Kelas 8 : Alat Optik

Alat-alat optik adalah alat-alat yang menggunakan lensa dan/atau cermin untuk memanfaatkan sifat-sifat cahaya yaitu dapat dipantulkan dan dapat dibiaskan, cahaya tersebut digunakan untuk melihat.

Selain dari mata kita, alat-alat optik digunakan bersamaan dengan mata kita, bisa juga untuk membantu kita melihat ataupun membutuhkan mata kita untuk menggunakannya.

Mata

Mata merupakan salah satu jenis alat optik yang dimiliki manusia atau pun hewan. Dengan mata, manusia atau hewan dapat melihat benda-benda. Namun, untuk melihat ini, diperlukan cahaya. Jadi percuma kita memiliki mata namun tidak ada cahaya. Ini seperti kita berada didalam ruang yang gelap gulita, maka mata kita tidak bisa melihat apapun termasuk melihat tangan kita sendiri. Mata manusia terdiri dari 4 jenis yaitu mata normal, mata rabun jauh (miopi), mata rabun dekat (hipermetropi), dan mata presbiopi. Berikut adalah penjelasan singkat tentang jenis-jenis mata yang disebutkan tadi.

Mata Normal

Mata dapat dikatakan normal jika semua cahaya baik yang berasal dari jarak dekat (titik dekat mata) atau dari dari jarak jauh yang masuk ke dalam mata maka oleh lensa mata dikumpulkan tepat diretinanya.


Cahaya dari jarak jauh dikumpulkan diretina
Gambar diatas menunjukkan salah satu contoh mata normal. Namun tidak semua mata seperti itu. Ada mata yang ketika ada cahaya dari jarak jauh maka oleh lensa mata dikumpulkan didepan retina yang disebut rabun rabun jauh, dan ada mata yang ketika ada
cahaya dari jarak dekat dikumpulkan dibelakang retina yang disebut mata rabun dekat.

Mata Rabun Jauh

Mata rabun jauh adalah mata hanya bisa melihat benda pada jarak dekat dan cukup sulit melihat benda yang jauh. Hal ini karena pada mata rabun jauh, cahaya yang berasal dari jarak jauh maka oleh lensa mata dikumpulkan didepan retina sedangkan jika cahaya dari jarak dekat maka dikumpulkannya tepat diretina.

Cara mengatasi rabun jauh adalah dengan menggunakan lensa cekung sedemikian rupa sehingga cahaya/benda yang berasal dari tak hingga maka bayangannya oleh lensa diletakkan tepat dititik jauh mata rabun jauh tersebut.






Cahaya yang berasal dari takhinga oleh lensa cekung dikumpulkan diretina
Benda di tak hingga oleh lensa bayangannya diletakkan di titik jauh rabun jauh
Jadi, ketika mata rabun jauh melihat benda jauh menggunakan lensa cekung maka yang ia lihat adalah bayangannya, bukan benda aslinya. Agar lensa cekung dapat mengumpulkan cahaya dari jarak jauh diretina atau meletakkan bayangan benda tepat di titik jauh rabun jauh, ini tergantung dari kekuatan lensanya. Jadi kita harus menentukan kekuatan lensa dengan persamaan:



Keterangan:
P = kekuatan lensa (Dioptri)
f = fokus lensa (m)
s = jarak benda (m)
s' = jarak bayangan (m)
Catatan:
f (+) jika lensa cembung dan f(-) jika lensa cekung.
s' selalu negatif dan s = tak hingga.

Mata Rabu dekat

Mata rabun dekat adalah mata yang hanya bisa melihat benda jauh dan kesulitan melihat benda dekat. Hal ini karena cahaya yang berasal dari jarak dekat dikumpulkannya dibelakang retina sedangkan cahaya yang berasal dari jarak jauh dikumpulkannya tepat diretina (seperti mata normal).

Untuk mengatasi mata ini, menggunakan lensa cembung sedemikian sehingga cahaya/benda yang berasal dari titik dekat mata normal (berjarak 25 cm) oleh lensa cembung bayanganya diletakkan pada titik dekat mata rabun dekat.





Cahaya yang berasal dari jarak 25 cm oleh lensa cembung dikumpulkan diretina
Benda yang berasal dari titik dekat mata normal bayangannya diletakkan pada titik dekat mata rabu dekat
Jadi ketika mata rabun dekat melihat benda dekat dengan menggunakan lensa cembung, maka yang ia lihat adalah bayangannya, bukan benda aslinya. Agar lensa cembung dapat meletakkan bayangan benda di titik dekat rabun dekat maka hal ini tergantung kekuatan lensanya. Jadi perlu dihitung berapa besar kekuatan lensa dengan rumus kekuatan lensa (lihat rumus pada mata rabun jauh).

Mata Presbiopi

Mata presbiopi tidak dapat melihat benda-benda dekat dan tidak dapat melihat benda-benda jauh. Cara mengatasi mata ini dengan menggunakan lensa bifokal (cembung cekung). Lensa cembung digunakan untuk mengatasi mata rabun dekat dan lensa cekung digunakan untuk mengatasi rabun jauhnya. Jadi disini kita harus menghitung satu per satu kekuatan lensanya dengan menggunakan rumus kekuatan lensa.

Lup (Kaca Pembesar)

Pembesaran bayangan saat mata tidak berakomodasi

${\displaystyle \!M={\frac {Sn}{f}}}$

Dengan ketentuan:

• ${\displaystyle \!M}$ = Pembesaran
• ${\displaystyle \!Sn}$ = Titik dekat (cm)
• ${\displaystyle \!f}$ = Fokus lup (cm)

Mikroskop

Proses pembentukan bayangan pada mikroskop

Pembesaran mikroskop adalah hasil kali pembesaran lensa objektif dan pembesaran lensa okuler, sehingga dirumuskan:

${\displaystyle M_{mik}=M_{ob}\times M_{ok}}$

Karena lensa okuler mikroskop berfungsi seperti lup, pembesaran mikroskop dirumuskan sebagai berikut:

Pembesaran Mikroskop pada saat mata berakomodasi maksimum

${\displaystyle M_{mik}=M_{ob}\times M_{ok}=({\frac {S'_{ob}}{S_{ob}}})\times ({\frac {Sn}{f_{ok}}}+1)}$

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

${\displaystyle d=S'_{ob}+S_{ok}=S'_{ob}+{\frac {Sn\times f_{ok}}{Sn+f_{ok}}}}$

Dengan ketentuan:

• ${\displaystyle \!M_{mik}}$ = Pembesaran mikroskop
• ${\displaystyle \!M_{ob}}$ = Pembesaran oleh lensa objektif
• ${\displaystyle \!M_{ok}}$ = Pembesaran oleh lensa okuler (seperti perbesaran pada lup)
• ${\displaystyle \!Sn}$ = Titik dekat mata
• ${\displaystyle \!f_{ok}}$ = Jarak fokus lensa okuler
• ${\displaystyle \!S'_{ob}}$ = jarak bayangan oleh lensa objektif
• ${\displaystyle \!S_{ob}}$ = jarak benda di depan lensa objektif
• ${\displaystyle \!d}$ = jarak lensa objektif dan lensa okuler

Pembesaran Mikroskop pada saat mata tidak berakomodasi

${\displaystyle M_{mik}=M_{ob}\times {\frac {Sn}{f_{ok}}}={\frac {S'_{ob}}{S_{ob}}}\times {\frac {Sn}{f_{ok}}}}$

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

${\displaystyle d=S'_{ob}+f_{ok}\,\!}$

Dengan ketentuan:

• ${\displaystyle \!M_{mik}}$ = Pembesaran mikroskop
• ${\displaystyle \!M_{ob}}$ = Pembesaran oleh lensa objektif
• ${\displaystyle \!Sn}$ = Titik dekat mata
• ${\displaystyle \!f_{ok}}$ = Jarak fokus lensa okuler
• ${\displaystyle \!S'_{ob}}$ = jarak bayangan oleh lensa objektif
• ${\displaystyle \!S_{ob}}$ = jarak benda di depan lensa objektif
• ${\displaystyle \!d}$ = jarak lensa objektif dan lensa okuler.

Teropong Bintang

Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata tidak berakomodasi

${\displaystyle M={\frac {f_{ob}}{f_{ok}}}}$

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

${\displaystyle d=f_{ob}+f_{ok}\,\!}$

Dengan ketentuan:

• ${\displaystyle \!d}$ = Jarak lensa objektif dan lensa okuler
• ${\displaystyle \!M}$ = Pembesaran teropong bintang
• ${\displaystyle \!f_{ob}}$ = Jarak fokus lensa objektif
• ${\displaystyle \!f_{ok}}$ = Jarak fokus lensa okuler

Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata berakomodasi maksimum

${\displaystyle M={\frac {f_{ob}}{S_{ok}}}}$

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

${\displaystyle d=f_{ob}+s_{ok}\,\!}$

Dengan ketentuan:

• ${\displaystyle M={\frac {f_{ob}}{f_{ok}}}}$

Dengan ketentuan:

• ${\displaystyle \!M}$ = Pembesaran teropong bumi
• ${\displaystyle \!f_{ob}}$ = Jarak fokus lensa objektif
• ${\displaystyle \!f_{ok}}$ = Jarak fokus lensa okuler

Jarak lensa objektif dan lensa okuler

${\displaystyle d=f_{ob}+4f_{p}+f_{ok}\,\!}$

Dengan ketentuan:

• ${\displaystyle \!d}$ = Jarak lensa objektif dan lensa okuler
• ${\displaystyle \!f_{ob}}$ = Jarak fokus lensa objektif
• ${\displaystyle \!f_{p}}$ = Jarak fokus lensa pembalik
• ${\displaystyle \!f_{ok}}$ = Jarak fokus lensa okuler

Soal dan Pembahasan oleh bung O:

Seseorang penderita hipermetropi memiliki titik dekat 50 cm hendak membaca pada jarak baca normal. Orang tersebut memerlukan kacamata berkekuatan...
 – 2 Dioptri
 – ½ Dioptri
 + ½ Dioptri

 + 2 Dioptri
+ 4 Dioptri

Pembahasan:
Diketahui:
s’ = –50 cm (s’ selalu negatif)
s = 25 cm
Ditanya: P = ...
Jawab:

Seseorang bermata miopi hanya dapat melihat benda yang jelas paling jauh jaraknya 50 cm. Kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan agar orang tersebut dapat melihat jelas pada benda-benda jauh adalah...
2 Dioptri
4 Dioptri
1 Dioptri
– 4 Dioptri
 – 2 Dioptri

Pembahasan:
Diketahui:
s’ = – 50 cm (s’ selalu negatif)
s = (tak hingga)
Ditanya: P = ...
Jawab:

Seseorang tidak dapat melihat jauh dengan jelas. Dia disarankan dokter memakai kacamata – 1 D. Titik jauh mata adalah...
50 cm
75 cm
100 cm
200 cm
tak hingga

Pembahasan:
Diketahui:
P = – 1 D
s = tak hingga
Ditanya: s’ = ...

Sebuah mikroskop memiliki tabung dengan panjang 22 cm, fokus okuler 5 cm dan fokus objektif 6 cm. Jika mata tak berakomodasi, tentukan letak benda terhadap lensa objektif !

 Berapakah perbesaran anguler lup yang memiliki fokus 8 cm dengan mata tak berakomodasi?

Sebuah benda mikro berada 1 cm di muka lensa objektif mikroskop. Jarak focus lensa objektif 0,9 cm. mata pengamat di belakang lensa okuler melihat bayangan benda dengan perbesaran terhadap lensa okuler = 10 kali. Perbesaran mikroskop adalah....

https://forms.gle/YVDwWdz2pxVi4ccN7