Translate in your language

Rabu, 26 Maret 2014

Alat-Alat Optik

ALAT OPTIK

Alat optik adalah alat-alat yang salah satu atau lebih komponennya menggunakan benda optik, seperti: cermin, lensa, serat optik atau prisma.

MATA

Mata merupakan salah satu contoh alat optik, karena dalam pemakaiannya mata membutuhkan berbagai benda-benda optik seperti lensa.
Kornea adalah bagian mata yang melindungi permukaan mata dari kontak dengan udara luar.
Iris adalah selaput tipis yang berfungsi untuk mengatur kebutuhan cahaya dalam pembentukan bayangan.
Lensa adalah bagian mata yang berfungsi untuk memfokuskan bayangan pada retina.
Retina berfungsi sebagai layar dalam menangkap bayangan benda, di tempat ini terdapat simpul-simpul syaraf optik.
Otot siliar berfungsi untuk mengatur daya akomodasi mata. 

KAMERA

Kamera merupakan alat optik yang dapat memindahkan/mengambil gambar dan menyimpannya dalam bentuk file, film maupun print-out. Kamera menggunakan lensa positif dalam membentuk bayangan. Sifat bayangan yang dibentuk kamera adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
Bagian-bagian dari kamera secara sederhana terdiri dari:
  1. Lensa cembung
  2. Film
  3. Diafragma
  4. Aperture        

LUP

Lup  adalah alat optik yang memiliki fungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lensa yang digunakan adalah lensa cembung. Bayangan yang dibentuk oleh lup memiliki sifat:maya, tegak, dan diperbesar.    
Ada dua cara bagaimana menggunakan lup yaitu:
  1. Dengan cara mata berakomodasi maksimum
  2. Dengan cara mata tidak berakomodasi
Pada mata berakomodasi maksimum
  • Si = -PP = -Sn
  • Pebesaran sudut atau perbesaran angular   
Pada mata tak berakomodasi
  • Si = -PR r
    • So = f
Perbesaran sudut   :
M = perbesaran sudut
PP = titik dekat mata dalam meter
f = Jarak fokus lup dalam meter 

TEROPONG

Teropong atau teleskop adalah sebuah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda yang jauh sehingga tampak lebih jelas dan lebih dekat. Secara umum teropong terdiri atas dua buah lensa positif. Satu lensa mengarah ke obyek dan disebut lensa obyektif dan satu lensa mengarah ke mata dan disebut lensa okuler. Prinsip utama pembentukan bayangan pada teropong adalah: lensa obyektif membentuk bayangan nyata dari sebuah obyek jauh dan lensa okuler berfungsi sebagai lup. Panjang teropong adalah jarak antara lensa obyektif dan lensa okulernya.
  • Teropong Bintang
Teropong bintang digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang ada di langit (bintang). Teropong bintang terdiri dari sebuah lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa obyektif dengan diameter dan jarak fokus besar, sedangkan okulernya adalah sebuah lensa cembung dengan jarak fokus pendek.
  • Teropong Bumi
Teropong bumi digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang jauh dipermukaan bumi. Teropong ini akan menghasilkan bayangan yang nampak lebih jelas, lebih dekat dan tidak terbalik. Teropong bumi terdiri dari tiga lensa positif dan salah satunya berfungsi sebagai pembalik bayangan.
  • Teropong Panggung
Teropong panggung adalah teropong yang mengkombinasikan antara lensa positif dan lensa negatif. Lensa negatif digunakan sebagai pembalik dan sekaligus sebagai okuler. Sifat bayangan yang terbentuk adalah maya,tegak, dan diperkecil.

MIKROSKOP

Mikroskop adalah alat yang digunakan untuk mengamati benda-benda kecil. Mikroskop yang paling sederhana menggunakan kombinasi dua buah lensa positif, dengan panjang titik fokus obyektif lebih kecil daripada jarak titik fokus lensa okuler.
Pengamatan menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum.    
Perbesaran mikroskop pada pengamatan ini adalah:     
Keterangan:
S(Ob) = Jarak benda lensa obyektif dalam meter
S’(Ob) = Jarak bayangan lensa obyektif dalam meter
PP = titik dekat pengamat dalam meter
f(Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter  
Pengamatan menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi.    
Perbesaran mikroskop pada pengamatan ini adalah:   
S(Ob) = Jarak benda lensa obyektif dalam meter
S’(Ob) = Jarak bayangan lensa obyektif dalam meter
PP = titik dekat pengamat dalam meter
f(Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter   

Panjang Mikroskop

Panjang mikroskop diukur dari jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler. Untuk masing-masing jenis pengamatan, panjang mikroskop dapat dihitung dengan cara yang berbeda.
  1. Mata berakomodasi maksimum
d = Si(Ob) + So(Ok)
  1. Mata tak berakomodasi
d = Si(Ob) + f(Ok)
Keterangan:
d = panjang mikroskop dalam meter
Si(Ob) = jarak bayangan lensa obyektif dalam meter
So(Ok) = jarak benda lensa okulerdalam meter 
f(Ok) = jarak fokus lensa okuler dalam meter   

PENERAPAN ALAT OPTIK 

Penerapan alat optik dalam kehidupan sehari-hari di antaranya kamera untuk memotret gambar, lup untuk melihat benda-benda agar terlihat lebih jelas/besar, mikroskop untuk mengamati sel atau jaringan yang tidak dapat teramati dengan mata telanjang.

PROSES PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA RETINA

Apakah fungsi pupil, retina, dan bintik kuning? Bagaimana proses melihat benda itu terjadi? Pupil adalah bagian mata yang berfungsi mengatur besar kecilnya cahaya yang masuk ke bola mata. Retina adalah selaput tipis di bagian belakang bola mata. Lapisan itu paling banyak mengandung saraf penglihatan. Fovea atau bintik kuning adalah bagian retina, tempat berkumpulnya ujing-ujung saraf penglihatan sehingga paling peka terhadap rangsang (impuls) cahaya.
Syarat kita dapat melihat benda adalah harus ada cahaya. Cahaya dapat berasal langsung dari sumber cahaya atau berasal dari cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda yang ada di sekeliling kita. Cahaya masuk menembus kornea, terus melewati lensa mata, dan akhirnya sampai ke retina. Bayangan benda jatuh tepat di bintik kuning, bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Bayangan itu merupakan rangsangan atau informasi yang dibawa oleh syaraf penglihatan menuju pusat syaraf penglihatan di otak. Di otak, rangsangan ditafsirkan dan barulah kemudian kita mendapat kesan melihat benda.
Bagaimanakah cara lensa mata mengatur agar bayangan benda tepat jatuh di retina?
Lensa mata mengatur penyesuaian terhadap jarak benda dengan jalan mengatur cembung dan pipihnya lensa sehingga bayangan jatuh di retina. Proses itu disebut berakomodasi. Apabila jarak benda sangat dekat, lensa akan mencembung. Sebaliknya, apabila jarak benda jauh, lensa mata akan memipih.
Lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya, dikatakan berakomodasi maksimum. Sebaliknya, lensa mata dalam keadaan sepipih-pipihnya, dikatakan berakomodasi minimum atau tidak berakomodasi.

FUNGSI SETIAP BAGIAN MATA

Bagian-bagian pada organ mata bekerjasama mengantarkan cahaya dari sumbernya menuju ke otak untuk dapat dicerna oleh sistem saraf manusia.
Bagian-bagian tersebut adalah:
  1. Kornea
    Merupakan bagian terluar dari bola mata yang menerima cahaya dari sumber cahaya.
  2. Pupil dan Iris
    Dari kornea, cahaya akan diteruskan ke pupil. Pupil menentukan kuantitas cahaya yang masuk ke bagian mata yang lebih dalam. Pupil mata akan melebar jika kondisi ruangan yang gelap, dan akan menyempit jika kondisi ruangan terang. Lebar pupil dipengaruhi oleh iris di sekelilingnya.Iris berfungsi sebagai diafragma. Iris inilah terlihat sebagai bagian yang berwarna pada mata.
  3. Lensa mata
    Lensa mata menerima cahaya dari pupil dan meneruskannya pada retina. Fungsi lensa mata adalah mengatur fokus cahaya, sehingga cahaya jatuh tepat pada bintik kuning retina. Untuk melihat objek yang jauh (cahaya datang dari jauh), lensa mata akan menipis. Sedangkan untuk melihat objek yang dekat (cahaya datang dari dekat), lensa mata akan menebal.
  4. Retina
    Retina adalah bagian mata yang paling peka terhadap cahaya, khususnya bagian retina yang disebut bintik kuning. Setelah retina, cahaya diteruskan ke saraf optik.
    1. Saraf optik
      Saraf yang memasuki sel tali dan kerucut dalam retina, untuk menuju ke otak.

Beberapa cacat mata :

1)        RABUN JAUH (MIOPI) yaitu mata tidak dapat melihat benda-benda jauh dengan jelas, disebut juga mata perpenglihatan dekat (terang dekat/mata dekat). Penyebab terbiasa melihat sangat dekat sehingga lensa mata terbiasa tebal. Miopi sering dialami oleh tukang arloji, penjahit, orang yang suka baca buku (kutu buku) dan lain-lain. Untuk mata normal (emetropi) melihat benda jauh dengan akomodasi yang sesuai, sehingga bayangan jatuh tepat pada retina. Mata miopi melihat benda jauh bayangan jatuh di depan retina, karena lensa mata terbiasa tebal. Mata miopi ditolong dengan kacamata berlensa cekung (negatif).
2)        RABUN DEKAT (HIPERMETROPI) tidak dapat melihat jelas benda dekat, disebut juga mata perpenglihatan jauh (terang jauh/mata jauh). Rabun dekat mempunyai titik dekat yang lebih jauh daripada jarak baca normal. Penyebab terbiasa melihat sangat jauh sehingga lensa mata terbiasa pipih. Rabun dekat sering dialami oleh penerbang (pilot), pelaut, sopir dan lain-lain. Rabun jauh ditolong dengan kacamata berlensa cembung (positif).
3)        MATA TUA (PRESBIOPI) adalah keadaan dimana mata tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang sangat jauh dan benda-benda pada jarak baca normal, disebabkan daya akomodasi telah berkurang akibat lanjut usia (tua). Pada mata tua titik dekat dan titik jauh keduanya telah bergeser. Mata tua diatasi atau ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa rangkap (cembung dan cekung). Pada kacamata dengan lensa rangkap, lensa negatif bekerja seperti lensa pada kaca mata miopi, sedangkan lensa positif bekerja seperti halnya pada kacamata hipermetropi.
4)        ASTIGMATISME (MATA SILINDRIS) disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal. Astigmatisma ditolong / dibantu dengan kacamata silindris.

PENGGUNAAN KACA MATA

Suatu benda dapat terlihat jelas oleh mata jika bayangannya terletak tepat di retina mata.
Berlaku rumus 1/f = 1/s + 1/s’
dimana f dapat berubah-ubah atau berakomodasi sesuai dengan rumus:
1/f = [n2/n1 - 1] [ 1/R1 - 1/R2]
Tititk Jauh (PR) : titik terjauh yang masih dapat dilihat jelas dengan mata tidak berakomodasi.
Tititk Dekat (PP) : titik terdekat yang masih dapat dilihat jelas dengan mata berakomodasi maksimum.
Mata Normal seringkali diamsumsikan titik dekatnya 25 cm di depan mata (jarak baca) den titik jauhnya di tak terhingga.
Rabun Jauh (miop, mata dekat) ® PP = 2S dan PR < ¥
Dalam hal ini bayangan dari benda jatuh di depan retina. Agar benda terlihat jelas maka dipakai kacamata berlensa negatif (divergen/cekung).
s = ¥
s’ = – PR
®
f = – s’
Rabun Dekat (hipermetrop, mata jauh) ® PP > 25 dan PR = ¥
Dalam hal ini bayangan dari benda jatuh di belakang retina. Agar benda terlihat jelas maka dipakai kacamata berlensa positif (konvergen/cembung).
s = 25
s’ = – PP
Mata Tua (Presbiop) ® PP > 25 dan PR < ¥
Agar benda terlihat jelas maka dapat digunakan kacamata bifokal
(+ dan -)

KAMERA SEBAGAI ALAT OPTIK

Kamera merupakan alat optik yang dapat merekam bayangan dari benda yang dipotret. Pada umumnya, kamera digunakan untuk memotret benda-benda yang dekat tetapi kamera dengan lensa photo jarak jauh dapat memotert benda yang sangat jauh.

  1. a.      Bagian-bagian penting kamera 

Bagian-bagian penting akmera antara lain :
  1. Diafragma
  2. pengatur diafragma
  3. ruang kedap cahaya (gelap)
  4. pelat film
  5. tombol pembuka/ penutup masukknya cahaya

    1. b.      Prinsip kerja kamera

Dengan mengarahkan lensa kamera pada benda yang akan dipotret, anda akan dapat melihat melalui celah belakang kamera, apakah bayangan sudah tepat atau belum. jika akomodasi lensa belum tepat sepenuhnya, lensa dapat diputar maju atau mundur sampai didapatkan objek yang tepat. Selanjutnya tombol ditekan, bersamaan dengan itu cahaya yang berasal dari bayangan lensa akan masuk. Setelah cahaya merambat melalui ruang gelap maka akan mengenai plat film. Ruang gelap harus rapat (tidak boleh ada kebocoran cahaya selain lensa).Pelat film merupakan bahan khusu yang mengandung celluiloid dari perak bromida sehingga sangat peka terhadap cahaya serta dapat membekas (merekam).
Diafragma dapat diukur sesuai dengan cakupan cahaya yang kita inginkan. Untuk mengetahui besarnya diafragma, biasanya digunakan angka  3,5,6,8,11 dan seterusnya. Semakin besar angka yang ditunjukkan maka lubang diafragma semakin kecil. Sifat bayangan yang terbentuk pada pelat film adalah nyata dan terbalik sehingga sering disebut gambar negatif (negatif film).Dengan proses laboratorium negatif film dapat dicuci cetak menjadi gambar positif (diapositif).

KONSEP LUP SEBAGAI ALAT OPTIK

 Lup (atau kaca pembesar), digunakan untuk memperbesar sudut pandang. Untuk mendapatkan perbesaran maksimum benda diletakkan diruang I (antara titik pusat optik dengan fokus f) sehingga bayangan di ruang IV didepan lensa, semu/maya (sepihak dengan tempat benda) dan tegak.

2.1. Perbesaran Sudut (anguler)

Gambar 7 : Melihat Benda Tanpa Lup
Perbesaran Sudut (M) yaituperbandingan antara sudut penglihatan dengan lup (θ) dan tanpa lup (θo).
Gambar 8: Melihat Benda Dengan Lup
Ukuran anguler berperan dalam hal memberi kesan seberapa besar benda yang dilihat mata. Sebagai contoh: perhatikan sebuah mobil yang bergerak mendekati kita; ketika masih jauh mobil tersebut kelihatan kecil, tetapi semakin dekat dengan kita, maka mobil tersebut kelihatan menjadi besar. Padahal ukuran mobil yang kita lihat sebenarnya adalah tetap. Atau perhatikan diagram benda berikut:
OA, OB dan OC adalah benda yang sama tingginya, namun karena berbeda jaraknya, maka sudut penglihatannya menjadi berbeda, OA yang paling jauh memiliki sudut penglihatan yang kecil dibandingkan OB dan OC, (α1 < α2 < α3), dan bayangan yang dibentuk diretina, OC yang paling dekat terlihat lebih tinggi, Jadi OC1 > OB1 > OA1
Secara matematis, dari definisi diatas, perbesaran sudut M dapat dihitung dengan:

2.2. Mata Berakomodasi Maksimum

Jika seorang pengamat menggunakan lup dimana benda diletakkan antara titik O dan F (di ruang I) maka akan diperoleh bayangan yang terletak pada titik dekat mata pengamat (s’ = sn). Karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, maka mata pengamat berakomodasi maksimum.
Jadi, untuk mata berakomodasi maksimum, bayangan yang dihasilkan lup harus terletak dititik dekat mata. Sehingga bayangannya, S’ = – Sn, oleh karena itu, perbesaran bayangan pada lup (M) merupakan perbandingan antara letak bayangan (s’) dengan letak benda (s), karena s’ = – 25 cm (tanda negatif menunjukkan bahwa bayangan jatuh didepan lensa).
Perhatikan gambar berikut:
Perbesaran sudut dapat dihitung dengan persamaan berikut:

2.3. Mata Tidak Berakomodasi

Untuk mata tidak berakomodasi (supaya mata tidak cepat lelah), makabenda (S) diletakkan pada titik fokus lensa (lup), sehingga bayangan akan diperbesar dan jatuh di jauh tak berhingga, sehingga S’ = ~ dan S = f
Dari hal ini diperoleh bahwa sudut penglihatan tanpa menggunakan lup merupakan perbandingan tinggi benda (h) dengan jarak titik dekat mata (Sn).
Sehingga perbesaran sudut untuk penglihatan menggunakan lup tanpa berakomodasi dapat dihitung dengan persamaan:

2.4. Mata Berakomodasi Pada Jarak x

Untuk mata berakomodasi pada jarak x, artinya bayangan yang dibentuk oleh lensa jatuh pada jarak x di depan mata (S’ = – x), sehingga perbesaran lup adalah:

2.5. Mata Berakomodasi Pada Jarak x dan Lup Tidak Menempel Pada Mata.

Untuk mata berakomodasi pada jarak x, dan mata mempunyai jarak d dari lup, maka perbesaran yang dihasilkan adalah:

PRINSIP KERJA MIKROSKOP

   Lensa obyektif berfungsi guna pembentukan bayangan pertama dan menentukan struktur serta bagian renik yang akan terlihat pada bayangan akhir serta berkemampuan untuk memperbesar bayangan obyek sehingga dapat memiliki nilai “apertura” yaitu suatu ukuran daya pisah suatu lensa obyektif yang akan menentukan daya pisah spesimen, sehingga mampu menunjukkan struktur renik yang berdekatan sebagai dua benda yang terpisah.
    Lensa okuler, adalah lensa mikroskop yang terdapat di bagian ujung atas tabung berdekatan dengan mata pengamat, dan berfungsi untuk memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif berkisar antara 4 hingga 25 kali.
    Lensa kondensor, adalah lensa yang berfungsi guna mendukung terciptanya pencahayaan pada obyek yang akan dilihat sehingga dengan pengaturan yang tepat maka akan diperoleh daya pisah maksimal.
Jika daya pisah kurang maksimal maka dua benda akan terlihat menjadi satu dan pembesarannyapun akan kurang optimal.

PRINSIP KERJA TEROPONG

Teropng prisma teridiri atas 2 bagian lensa cembung (Sebagian lensa okuler dan lensa objektif), dan juga sepasang dua prisma kaca siku-siku sama kaki, Sepasang prisma yang diletakan saling berhadapan, berfungsi untuk membelokan arah cahaya serta membalikan bayangan.
Bayangan yang berbentuk sifat objektif bersifat nyata, dan diperkecil serta terbalik, bayangan ini dibalikan oleh sepasang prisma siku-siku tadi, sehingga bayangan akhir terlihat maya, diperbesar, dan tegak. perbesaran yang diperolah dengan memakai teropong prisma samadengan teropong bumi.

Keuntungan praktis dari teropong prisma sama dengan teropong bumi :

  1. Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna oleh bidang-bidang prisma.
  2. Dapat dibuat sangat pendek sekalai, Karena sinarnya bolak-balik 3x melalui jarak yang sama dan di pantulkan sebanyak 4x oleh 2 prisma.
  3. Daya stereoskopis dperbesar, 2mata dapat melihat secara besamaan.
  4. Dengan adanya prisma arah cahaya yang telah dibalikan sehingga terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak.

Cara Kerja Teropong

Menurut fungsi dari teropong, Teropong dibagi menjadi 3 yaitu:
1. teropong bumi 
2. teropong bintang
3. teropong panggung
Prinsip utama pembentukan bayangan pada teropong adalah: lensa obyektif membentuk bayangan nyata dari sebuah obyek jauh dan lensa okuler berfungsi sebagai lup. Dengan demikian cara mengamati obyek apakah mau dengan cara berakomodasi maupun tidak berakomodasi tergantung dari posisi lensa okulernya. Oleh karena itu jarak antara obyektif dan okuler dapat diubah-ubah. Panjang teropong adalah jarak antara lensa obyektif dan lensa okulernya.

Teropong Bintang

Teropong bintang digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang ada di langit (bintang). Teropong bintang terdiri dari sebuah lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa obyektif dengan diameter dan jarak fokus besar, sedangkan okulernya adalah sebuah lensa cembung dengan jarak fokus pendek. Bagaimanakah pembentukan bayangan pada teropong dan bagaimana sifat bayangannya? Ikutilah kegiatan berikut ini.

Teropong Bumi

Teropong bumi digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang jauh dipermukaan bumi. Teropong ini akan menghasilkan bayangan yang nampak lebih jelas, lebih dekat dan tidak terbalik. Teropong bumi terdiri dari tiga lensa positif dan salah satunya berfungsi sebagai pembalik bayangan. Pembentukan bayangan pada alat ini dapat dilihat dalam gambar berikut.
Panjang teropong bumi adalah panjang fokus lensa obyektif ditambah 2 kali jarak fokus lensa pembalik dan panjang fokus lensa okuler. Dengan rumus : d = fOb + 4 fp + fOk
Prinsip/cara kerja teropong panggung : sinar sejajar yang masuk ke lensa obyektif membentuk bayangan nyata tepat di titik fokus obyektif. Bayangan ini akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Dan oleh lensa okuler akan dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata.
Pada pengamatan tanpa berakomodasi maka panjang teropong adalah :
d = f (Ob) – f (Ok)
d = panjang teropong dalam meter
f (Ob) = panjang fokus lensa obyektif dalam meter
f (Ok) = panjang fokus lensa okuiler dalam meter

PRINSIP KERJA PERISKOP

Periskop adalah alat yang digunakan kapal selam untuk melihat keadaan di atas permukaan air (bisa juga digunakan dalam kegiatan lain tapi yang paling sering dan umum yaitu di kapal selam)
 Cara kerjanya adalah sebagai berikut
Prinsip kerja alat ini memanfaatkan sifat permukaan cermin yang memantulkan 4% intensitas caaya yang jatuh tegak lurus. Untuk mencapai angka pelemahan sebesar 50,000 kali atau lebih, hars digunakan pantulan dari beberapa kaca secara berturut-turut. Dalam alat yang ditunjukkan gambar 4 digunakan pelat gelas yang permukaan belakangnya dihitamkan dengan cat. Apabila cahaya dibiarkan jatuh dengan sudut 45o, setelah
lima kali pemantulan pantulan intensitas cahaya tinggal 3.3 x 10-6 dibandingkan harga semula. Kelima pelat gelas disusun membentuk semacam periskop yang kompak seperti pada gambar 4. Lubang tempat masuknya cahaya ditutup dengan pelat gelas yang tebal (5 mm) sebagai pengaman tambahan terhadap sinar-sinar ultra violet (pancaran ini tidak dapat menembus gelas).
Diposting oleh di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)