SMANSA'18: [FISIKA X] MAKALAH "PERALATAN OPTIK"

Assalamualaykum Warahmatullahi Wabarakatuh..

Kalau mikir-mikir soal file-file kelas X lalu yang di laptop, bingung juga mau diapain. Jadi, kepikiran untuk post di blog. Lumayan, siapatau ngebantu untuk yang lain yang lagi nyari materi. Jadi, ini nih yang pertama, matpel Fisika, kalau nggak salah Bab OPTIK yang ada maya, asli, tegaknya, agak kurang suka sih sama bab yang ini (fyi, jangankan babnya, dulu pas kelas X, nggak suka sama pelajarannya :D).So..this is it

Tugas Fisika

PERALATAN OPTIK

KELOMPOK 6 XI MIPA 2

SMA NEGERI 1 WATAMPONE

TAHUN PELAJARAN 2015/2016

Alat optik adalah alat-alat yang salah satu atau lebih 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. Pemantulan cahaya adalah peristiwa pengembalian arah rambat cahaya pada reflektor. Pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya karena cahaya melalui bidang batas antara dua zat bening yang berbeda kerapatannya.

A.    Mata

1.      Bagian-bagian Mata

Mata kita terdiri atas kornea, iris, pupil, lensa mata, retina, dan syaraf optik.

a.       Kornea

Kornea berupa selaput tipis yang berfungsi melindungi bagian dalam mata dari pengaruh luar. Kornea memiliki indeks bias sekitar 1,367. Di belakang kornea terdapat semacam cairan yang disebut aqueous humor. Cairan ini memiliki indeks bias sama dengan air, yaitu 1,33. Aqueous humor berfungsi sebagai pembasuh mata.

b.      Iris

Iris adalah selaput bola mata yang membentuk celah lingkaran. Warna iris memberikan warna pada mata. Biru, coklat, maupun hitam.

c.       Pupil

Pupil adalah celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata. Di saat terdapat cahaya yang masuk ke mata, iris akan mengendur dan pupil akan membesar sehingga lebih banyak cahaya yang masuk ke mata. Di saat terdapat banyak cahaya yang masuk ke mata, iris akan menegang dan pupil akan mengecil sehingga cahaya yang masuk ke mata akan berkurang.

d.      Lensa Mata

Lensa mata berupa lensa cembung yang berfungsi membiaskan cahaya yang masuk ke mata.

e.       Retina

Retina juga disebut selaput jala. Retina terletak di bagian belakang. Ia berfungsi sebagai layang untuk menangkap bayangan yang dibentuk oleh lensa mata. Bayangan yang dibentuk di retina bersifat nyata, terbalik dan diperkecil. Permukaan retina dilapisi juataan sel peka cahaya. Semua sel bermuara ke syaraf optik yang meneruskan informasi ke otak. Meskipun bayangan yang terbentuk di retina berkebalikan dengan benda aslinya, otak kita tetap memiliki kesan bahwa bayangn itu tegak.

2.      Pembentukan Bayangan di Retina

Kita bisa melihat suatu benda dengan jelas jika bayangan benda itu tepat di retina. Lensa mata mampu menebal dan menipis sesuai jarak benda yang diamati. Kemampuan mata untuk menebal dan menipis ini disebut daya akomodasi mata. Mata dikatakan berakomodasi maksimum bila lensa mata dalam keadaan paling tebal. Sebaliknya, mata dikatakan tidak berakomodasi jika lensa mata dalam keadaan paling tipis. Untuk melihat benda yang jauh tak berhingga, mata tak berakomodasi, lensa mata dalam keadaan paling tipis. jarak terjauh yang masih teramati dengan jelas oleh mata tak berakomodasi ini disebut titim jauh atau punctum remotum.

Untuk melihat benda yang mendekat dengan jelas, lensa mata akan menebal hingga batas maksimum daya akomodasinya. Jarak terdekat benda dari mata yang masih teramati dengan jelas oleh mata berakomodasi maksimum ini disebut titik dekat atau punctum proximum.

3.      Gangguan Penglihatan

Mata normal (emertrop) memiliki titk dekat sekitar 25 cm dan titk jauh di tak hingga. Dengan bertambahnya usia kemempuan lensa mata biasanya berkurang sehingga penglihatan tak lagi normal. Bayangn benda yang searusnya berada di retina mngkin bergeser di depan mata di belakang retina. Hal ini merupakan gangguan penglihatan.

a.       Miopi

Miopi juga disebut rabun jauh atau terang dekat. Penderita miopi tak dapat melihat benda jauh secara jelas. Bayangan benda jatuh di depan retina.  Penderita miopi dibantu dengan kacamata berlensa cekung.

penderita miopi dapat dibantu dengan kacamata berlensa cekung

Kekuatan lensa pada kacamata untuk penderita miopi dapat ditentukan dengan rumus:

dengan P adalah kekuatan lensa (dalam satuan dioptri), sedangkan P_R(miopi) adalah jarak titik jauh penderita miopi (dalam satuan cm).

b.      Hipermetropi

Hipermetropi jga disebt rabun dekat atau terang jauh. Penderita hipermetropi tidak dapat melihat benda dekat secara jelas. Titk dekatnya lebih dari 25 cm. Pada penderita hipermetropi, bayangan benda jatuh di belakang retina. Dibant dengan kacamata lensa cembung.

Kekuatan lensa pada kacamata untuk penderita hipermetropi dapat ditentukan dengan rumus:

dengan P adalah kekuatan lensa (dalam satuan dioptri), S adalah jarak benda dari mata (dalam satuan cm), jika tidak disebutkan , S = 25 cm, sedangkan P_p(hyp) adalah jarak titik dekat penderita hipermetropi (dalam satuan cm).

c.       Presbiopi (Mata tua)

Penderita presbiopi tidak dapat jelas melihat benda yang letaknya jauh dan benda yang letaknya dekat. Baik titik jauh maupun titik dekat penderita presbiopi telah bergeser dari posisi normalnya. Presbiopi terjadi biasanya karena usia tua. Penderita ini dapat dibantu dengan kacamata berlensa rangkap, yaitu berlensa positif dan berlensa negative.

d.      Astigmatisme

Astigmatisme atau mata silindris terjadi karena bentuk kornea atau lensa mata yang terlalu cembung di salah satu sisinya. Akibatnya, sebuah titik akan terlihat sebagai garis. Benda bergaris dapat terlihat jelas, tetapi dalam arah tertentu saja, misalnya vertikal atau horisontal saja. Penderita astigmatisme dibantu dengan kacamata berlensa silinder.

B.     Lup

1.      Fungsi Lup atau Kaca Pembesar

Sebagaimana namanya, lup memiliki fungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lup adalah lensa cembung yang digunakan untuk mengamati benda-benda kecil agar nampak lebih besar. Bayangan yang dibentuk oleh lup memiliki sifat: maya, tegak, dan diperbesar. Untuk itu benda harus diletakkan di Ruang I atau daerah yang dibatasi oleh fokus dan pusat lensa atau cermin (antara f dan O), dimana So < f.

Ada dua cara bagaimana menggunakan lup yaitu:
1. Dengan cara mata berakomodasi maksimum
2. Dengan cara mata tidak berakomodasi.

a.      Mata Berakomodasi Maksimum

Mata berakomodasi maksimum yaitu cara memandang obyek pada titik dekatnya (otot siliar bekerja maksimum untuk menekan lensa agar berbentuk secembung-cembungnya).
Pada penggunaan lup dengan mata berakomodasi maksimum, maka yang perlu diperhatikan adalah:

1.      bayangan yang dibentuk lup harus berada di titik dekat mata / Punctum Proksimum (PP)

2.      benda yang diamati harus diletakkan di antara titik fokus dan lensa

3.      kelemahan : mata cepat lelah

4.      keuntungan : perbesaran bertambah (maksimum)

5.      Sifat bayangan : maya, tegak, dan diperbesar

b.      Mata Tak Berakomodasi

Mata tak berakomodasi yaitu cara memandang obyek pada titik jauhnya (yaitu otot siliar tidak bekerja/rileks dan lensa mata berbentuk sepipih-pipihnya).
Pada penggunaan lup dengan mata tak berakomodasi, maka yang perlu diperhatikan adalah:

1.      maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak hingga

2.      benda yang dilihat harus diletakkan di titik fokus (So = f)

3.      keuntungan : mata tak cepat lelah

Kerugian : perbesaran berkurang (minimum)

c.       Perhitungan

Pada mata berakomodasi maksimum
• Si = -PP = -Sn

Perbesaran sudut atau perbesaran angular

Pada mata tak berakomodasi

• Si = -PR
• So = f
Perbesaran sudut

M = perbesaran sudut
PP = titik dekat mata dalam meter
f = Jarak focus lup dalam meter

C.    Mikroskop

Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi dengan cermincekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang akan diamati.Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas digunakan makrometer dan mikrometer.

Mikroskop

Pembentukan bayangan pada mikroskop :

Pembentukan bayangan

Dasar kerja mikroskop

Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa.

Obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak berakomodasi.

Pengamatan dengan akomodasi maksimum

Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus jatuh pada titik dekat mata (PP)

Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler

yaitu:

M = Moby x Mok

M = (Si/So) x (PP/f okuler + 1)

Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi

Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus berada pada titik jauh mata Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:

M = Moby x Mok

M = (Si/So) x (PP/f okuler)

Panjang Mikroskop

Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler dirumuskan:

Untuk mata berakomodasi :

d = Si (ob) + So (ok)

Keterangan :

d = panjang mikroskop

Si (ob) = jarak bayangan lensa obyektif

So (ok) = jarak benda lensa okuler

Untuk mata tidak berakomodasi :

d = Si (ob) + f (ok)

Keterangan :                                                

d = panjang mikroskop

f (ok) = jarak fokus lensa okuler

D.    Teropong

Teropong atau teleskop adalah alat optic yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh agar tampak lebih dekat dan jelas.

Ada dua jenis utama teropong, yaitu:

(1)   Teropong bias,  yang terdiri atas beberapa lensa

(2)   Teropong pantul,  yang terdiri atas beberapa cermin dan lensa

a.       Teropong Bias

Teropong jenis ini disebut teropong bias karena sebagai lensa objektif digunakan lensa yang berfungsi membiaskan cahaya. Ada empat macam teropong bias, yaitu

(a)    Teropong bintang atau teropong astronomi

(b)   Teropong bumi

(c)    Teropong prisma atau binokuler

(d)   Teropong panggung atau teropong Galileo

1)      Teropong bintang biasanya digunakan untuk mengamati benda-benda langit seperti bintang. Teropong bintang terdiri dari 2 lensa positif yaitu lensa objektif dan lensa okuler. Lensa objektif memiliki fokus jauh lebih besar daripada lensa okulernya (fob > fok). Karena benda-benda yang diamati dengan teropong umumnya terletak dijauh tak terhingga maka bayangan akan jatuh di titim fokus obyektif dan sinar yang sampai di lensa objektif berupa sinar sejajar. Pengamatan melalui teropong biasanya dengan mata tak berakomodasi, hal ini untuk menghindari kelelahan mata karena pengamatan lama, sehingga bayangan objektif juga jatuh di titik fokus okuler. Jadi titik fokus obyektif berimpit dengan titik fokus okuler. Lukisan pembentukan bayangannya adalah

Jadi, perbesaran teropong adalah

M_a=

2)       Teropong bumi adalah teropong yang dugunakan untuk melihat benda-benda jauh yang ada dipermukaan bumi.

Teropong bumi terdiri dari 3 lensa

1.     Lensa objek

2.     Lensa pembalik

3.     Lensa okuler

Lensa pembalik merupakan lensa positif juga, berfungsi membalik bayangan yang dihasilkan objektif supaya menjadi tegak. Jadi bayangan objektif akan jatuh di titik fokus objektif yang berimpit dengan titik pusat kelengkungan pembalik. Bayangan pembalik akan jatuh di titik fokus okuler. Secara tegak, sama besar dengan bayangan objektif. Bayangan akhir oleh akuler akan tampak tegak.

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

3)                  Teropong prisma terdiri atas dua pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa okuler) dan dua pasang prisma kaca siku-siku samakaki. Sepasang prisma yang diletakkan berhadapan, berfungsi untuk membelokkan arah cahaya dan membalikkan bayangan.

Bayangan yang dibentuk lensa objektif bersifat nyata, diperkecil, dan terbalik. Bayangan nyata dari lensa objektif menjadi benda bagi lensa okuler. Sebelum dilihat dengan lensa okuler, bayangan ini dibalikkan oleh sepasang prisma siku-siku sehingga bayangan akhir dilihat maya, tegak, dan diperbesar. Perbesaran bayangan yang diperoleh dengan memakai teropong prisma sama dengan teropong bumi.

Beberapa keuntungan praktis dari teropong prisma dibandingkan teropong yang lain :
1. Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna oleh bidang-bidang prisma.

2. Dapat dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui jarak yang sama (dipantulkan 4 kali oleh dua prisma).

3. Daya stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan
4. Dengan adanya prisma arah cahaya telah dibalikkan sehingg terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak.

Pada binokuler tertulis angka, 7 x 45, 8 x50, dan seterusnya, angka di depan 7x dan 8x merupakan ukuran perbesaran lensa dari binokuler. Misalnya binokuler dengan perbesaran 7x berarti, binokuler tersebut menawarkan kemampuan untuk melihat benda 7 kali lebih dekat , namun semakin tinggi nilai perbesaran lensanya akan sangat terpengaruh dengan fokus dan getaran yang kita timbulkan, perbesaran yang terlalu besar memerlukan alat bantu seperti tripod untuk memegangnya agar dapat di fokus pada obyek yang di tuju.

Selanjutnya angka di belakangnya 45 dan 50 menunjukkan diameter lensa obyektif dari binokuler tersebut. Semakin besar diameter lensa obyektif berarti semakin banyak cahaya yang masuk dan dapat difokuskan ke mata. Jadi binokuler yang dapat digunakan pada malam hari atau cahaya suram biasanya memiliki diameter lensa obyektif lebih dari 50 mm. Besarnya diameter lensa ini mempengaruhi berat dari binokuler tersebut. Semakin besar diameternya juga berdampak pada komponen yang lain, sehingga binokuler akan lebih berat juga.

Perbesaran teropong:

keterangan:

Ma = perbesaran teropong

fob = fokus lensa objektif

fok = fokus lensa okuler

4)      Teropong Panggung

Teropong ini hampir sama dengan teropong bumi, hanya saja lensa pembalik dan lensa okulernya menggunakan 1 lensa cekung. Maksudnya 1 lensa cekung berfungsi sebagai pembalik sekaligus lensa okuler. Replika teleskop Galileo seperti gambar berikut.

Teleskop Galileo

Untuk menggambarkan pembentukan bayangan teropong tersebut seperti di bawah ini.

Pembentukan bayangan pada teropong panggung

Perbesaran bayangannya : 

Panjang teropong              : d = f_ob + f_ok  Nilai f_ok harus negatif

Sifat bayangan                   : maya, tegak, dan diperbesar

5)      Teropong pantul

Disebut teropong pantul karena sebagai objektif digunakan cermin cekung besar yang berfungsi sbagai pemantul cahaya.

Teropong pantul astronomi terdiri atas satu cermin cekung besar, satu cermin datar kecil yang diletakkan sedikit di depan titik focus cermin cekung F, dan satu lensa cembung untuk mengamati benda.

Diagram sinar teropong pantul ditunjukkan pada gambar berikut. Cermin cekung besar akan mengumpulkan cahaya sebanyak mungkin. Akan tetapi, sebelum cahaya dikumpulkan di titik fokus F cermin cekung, cahaya dipantulkan dahulu oleh cermin datar menuju ke lensa okuler (lensa cembung)