Alat-alat Optik

Mata
  • kornea, bagian depan mata memiliki lengkung yang lebih tajam dan dilapisi oleh selaput cahaya. 
  • aqueous humor (cairan), terletak di belakang kornea berfungsi membiaskan cahaya yang masuk ke mata. 
  • lensa mata/lensa kristalin, terbuat dari bahan bening, berserat dan kenyal, berfungsi mengatur pembiasan. 



  • iris, selaput yang membentuk celah, terletak di depan lensa kristalin, berfungsi memberi warna mata. 
  • pupil, celah lingkaran yang dibentuk oleh iris. 
  • retina, terdiri dari berjuta-juta sel sensitif, tempat cahaya difokuskan.


Animasi gambar di bawah menjelaskan proses cahaya yang datang ke lensa mata, selanjutnya difokuskan di retina. Pada mata normal cahaya datang ke lensa mata difokuskan tepat di retina. Di luar peristiwa tersebut, maka mata dikatakan telah terjadi kelainan, yaitu miopi (rabun jauh), hipermetropi (rabun dekat), dan astigmatis. Animasi juga menggambarkan proses cahaya yang melewati lensa setelah dilakukan koreksi dengan alat-alat bantu penglihatan, seperti dengan kaca mata, lensa kontak, dan bantuan laser.



  
    Kaca Mata


    Miopi (Rabun Jauh)

    Penderita rabun jauh atau miopi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang jauh, tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek di titik dekatnya (pada jarak 25 cm). 

    Titik jauh mata orang yang menderita rabun jauh berada pada jarak tertentu (mata normal memiliki titik jauh tak berhingga). Rabun jauh dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa divergen yang bersifat menyebarkan (memancarkan) sinar. Lensa divergen atau lensa cekung (lensa negatif) dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina. Seperti dijelaskan oleh gambar berikut:


    atau digambarkan dengan:



    Penderita miopi memiliki titik jauh mata PR (Punctum Rematum) <   dan memiliki titik dekat mata PP (Punctum Proximum) = 25 cm.
    Agar dapat melihat benda-benda jauh s = , penderita miopi harus menggunakan lensa kacamata cekung untuk menghasilkan bayangan maya di depan lensa pada jarak yang sama dengan titik jauh mata (s' = -PR). Sehingga berlaku s = , s' = -PR.

    berdasarkan persamaan umum lensa tipis: 

         

        

          

          

    f = jarak fokus lensa dan PR = jarak titik terjauh yang dapat dilihat penderita

    kekuatan lensa kaca mata yang digunakan dapat dihitung dengan rumus:

          

    dengan satuan: P dalam dioptri (D) dan f dalam meter (m)

    untuk f dan PR dengan satuan diukur dalam centimeter (cm), rumus yang digunakan:

            

    atau

                      dengan P = kekuatan lensa kaca mata (dioptri)

    contoh soal:
    Andi, anak penderita rabun jauh (miopi) hanya mampu melihat benda paling jauh dengan jarak 5 m. Hitunglah jarak fokus dan kekuatan lensa kaca mata yang harus dipakai oleh Andi untuk dapat melihat benda-benda yang jauh letaknya.

    penyelesaian:
    diket:                                                                                              ditanya:
    PR = 5 m                                                                                        f dan P

                                    

                                    

                                    

          untuk P

                                    
                                 
                                  

    contoh soal:
    Seorang yang miopi titik dekatnya 20 cm sedang titik jauhnya 200 cm. Agar ia dapat melihat dengan jelas benda yang jauh, berapakah kuat lensa kacamata yang digunakan?


    penyelesaian:
    diket:                                                                                              ditanya:
    PR = 200 cm                                                                                  P

                                        

                                      

                                     

                                     

    Contoh Soal:
    Seorang penderita rabun jauh (miopi) dengan titik jauh 100 cm ingin melihat benda yang sangat jauh. Berapakah fokus dan kuat lensa yang harus digunakan?


    penyelesaian:
    diket:                                                                                              ditanya:
    PR = 100 cm                                                                                   f dan P

                                               

                                               

                                               

                                               

    dan
                             
                         
                              


                              


    Rabun Dekat-Hipermetropi


    Orang yang menderita rabun dekat atau hipermetropi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang terletak di titik dekatnya, tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek yang jauh (tak hingga). 
    Titik dekat mata orang yang menderita rabun dekat lebih jauh dari jarak baca normal (PP > 25 cm). 



    Cacat mata hipermetropi dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa konvergen yang bersifat mengumpulkan sinar. Lensa konvergen atau lensa cembung atau lensa positif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina. Hipermetropi dikoreksi menggunakan lensa positif. 




    Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami hipermetropi dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa. Di sini jarak s adalah jarak titik dekat mata normal (25 cm), dan s’ adalah titik dekat mata (PP). Prinsip dasarnya adalah lensa positif digunakan untuk memindahkan (memundurkan) objek pada jarak baca normal menjadi bayangan di titik dekat mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.


    atau singkatnya:


    Agar dapat melihat dengan titik dekat mata Sn = 25 cm, maka s = Sn, penderita hipermetropi harus menggunakan lensa kacamata cembung untuk menghasilkan bayangan maya di depan lensa pada jarak yang sama dengan titik dekat mata (s' = -PP). Sehingga berlaku s = Sn, s' = -PP.
    berdasarkan persamaan umum lensa tipis:

         

       
     
         

    atau



    kuat lensa dapat dihitung dengan persamaan:

         

    dengan satuan: P dalam dioptri (D) dan f dalam meter (m)

    bila f dinyatakan dengan cm maka:

         

    sehingga untuk mata dengan titik dekat mata Sn = 25 cm berlaku::

           

            

    atau

         

    dengan : P = kekuatan lensa kaca mata (D) dan PP = punctum proximum/titik dekat mata penderita (cm)

    contoh soal:
    Seorang penderita rabun dekat (hipermetropi) dengan titik dekat 100 cm ingin membaca pada jarak baca normal (25 cm). Berapakah jarak fokus dan kuat lensa yang harus digunakan?

    penyelesaian:

    diket:                                                                                              ditanya:
    PP = 100 cm                                                                                   f dan P







    dan nilai f bisa dihitung:



    Latihan Soal:
    1. Titik jauh mata seseorang yang miopi adalah 1 m di depan mata untuk mampu melihat benda tak terhingga dengan jelas perlu dipakai lensa dengan jarak fokus ?
    2. Seseorang yang titik dekatnya ada pada jarak 50 cm di depan lensa matanya, hendak membaca buku yang diletakkan pada jarak 25 cm. Agar orang tersebut dapat membaca dengan jelas maka ia harus memakai kaca mata berkekuatan?
    3. Titik dekat mata seseorang 200 cm. Agar orang itu dapat melihat pada jarak 25 cm maka perlu kacamata berkekuatan (dalam dioptri) ?
    4. Pada saat membaca jarak terdekat yang dapat dilihat seorang kakek rabun dekat adalah 40 cm. Kekuatan lensa kacamata yang diperlukan adalah ...
    Soal-Soal Latihan
    1. Seorang pelajar memakai kacamata berukuran – ¾ dioptri untuk sebelah kanan dan – ¼ dioptri untuk sebelah kiri. Jika pelajar tersebut tidak menggunakan kacamata, berapa jarak terjauh yang dapat terlihat dengan jelas oleh kedua matanya?
    2. Pada saat membaca, jarak terdekat yang dapat dilihat seorang kakek rabun dekat adalah 40 cm. Hitunglah kekuatan lensa kacamat yang diperlukan!
    3. Seseorang yang berpenglihatan jauh dapat membaca dengan jelas tanpa kacamata pada jarak tidak kurang dari 75 cm. Ia menggunakan kacamata yang memiliki kuat lensa 2,5 dioptri. Berapa titik dekat setelah ia memakai kacamata?
    4. Seseorang memakai kacamata – ½ dioptri agar ia dapat melihat benda yang sangat jauh dengan jelas. Jika ia melepas kacamatanya, berapakah jarak paling jauh yang masih dapat dilihatnya dengan jelas?
    5. Seorang bermata miopi titik jauhnya 4 m, melihat bintang tak berakomodasi. Hitung berapa kekuatan kacamata yang diperlukan
    6. Seseorang yang berpenglihatan dekat tidak dapat melihat dengan jelas benda yang berjarak lebih dari 60 cm diukur dari mata. Berapa kuat lensa kacamata yang memungkinkan ia dapat melihat dengan jelas
    7. Seseorang yang berpenglihatan jauh tidak dapat melihat dengan jelas benda yang berjarak lebih dekat dari 75 cm diukur dari mata. Berapa kuat lensa kacamata yang diperlukan agar ia dapat membaca dengan jelas pada jarak 25 cm
    8. Seorang tua bermata presbiopi yang memiliki titik dekat 40 cm dan membaca buku dengan memakai kacamata dengan jarak baca 25 cm, ternyata orang itu berakomodasi maksimum. Hitung kekuatan kacamata yang diperlukan
    9. Berdasarkan pemeriksaan, seseorang dianjurkan menukar lensa kacamatanya dari 0,80 dioptri menjadi 1,25 dioptri. Berapa jauhkah pergeseran titik dekat mata orang tersebut?
    10. Seseorang yang menggunakan kacamata 3 dioptri dapat melihat dengan jelas pada jarak 25 cm didepan matanya. Jika ia ingin melihat benda dengan jelas tanpa kacamata, hitunglah jarak paling dekat benda ke matanya!
    11. Seorang penderita hipermetropi mempunyai titik dekat 75 cm. Agar dapat membaca pada jarak baca normal, tentukan ukuran kekuatan kacamata orang tersebut!


    Lup


    Contoh Soal 1:
    Sebuah lup dengan panjang fokus lensa 5 cm digunakan untuk melihat sebuah benda kecil. Dengan asumsi titik dekat normal adalah 25 cm, tentukan perbesaran lup untuk mata pengamat: 
    a. mata berakomodasi maksimum
    b. mata tidak berakomodasi
    c. mata berakomodasi pada jarak 20 cm.

    Penyelesaian:

    diketahui:                                                                ditanya:
    f    = 5 cm                                                               M untuk mata :
    Sn = 25 cm                                                            a. berakomodasi maksimum
                                                                                  b. tidak berakomodasi
                                                                                  c. berakomodasi pada jarak 20 cm


    Contoh Soal 2
    Seseorang yang mempunyai titik dekat 30 cm ingin melihat sebuah benda dengan lup. Apabila orang tersebut saat berakomodasi maksimum menginginkan perbesaran sebesar 5 kali, maka jarak fokus lup yang harus digunakan adalah ..?.. cm



    Contoh Soal 3:
    Seorang siswa berpenglihatan normal (jarak baca minimumnya 25 cm) mengamati benda kecil melalui lup dengan mata berakomodasi maksimum. Jika benda itu 10 cm di depan lup, tentukan:
    a) jarak fokus lup
    b) kekuatan lup
    c) perbesaran bayangan
    d) perbesaran bayangan jika anak mengamati benda dengan tanpa berakomodasi




    Contoh Soal 4:
    Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan lup berkekuatan 5 dioptri. Apabila petugas memiliki titik dekat 25 cm dan memperoleh perbesaran anguler maksimum saat menggunakan lup, tentukan jarak diletakkannya kartu suara di depan lup!

    Latihan Soal:
    1. Sebuah lup mempunyai jarak fokus 5 cm, dipakai melihat sebuah benda kecil yang berjarak 5 cm dari lup. Perbesaran anguler lup itu adalah ?
    2. Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan lup berkekuatan 10 dioptri. Apabila orang itu memiliki titik dekat mata 30 cm dan ingin memperoleh pembesaran anguler maksimum maka kartu suara ditempatkan di depan lup pada jarak ...?

    Mikroskop


    Contoh Soal 1:
    Sebuah mikroskop memiliki lensa okuler dengan jarak fokus 2,5 cm dan lensa objektif dengan jarak fokus 1,2 cm. Tentukan perbesaran total mikroskop untuk:
    a. mata berakomodasi maksimum
    b. mata tidak berakomodasi.



    Contoh Soal 2:
    Sebuah mikroskop memiliki jarak fokus okuler dan objektif masing-masing 2,5 cm dan 0,9 cm. Mikroskop tersebut digunakan oleh orang bermata normal (Sn = 25 cm) untuk mengamati benda yang diletakkan 1 cm di depan lensa objektif. Hitunglah panjang mikroskop dan perbesaran total benda jika pengamatan dilakukan dengan mata:
    a. berakomodasi maksimum
    b. tanpa akomodasi.


    Contoh Soal 3:
    Sebuah mikroskop mempunyai objektif dengan jarak fokus 0,4 cm dan okuler dengan jarak fokus 2 cm. Mikroskop tersebut digunakan oleh orang bermata normal (Sn = 25 cm) tanpa berakomodasi dan menghasilkan perbesaran 50 kali. Hitunglah jarak benda ke lensa objektif !





    Soal Latihan:
    1. Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif dengan jarak fokus 0,8 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 2 cm. Jika jarak kedua lensa itu 20 cm, tentukan perbesaran total mikroskop apabila:a. mata berakomodasi maksimum, b. mata tidak berakomodasi. Kunci Jawab: a. 292 kali b. 268 kali
    2. Sebuah mikroskop memiliki lensa objektif dengan jarak fokus 0,90 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 5 cm. Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler adalah 13 cm. Sebuah preparat yang panjangnya 0,04 cm diletakkan 1 cm di depan lensa objektif. Tentukan letak dan panjang bayangan akhir. Kunci Jawab: -20 cm, -1,8 cm
    3. Sebuah mikroskop mempunyai jarak fokus lensa objektif dan okuler sebesar 0,9 cm dan 5 cm. Jika jarak antara lensa objektif dengan lensa okuler 13 cm, tentukan perbesaran total mikroskop untuk: a. mata berakomodasi maksimum, b. mata tidak berakomodasi. Kunci Jawab: ....
    4. Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif yang mempunyai jarak titik api 2 cm. Sebuah objek diletakkan 2,2 cm di bawah lensa objektif. Jika perbesaran okuler 10 kali, tentukan perbesaran total mikroskop tersebut! Kunci Jawab: ...


    Soal-soal untuk Latihan:
    1. Jarak titik api objektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan mikro organisme dengan menggunakan mikroskop ini oleh mata normal tidak berakomodasi. 
    2. Jarak antara objektif dengan okuler 24 cm. Berapakah jarak mikroorganisme di depan lensa objektif harus diletakkan (dalam cm) ?
    3. Sebuah mikroskop mempunyai jarak antara Iensa objektif dan okuler sebesar 13 cm. Titik fokus objektif dan okuler masing-masing 0,9 cm dan 5 cm. Untuk benda yang terletak 1 cm dan lensa objektif perbesarannya adalah ...
    4. Sebuah mikroskop (fob=1cm dan fok=5cm) digunakan untuk mengamati jasad renik yang diletakkan pada jarak 1,2 cm dari lensa objektif. Berapakah panjang dan perbesaran mikroskop jika pengamatan dilakukan dengan: mata berakomodasi maksimum, mata tak berakomodasi ke mana arah pergeseran okuler dan berapa jauh pergeserannya ?
    5. Sebuah mikroskop (fob=0,8cm dan fok=8cm) digunakan untuk mengamati jasad renik yang diletakkan pada jarak 1 cm dari lensa objektif. Berapakah panjang dan perbesaran mikroskop jika pengamatan dilakukan dengan: a. mata berakomodasi maksimum, b. mata tak berakomodasi, c. kemana arah pergeseran okuler dan berapa jauh pergeserannya ?
    6. Sebuah teropong bintang (fob=150cm dan fok=15cm) digunakan untuk mengamati sebuah bintang dengan mata tak berakomodasi. Berapakah panjang dan perbesaran teropong ? Berapakah panjang dan perbesaran teropong jika pengamatan dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum? Berapa pergeseran lensa okulernya dan kemana arah pergeserannya ?
    7. Panjang fokus lensa obyektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 10 cm dan 5 cm. Jika untuk mata tak berakomodasi jarak antara lensa obyek dan okuler adalah 35 cm, maka perbesaran total mikroskop itu adalah ...
    8. Sebuah mikroskop mempunyai panjang tabung 21,4 cm, fokus obyektif 4 mm fokus okuler 5 cm. Untuk mendapatkan bayangan yang jelas dengan mata tanpa akomodasi terhadap obyektif benda harus pada jarak?

    Teropong

    Teropong memiliki banyak jenis. Berdasarkan jenis ojektifnya, teropong dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu teropong pantul dan teropong bias.

    Teropong Pantul
    Teropong pantul merupakan teropong yang objektifnya menggunakan sebuah cermin cekung besar yang berfungsi memantulkan cahaya.

    Teropong bias
    Teropong bias merupakan teropong yang objektifnya menggunakan lensa yang berfungsi untuk membiaskan cahaya. Teropong bias meliputi teropong bintang, teropong bumi, teropong prisma, dan teropong panggung.

    Teropong Bintang:




    Contoh Soal 1:
    Pada saat gerhana matahari, seorang peneliti gerhana mengamatinya dengan sebuah teleskop bintang. Lensa objektif dan okuler yang digunakan memiliki jarak fokus masing-masing 60 cm dan 2 cm. Jika sudut diameter matahari dilihat dengan mata telanjang 0,60, berapa derajat sudut diameter matahari pada saat diamati menggunakan teleskop bintang tersebut?

    Contoh Soal 2:
    Sebuah teropong digunakan untuk melihat bintang dan menghasilkan perbesaran 6 kali. Jarak antara lensa objektif dan okuler adalah 35 cm. Tentukan jarak fokus okuler jika dalam keadaan tersebut teropong digunakan untuk mata normal tak berakomodasi !


    untuk memahami materi teropong bisa dipelajari pada tampilan animasi di bawah ini !
    1. Sebuah teropong medan (fob=75cm , fp=5cm dan fok=5cm) digunakan untuk mengamati sebuah objek dengan jarak yang sangat jauh dengan mata tak berakomodasi. Berapakah panjang dan perbesaran teropong tersebut ?
    2. Sebuah teropong panggung mempunyai lensa objektif dengan jarak fokus 50 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 10 cm digunakan untuk melihat pertunjukan di atas panggung. Berapakah panjang teropong panggung dan perbesaran bayangannya ?
    3. Sebuah teropong bumi mempunyai obyektif yang jarak fokusnya 40 cm, lensa pembalik yang fokusnya 5 cm, okuler dengan jarak fokus 8 cm. Berapakah panjang teropong bila mata melihat dengan berakomodasi pada jarak 24 cm dan teropong diarahkan pada sebuah benda yang berjarak 20 m dari lensa obyektif ?

      Dana Islauna
      Dana Islauna

      fisika dan Tik online merupakan situs yang menyediakan berbagai materi Fisika dan TIK