Pendalaman Materi Optik

qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty
uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd
fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx
cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq
ALAT – ALAT
OPTIK
wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui
Sri Cahyaningsih
opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg
hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxc
vbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq
wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui
opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg
hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxc
vbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq
wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui
opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg
hjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbn
mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwert
yuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopas
08312244030
ALAT OPTIK
PETA KONSEP
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
2
PENDALAMAN MATERI
ALAT – ALAT OPTIK
A. MATA
Kamu diberkati oleh Tuhan sepasang mata sebagai indera untuk melihat. Anugerah
tersebut memungkinkan manusia dapat menikmati keindahan alam ini. Tahukah kamu bahwa
matamu seperti kamera? Bagian-bagian kamera semuanya ada di matamu. Manusia telah
menjiplak alat optik yang maha sempurna, yaitu mata.
I. Bagian – Bagian Mata
Mata manusia memiliki bagian-bagian yang sangat sempurna. Berikut adalah bagianbagian mata yang perlu kamu ketahui.
1. Kornea
Kornea merupakan bagian mata yang bersifat tembus
pandang dan berfungsi sebagai pelindung matamu. Agar tetap bening dan bersih, kornea ini
dibasahi oleh air mata yang berasal dari kelenjar air mata.
2. Iris atau Selaput Pelangi
Iris terdapat di belakang kornea dan berpigmen. Pigmen ini menentukan warna pada mata
seseorang. Pernahkah kamu melihat seseorang atau binatang memiliki mata berwarna biru,
cokelat, atau hitam?
1. Aques Humour
Aqueous humour, yaitu cairan pengisi antara kornea dan lensa mata yang berfungsi
memberi bentuk dan kekukuhan pada mata.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
3
2. Viteous Humour
Vitreous humour, yaitu cairan bening pengisi bola mata yang terletak di antara lensa mata
dan retina. Vitreous humour memiliki fungsi yang sama dengan aqueous humour, yaitu
memberi bentuk dan kekukuhan pada mata.
3. Pupil
Pupil terdapat di tengah-tengah iris. Pupil dapat mengecil dan membesar, seperti fungsi
diafragma pada kamera. Pupil membuka dan menutup secara otomatis bergantung pada
cahaya yang masuk. Jika cahaya terang, pupil akan mengecil, sedangkan ketika gelap, pupil
akan membesar.
4. Retina
Retina merupakan selaput yang mengandung sel-sel indera. Retina berfungsi sebagai
layar, tempat terbentuknya bayangan, seperti halnya pelat film pada kamera.
5. Lensa Kristalin
Lensa kristalin merupakan lensa mata yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan
kenyal. Lensa mata berbeda dengan lensa kamera, tetapi memiliki fungsi yang sama. Pada
kamera, untuk memfokuskan bayangan pada pelat film, lensa kamera harus dimajukan atau
dimundurkan. Pada mata, untuk memfokuskan bayangan pada retina, yaitu dengan
mencembungkan atau memipihkan lensa. Daya untuk membuat lensa mata cembung dan
memipih sesuai dengan jarak benda yang dilihat disebut daya akomodasi.
6. Otot Mata
Otot mata, yaitu bagian yang berfungsi menggerakkan mata agar bayangan yang
terbentuk selalu jatuh di bintik kuning. Otot mata juga berfungsi memipihkan atau
mencembungkan bola mata.
7. Bintik Kuning
Bintik kuning, yaitu tempat jatuhnya cahaya, tempat paling peka cahaya pada retina.
8. Saraf Optik
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
4
Saraf optik, yaitu saraf yang meneruskan sinyal optik ke otak untuk diproses sebagai
sinyal penglihatan.
2. Bagaimana Kamu Bisa Melihat
Agar benda terlihat jelas oleh mata, bayangannya harus tepat di retina. Retina terdiri atas
dua bagian, yaitu bintik kuning yang peka terhadap cahaya dan bintik buta yang tidak peka
terhadap cahaya. Pada retina terdapat serabut-serabut sel saraf mata. Jika kamu melihat
sebuah benda, sel-sel saraf tersebut akan menyampaikanya ke otakmu. Oleh sebab itu, agar
kamu dapat melihat benda dengan jelas, bayangan harus jatuh di bintik kuning.
Suatu benda hanya dapat kamu lihat apabila ada cahaya. Cahaya yang dipantulkan dari
benda akan masuk ke dalam matamu melalui kornea dan dibiaskan oleh cairan di belakang
kornea agar jatuh pada lensa. Oleh lensa mata diatur sedemikian rupa sehingga bayangannya
jatuh di retina. Rangsangan cahaya yang diterima oleh sel-sel indera, kemudian diteruskan ke
saraf mata, selanjutnya disampaikan ke pusat penglihatan di otak untuk diterjemahkan.
Perasaan mengungkapkan bahwa kamu dapat melihat sesuatu. Ketika kamu melihat
benda yang jauh, cahaya yang dipancarkan dari benda dianggap oleh mata sebagai cahaya
sejajar dan oleh lensa mata akan difokuskan tepat di retina sehingga lensa mata memipih.
Pada saat kamu melihat benda yang dekat, cahaya dianggap dari satu titik menyebar
masuk ke mata melalui kornea dan cairan belakang kornea sehingga cahaya tepat jatuh di
retina. Tuhan telah memberikan kesempurnaan pada mata manusia sehingga dapat
memberikan gambaran tiga dimensi kepada benda yang dilihatnya. Jarak mata kiri dan mata
kanan sekitar 7 cm. Mata kiri dan kanan masing-masing memberikan gambaran benda yang
sedikit berbeda. Kedua sisi pandangan ini kemudian disatukan dan diolah di dalam otak
sehingga membentuk gambaran yang sempurna.
B. CACAT MATA
Orang yang bermata normal dapat melihat benda-benda jauh ataupun dekat dengan
normal. Hal ini disebabkan daya akomodasi mata yang masih baik. Mata yang masih normal
disebut emmetrop. Mata normal akan melihat dengan jelas sedekat-dekatnya 25 cm dan
sejauh-jauhnya tak terhingga.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
5
Tidak semua orang memiliki titik dekat dan titik jauh yang normal. Ada beberapa
orang yang sudah tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda dekat atau atau tidak bisa
melihat benda-benda jauh, atau kedua-duanya. Hal ini disebabkan otot iris sudah tidak dapat
membuat akomodasi maksimum atau minimum. Orang seperti itu disebut memiliki cacat
mata. Cacat mata dibedakan menjadi tiga jenis, antara lain miopi (rabun jauh), hipermetropi
(rabun dekat), dan presbiopi (mata tua).
a. Miopi atau Rabun Jauh
Mata yang tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang jaraknya jauh disebut
mata miopi atau rabun jauh. Miopi terjadi karena bentuk bola mata terlalu cembung dan tidak
dapat memipih. Akibatnya, bayangan benda jatuh di depan retina. Agar mata miopi dapat
melihat dengan jelas benda yang letaknya jauh digunakan lensa cekung atau lensa negatif.
Gambar diatas melukiskan pembentukan bayangan pada mata miopi sebelum dan
setelah menggunakan kacamata lensa negatif. Seperti yang telah kamu pelajari pada bab
sebelumnya, lensa cekung memiliki sifat menyebarkan cahaya. Dengan bantuan lensa
cekung, cahaya yang masuk ke mata akan disebarkan sehingga bayangan benda dapat jatuh
tepat di retina. Kekuatan lensa negatif yang digunakan oleh penderita miopi dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan lensa berikut.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
6
Keterangan:
P : kekuatan lensa (dioptri)
s : titik terjauh mata normal ( ∞ )
s' : titik terjauh mata miopi (m)
Karena jarak titik terjauh mata normal bernilai tak terhingga, kekuatan
lensa negatif yang digunakan juga dapat ditentukan dengan rumus berikut.
Keterangan:
PR : titik terjauh mata miopi (m)
Contoh Soal
1. Seorang miopi memiliki kemampuan melihat paling jauh pada jarak 4 m. Tentukan
kekuatan kacamatanya!
Penyelesaian:
Diketahui:
s=∞
s' = -4 m
Ditanyakan: P =. . .?
Jawab:
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
7
ଵ
Jadi, kekuatan lensa yang digunakan orang tersebut adalah − ସ ݀݅‫݅ݎݐ݌݋‬
ଵ
2. Seorang penderita miopi memiliki kacamata dengan kekuatan − ଶ ݀݅‫ ݅ݎݐ݌݋‬Tentukan
titik terjauhnya!
Penyelesaian:
Diketahui:
Ditanyakan: PR =. . .?
Jawab:
Jadi, titik terjauhnya adalah 2 meter.
b. Hipermetropi
Jika penglihatan seseorang tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang
jaraknya dekat maka orang tersebut dikatakan mengalami cacat mata hipermetropi atau rabun
dekat. Hipermetropi terjadi karena bentuk bola mata terlalu pipih sehingga bayangan jatuh di
belakang retina. Untuk mengatasi cacat mata hipermetropi, digunakan kacamata lensa positif
atau kacamata lensa cembung. Perhatikan gambar berikut!
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
8
Gambar (a) pembentukan bayangan pada mata hipermetropi dan (b) pembentukan
bayangan pada mata hipermetropi setelah menggunakan kacamata lensa positif.
Dengan menggunakan bantuan lensa positif, bayangan benda pada mata hipermetropi
dapat jatuh tepat di retina. Kekuatan lensa positif yang digunakan penderita hipermetropi
dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut.
Keterangan:
s: titik terdekat mata normal (25 cm = 0,25 m)
s': titik terdekat mata hipermetropi (m)
Kekuatan lensa positif juga dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut.
Keterangan:
PP: titik terdekat mata hipermetropi (m)
Contoh Soal
1. Seorang hipermetropi memiliki titik dekat 80 cm. Tentukan kekuatan kacamata agar
ia dapat melihat normal!
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
9
Penyelesaian:
Diketahui:
s' = -80 cm = -0,8 m
s = 25 cm = 0,25 m
Ditanyakan: P = . . .?
Jawab:
P = 4 – 2,25
P = 1,75 dioptri
Jadi, kekuatan lensa kacamata orang tersebut adalah 1,75 dioptri.
2. Seorang penderita hipermetropi menggunakan kacamata berkekuatan 2 dioptri.
Tentukan titik dekat orang tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
P = 2 dioptri
Ditanyakan: PP = . . .?
Jawab:
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
10
Jadi, orang tersebut memiliki titik dekat 0,5 m
c. Presbiop
Presbiopi biasa dialami oleh orang tua. Presbiopi sering disebut sebagai rabun tua.
Presbiopi terjadi karena menurunnya daya akomodasi mata. Daya akomodasi mata penderita
presbiopi menurun karena otot mata yang sudah melemah karena usia tua. Orang yang
menderita presbiopi tidak dapat melihat dengan jelasbenda yang letaknya terlalu dekat atau
terlalu jauh. Penderita presbiopi dapat ditolong dengan menggunakan kacamata lensa
rangkap. Bagian atas kacamata lensa rangkap berupa lensa cekung atau negatif yang
berfungsi untuk melihat benda yang jauh. Sedangkan bagian bawah kacamata lensa rangkap
terbuat dari lensa cembung atau positif yang berfungsi untuk melihat benda yang dekat.
d. Astigmatis
Astigmatis adalah cacat mata yang terjadi karena bentuk bola mata yang kurang
melengkung (tidak sferis) sehingga berkas cahaya yang masuk ke mata tidak terfokus di satu
titik. Seorang penderita astigmatis tidak dapat membedakan garis tegak (vertikal) dan garis
mendatar (horisontal) secara bersamaan. Jika seorang penderita astigmatis melihat
sekumpulan garis vertikal dan horisontal maka garis-garis vertikal akan tampak jelas,
sedangkan garis horisontal akan tampak kabur. Perhatikan gambar berikut!
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
11
Gambar (a) gambar sebenarnya dan (b) gambar yang dilihat orang astigmatis
Gambar atas merupakan salah satu contoh tes untuk menguji cacat mata astigmatis. Jika
seorang penderita astigmatis mengamati gambar
a. maka bayangan yang terbentuk di retina akan tampak seperti gambar
b. Cacat mata astigmatis dapat dibantu dengan menggunakan kacamata silindris.
Kacamata silindris berfungsi memfokuskan berkas-berkas cahaya pada titik
B. KAMERA
Ketika kamu merayakan ulang tahun, alangkah senangnya jika perayaan ulang tahun
tersebut didokumentasikan dengan foto. Apakah alat yang digunakan untuk mengambil
gambar foto tersebut? Kamu sering menggunakannya, bukan?
(a) kamera dan (b) skema kamera sederhana.
Bagian utama kamera adalah sebuah kotak hitam kedap cahaya yang pada salah satu
sisinya terdapat pelat film yang sensitif terhadap cahaya dan pada sisi depannya terdapat
lubang kecil yang disebut diafragma. Diafragma adalah lubang yang besarnya dapat diatur
dan berfungsi untuk mengatur intensitas cahaya yang masuk. Nilai diafragma ditunjukkan
dengan angka dan biasanya terbalik dengan bukaannya. Dengan demikian, semakin besar
angka diafragma, semakin kecil celah diafragma terbuka. Pada bagian depan kamera terdapat
lensa optik yang terbuat dari lensa cembung. Lensa tersebut berfungsi untuk mengumpulkan
cahaya sejajar dari benda sehingga terbentuk bayangan tepat di pelat film. Agar bayangan
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
12
dari benda yang dekat ataupun yang jauh dapat tepat berada di pelat film maka jarak lensa ke
pelat film dapat diatur ke depan atau ke belakang.
Alat tersebut dinamakan dengan alat pengatur fokus. Selainpengatur fokus juga ada
pengatur kecepatan membuka atau menutup layar. Pada kamera terdapat angka yang
menunjukkan kecepatan pembukaan dan penutupan layar. Semakin besar angkanya, semakin
cepat penutupan layar. Kecepatan besar digunakan untuk memotret benda-benda yang
bergerak dengan kecepatan tinggi. Terbentuknya bayangan pada pelat film dalam kamera
ditunjukkan pada Gambar
Perhatikan sinar-sinar istimewa dari benda pada Gambar diatas Sinar yang melalui
pusat optik akan diteruskan dan sinarsinar sejajar akan dibiaskan melalui titik fokus.
Bayangan pada kamera selalu nyata, terbalik, dan diperkecil. Dari sifat bayangan tersebut, di
manakah letak bendanya? Tentu harus lebih besar dari pada 2F atau di ruang III. Bayangan
yang terbentuk berada di ruang II dan diperkecil.
C. MIKROSKOP
Alat apakah yang kamu gunakan untuk melihat sel, sehelai rambut, atau amuba?
Kamu mungkin pernah mendengar namanya, yaitu mikroskop. Sebuah mikroskop
menggunakan lensa lensa. Lensa cembung dengan panjang fokus relatif pendek untuk
memperbesar benda-benda kecil yang jaraknya dekat. Lensa-lensa tersebut berfungsi sebagai
lensa objektif dan lensa okuler.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
13
Susunan lensa-lensa dalam sebuah mikroskop
Gambar diatas menunjukkan susunan lensa-lensa dalam sebuah mikroskop. Untuk
memperoleh angka pembesaran yang dikehendaki, mikroskop tersebut menggunakan dua
lensa okuler dan dua lensa objektif. Benda yang diamati ditempatkan pada sebuah slide
transparan dan disinari dari bawah.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
14
Diagram sinar mikroskop. Melalui lensa objektif, objek tersebut membentuk
bayangan nyata I1 yang diperbesar. Itersebut diperbesar lagi oleh lensa okuleruntuk
menghasilkan bayangan maya I2 yang jauh lebih besar.
Gambar diatas menunjukkan diagram cahaya sebuah mikroskop untuk mata melihat
dengan berakomodasi. Cahaya tersebut melalui lensa objektif dan membentuk bayangan
nyata I1 yang diperbesar. Bayangan itu diperbesar sebab benda itu terletak di antara satu dan
dua jarak fokus lensa objektif tersebut. Bayangan nyata tersebut diperbesar lagi oleh lensa
okuler untuk menghasilkan bayangan maya yang diperbesar I2. Susunan lensa seperti ini
memungkinkan menghasilkan bayangan ratusan kali lebih besar dari objek aslinya.
D. TELESKOP
Mempelajari alat-alat optik yang diuraikan terdahulu, kamu dapat menyimpulkan
bahwa cermin-cermin dan lensa-lensa merupakan komponen yang sangat penting dari alatalat optik, yaitu alat yang dirancang sedemikian rupa sehingga dapat membantu mata
manusia dalam mengadakan pengamatan. Dalam bagian ini, kamu akan mempelajari alat
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
15
optik lain, yaitu teleskop. Pernahkah kamu melihat bulan melalui teleskop? Dengan sebuah
teleskop yang baik, kamu dapat melihat kawah dan ciri-ciri lain di permukaan bulan secara
jelas. Teleskop dirancang untuk mengumpulkan cahaya dari benda-benda yang jauh.
Sekarang banyak informasi yang dapat kita peroleh tentang bulan, planet, galaksi, dan benda
angkasa lainnya melalui teleskop.
Sekitar tahun 1600, pembuat lensa di Belanda membangun sebuah teleskop untuk
mengamati bendabenda yang jauh. Pada tahun 1609 Galileo membangun dan menggunakan
teleskop sendiri untuk menemukan bulannya Jupiter, fase-fase Venus, dan beberapa seluk
beluk galaksi Milky Way. Sekarang para ilmuwan menggunakan beberapa jenis teleskop
dengan berbagai perbaikan rancangan.
Gambar ini menunjukkan bagaimana sebuah teleskop dapat memperbaiki penglihatan kita
terhadap bulan.
a. Teleskop Pantul
Karena adanya permasalahan seperti yang telah dijelaskan pada teleskop bias tersebut,
kebanyakan teleskop besar adalah teleskop pantul. Teleskop pantul menggunakan sebuah
cermin cekung, sebuah cermin datar, dan sebuah lensa cembung untuk mengumpulkan dan
memfokuskan cahaya dari benda jauh.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
16
Gambar dibawah adalah diagram dari sebuah teleskop pantul.
Cahaya masuk ke teleskop pantul dan dipantulkan oleh cermin cekung ke cermin
datar,cermin datar memantulkan sinar dan menghasilkan bayangan nyata terbalik dalam
teleskop. Lensa okuler kemudian memper-besar bayangan ini.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
17
b. Teleskop Bias
Sebuah teleskop yang umum adalah teleskop bias. Sebuah teleskop bias sederhana
menggunakan dua buah lensa untuk mengumpulkan dan memfokuskan cahaya dari bendabenda jauh.
Gambar dibawah ini adalah diagram sebuah teleskop bias untuk mata melihat dengan
berakomodasi.
Bagaimana bekerjanya teleskop bias tersebut sehingga dapat memperbaiki
penglihatan kita terhadap benda-benda jauh dapat dijelaskan dengan
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
18
Cahaya masuk ke teleskop bias melalui sebuah lensa cembung yang disebut dengan
lensa objektif. Bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa ini diperbesar oleh lensa cembung
kedua yang disebut dengan lensa okuler dengan panjang fokus yang lebih pendek. Kamu
melihat bayangan diperbesar, terbalik, dan maya dari bayangan nyata.
Gambardiatas . Komponen utama jenis teleskop ini adalah lensa objektif dan lensa
okuler. Lensa objektif tersebut merupakan sebuah lensa cembung besar dengan panjang fokus
panjang, dan lensa okuler yang dapat digerak-gerakkan dan memiliki panjang focus yang
relatif pendek. Sinar-sinar dari suatu objek jauh pada dasarnya paralel dan membentuk suatu
bayangan (I0) pada titik fokus objektif (Fo). Bayangan ini bertindak sebagai suatu objek
untuk okuler, yang digerak-gerakkan sedemikian rupa sehingga bayangan tersebut tepat jatuh
di dekat dan di dalam titik fokusnya (Fe). Suatu bayangan yang besar, terbalik, dan maya (Ie)
terlihat oleh pengamat.
Alat – Alat Optik Created By Sri Cahyaningsih
19