Mok

Keterangan:

M = perbesaran total yang dihasilkan mikroskop

Mob = perbesaran yang dihasilkan lensa objektif

Mok = perbesaran sudut yang dihasilkan lensa okuler

Perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif memenuhi persamaan berikut.

	Mob	=	s'ob
			sob

Sedangkan perbesaran sudut yang dihasilkan lensa okuler menyerupai dengan perbesaran sudut lup, yakni untuk pengamatan tanpa akomodasi

	Mok	=	sn
			fok

Dan untuk pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum, perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler ialah sebagai berikut.

	Mok	=	sn	+ 1
			fok

Dengan fok = panjang fokus lensa okuler

Contoh Soal: Mikroskop

Sebuah mikroskop memakai lensa objektif dan lensa okuler yang masing-masing dengan fokus 1 cm dan 2 cm. Bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif berada pada jarak 15 cm dari lensa okuler. Tentukan perbesaran total dan panjang mikroskop jika:

■ Mata berakomodasi maksimum

■ Mata tidak berakomodasi

Penyelesaian:

Diketahui:

fob = 1 cm

fok = 2 cm

s’ob = 15 cm

Ditanyakan: M dan D untuk mata berakomodasi maksimum dan mata tidak berakomodasi.

Jawab:

■ Untuk mata berakomodasi maksimum

Sebelum sanggup memilih perbesaran dan panjang mikroskop, ada tiga komponen yang harus kita hitung terlebih dahlu, yakni jarak benda dari lensa objektif (sob), perbesaran lensa objektif (mob) dan perbesaran lensa okuler (mok).

● Jarak benda dari lensa objektif dicari dengan persamaan:

1	+	1	=	1
sob		s'ob		fob

1	=	1	−	1
sob		fob		s'ob

1	=	1	−	1
sob		1		15

1	=	15 – 1
sob		15

1	+	14
sob		15

sob = 15/14 cm

● Perbesaran oleh lensa objektif dicari dengan persamaan:

mob	=	s’ob
		sob

mob	=	15
		15/14

mob = 14 kali

● Perbesaran pada lensa okuler dicari dengan persamaan berikut.

mok	=	sn	+ 1
		fob

mok	=	25	+ 1
		2

mob = 12,5 + 1 = 13,5 kali

● Perbesaran mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum ialah sebagai berikut.

M = mob × mok

M = 14 × 13,5

M = 189 kali

Jadi, perbesaran mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum ialah 189 kali.

● Panjang mikroskop dihitung dengan persamaan:

D = s’ob + sok

sok dicari dengan persamaan berikut.

1	+	1	=	1
sok		s'ok		fok

1	+	1	=	1
sok		−sn		fok

1	=	1	+	1
sok		fok		sn

1	=	1	+	1
sok		2		25

1	=	25 + 2
sok		50

1	=	27
sok		50

sok	=	50
		27

sok = 1,85 cm

Jadi, panjang mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum adalah:

D = 15 + 1,85 = 12,85 cm

Dengan demikian, panjang mikroskop untuk pengamatan mata berakomodasi maksimum ialah 16,85 cm.

■ Untuk mata tidak berakomodasi

Pada mikroskop, besar perbesaran objektif selalu sama, baik untuk penggunaan mata berakomodasi maupun tidak. Oleh lantaran itu, kita hanya perlu mencari nilai perbesaran lensa okulernya saja sebelum sanggup memilih perbesaran total mikroskop.

● Perbesaran oleh lensa okuler dihitung dengan persamaan berikut.

mok	=	sn
		fob

mok	=	25
		2

mok = 12,5 kali

● Perbesaran total mikroskop dicari dengan persamaan:

M = mob × mok

M = 14 × 12,5

M = 175 kali

Jadi, perbesaran mikroskop untuk mata tidak berakomodasi ialah 175 kali.

● Panjang mikroskop dicari dengan persamaan berikut.

D = s’ob + sok

Untuk mata tidak berakomodasi, sok = fok sehingga:

D = s’ob + fok

D = 15 + 2

D = 17 cm

Jadi, panjang mikroskop untuk mata tidak berakomodasi ialah 17 cm.

Bagian 2