Alat-Alat optik : Pengertian, Rumus dan contoh Soal Penyelesaian - jessipermata

Bab 5

Alat – alat Optik

Macam – macam alat optik

1. Mata ( cacat mata dan kacamata )

a. Mata Normal

· Lensa mata normal

· Titik dekat mata ( PP ) = ± 25 cm

· Titik jauh mata ( PR ) = ∞

· Bayangan tepat jatuh di retina, bersifat nyata, terbalik , diperkecil

Keterangan

PP = Punctum Proximum (Titik dekat mata) cm

PR = Punctum Remotum (Titik jauh mata) cm

b. Rabun Jauh (Miopi)

· Lensa mata terlalu cembung

· Titik dekat mata ( PP ) < ± 25 cm

· Titik jauh mata ( PR ) < ∞ →tertentu

· Bayangan jatuh di depan retina

· Dapat di atasi dengan memakai lensa cekung ( lensa negative )

Keterangan :

P = Kekuatan lensa (D) atau Dioptri

PR = Titik Jauh Mata (cm)

Titik jauh mata adalah jarak terjauh yang dapat dilihat jelas oleh mata tanpa menggunakan kaca mata

f = jarak fokus (cm)

Soal

1. Seseorang penderita miopi mempunyai titik jauh 2,5 meter . tentukan

a. besar kuat lensa kaca mata yang harus digunakan agar dapat melihat benda– benda jauh.

b. jarak focus lensa

2. Seorang anak harus menggunakan kaca mata dengan kuat lensa -0,75 D agar dapat melihat benda – benda jauh. Tentukan jarak terjauh yang dapat dilihat anak tersebut jika kacamatanya dilepas.

c. Rabun Dekat (Hipermetrop)

Cacat mata ini hanya bisa melihat benda jauh, tidak bisa melihat benda jarak dekat.

· Lensa mata terlalu pipih

· Titik dekat mata (PP) > 25 cm

· Titik jauh mata ( PR ) =∞

· Bayangan benda jatuh di belakang retina

· Dapat ditolong dengan lensa cembung ( lensa positif )

Keterangan :

PP = titik dekat mata (cm)

Titik dekat mata adalah jarak terdekat yang dapat dilihat jelas oleh mata tanpa menggunakan kaca mata.

Sn = jarak baca normal (bila tidak diketahui Sn = 25 cm)

P = Kekuatan lensa (D) atau Dioptri

f = jarak fokus lensa (cm)

Contoh Soal :

1. Seseorang memiliki titik dekat 80 cm agar dia dapat melihat benda pada jarak 30 cm dengan jelas, berapa kekuatan lensa yang harus kita pakai.

2. Seseorang mempunyai titik dekat 50 cm dan titik jauh tak berhingga. Tentukan kekuatan dan jarak fokus lensa mata yang harus digunakannya agar dapat membaca normal pada jarak 25 cm.

d.Mata Tua (presbiopi)

Ø Mengalami rabun dekat dan rabun jauh ( mengalami keduanya )

Ø Rumus yang dipakai adalah rumus rabun dekat dan rabun jauh

Ø Dapat ditolong dengan kacamata bifocal ( kacamata rangkap ) → lensa cembung dan lensa cekung.

Soal

1. Mata presbiopi memakai kacamata bifocal . lensa bagian atas dan bagian bawah masing-masing – 1,5 D dan + 2D ternyata dapat melihat secara normal, maka batas-batas jarak penglihatannya jika kacamata dilepas adalah…….

1. LUP ( KACA PEMBESAR )

Terdiri dari 1 lensa cembung ( lensa + ) yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya

§ Untuk mata berakomodasi maksimum

( melihat dengan mata melotot )

Sifat bayangan : didepan lensa, maya , tegak, diperbesar

Rumus :

§ Untuk mata tidak berakomodasi maksimum

( melihat dengan rileks atau normal )

Rumus :

Sifat bayangan : didepan lensa, maya, berada pada jarak tak terhingga ( ∞ )

Soal :

1. Seorang tukang servis jam memiliki titik dekat 20 cm, menggunakan lup yang jarak fokusnya 15 cm. berapa perbesaran bayangan untuk mata berakomodasi maksimum

2. seorang tukang arloji yang memiliki mata normal menggunakan lup yang jarak fokusnya 20 cm. tentukan perbesarannya jika

a. mata berakomodasi maksimum

b. mata tidak berakomodasi

3 3. kaca pembesar memiliki lensa dengan kekuatan 40 dioptri. Tentukan perbesaran kaca pembesar jika :

a. mata berakomodasi maksimum

b. mata tidak berakomodasi

4. yang memiliki titik dekat 50 cm menggunakan lup untuk membaca angka-angka kecil. Jika perbesaran lup untuk mata berakomodasi maksimum adalah 5 kali. Berapa kekuatan lensa yang dipakai.

3. MIKROSKOP

Mikroskop mempunyai 2 lensa + yaitu

a. Lensa Objektif (dekat dengan benda)

b. Lensa okuler (dekat dengan mata)

Agar mikroskop dapat bekerja dengan benar benda yang diamati harus diletakkan di ruang 2 yaitu di antara jarak fokus dan jari-jari lensa.

1.Untuk mata berakomodasi maksimum

Perbesaran Mikroskop (M)

Panjang mikroskop (d) :

yaitu jarak antara lensa objektif dengan lensa okuler

Lensa okuler pada mikroskop berfungsi sebagai lup.

Keterangan :

M = perbesaran mikroskop (kali)

f_ob = jarak fokus objektif (cm)

f_ok = jarak fokus okuler (cm)

s_ob = jarak benda ke lensa objektif (cm)

s'_ob = jarak bayangan awal ke lensa objektif (cm)

s_ok = jarak benda awal ke lensa okuler (cm)

s'_ok = jarak bayangan akhir ke lensa okuler (cm)

PP = jarak titik dekat mata, bila tidak diketahui PP = Sn = 25 cm (jarak baca normal)

d = panjang mikroskop ( cm )

Soal :

1. sebuah obyek diletakkan pada jarak 1,5 cm dari lensa obyektik mikroskop. Mikroskop memiliki jarak fokus lensa obyektif dan okuler berturut-turut 10 mm dan 6 cm. Jika mikroskop digunakan pengamatan dengan titik dekat 30 cm secara akomodasi maksimum . tentukan perbesaran bayangan yang dihasilkan

2.Untuk mata tidak berakomodasi (pengaturan normal)

soal :

1. jarak fokus lensa obyektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan obyek mikroorganisme dengan menggunakan mikroskop ini oleh mata normal tanpa akomodasi. Jarak antara lensa obyektif dengan okuler 24 cm. Mikroorganisme harus diletakkan didepan lensa obyektif sejauh......

2. mikroskop dengan fokus lensa obyektif 1 cm dan okuler 10 cm digunakan untuk mengamati sebuah benda kecil. Saat pengamatan dengan mata tanpa akomodasi, jarak lensa obyektif dan okuler adalah 21 cm. Pengamatan kemudian diubah dengan mata berakomodasi maksimum ( Sn = 30 cm ), maka jarak lensa obyektif dan okuler sekarang adalah......................

4. Teropong

1. Teropong Bintang

Terdiri 2 lensa + (objektif dan okuler)

Teropong bintang atau disebut juga teleskop astronomi dipakai untuk mengamati benda-benda langit, misalnya planet-planet, bulan, bintang-bintang, dan lain sebagainya.

Pada teropong bintang terdapat dua buah lensa positif (lensa objektif dan lensa okuler) dengan jarak fokus lensa objektif lebih besar dari lensa okuler, f_ob > f_ok

a. Untuk mata berakomodasi maksimum

b. Untuk mata tidak berakomodasi

Soal :

1. Sebuah teropong bintang memiliki jarak fokus lensa obyektif 120 cm dan jarak fokus lensa okuler 5 cm. Hitung panjang teropong saat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum.

2. Sebuah teropong bintang memiliki panjang fokus lensa okuler 25 mm. Saat meneropong objek langit, citranya nampak jelas ketika jarak antara lensa obyektif dan okuler sebesar 1025 mm. Jika diinginkan perbesaran menjadi 250 kali, maka lensa okuler tersebut harus diganti dengan okuler lain dengan panjang fokus:

2. Teropong Bumi

Ada 3 lensa positip (objektif,pembalik,okuler)

- Fungsi lensa pembalik : untuk membalik bayangan awal, agar bayangan akhir yang dihasilkan lensa okuler bersifat maya, tegak, diperbesar.

- Teropong bumi atau teropong medan adalah teropong yang digunakan untuk melihat benda-benda jauh di permukaan bumi.

- Supaya bayangan yang dihasilkan menjadi tegak, maka teropong bumi dapat dirancang dari teropong bintang dengan menambahkan lensa pembalik (lensa cembung ).

- Jadi, pada teropong bumi terdapat tiga buah lensa positif yaitu lensa objektif, lensa pembalik dan lensa okuler.

- Jarak fokus lensa objektif juga lebih besar dari lensa okulernya, f_ob > f_ok.

a. Untuk mata berakomodasi maksimum

2. Untuk mata tak berakomodasi (penglihatan normal)

f_p = jarak fokus lensa pembalik (cm)

soal :

1. Sebuah teropong Bumi dengan jarak fokus lensa objektif, pembalik dan okuler berturut-turut 80 cm, 5 cm dan 20 cm. Teropong ini digunakan untuk melihat benda jauh oleh orang bermata normal dengan berakomodasi maksimum. Tentukanlah perbesaran sudut dan panjang tubusnya.

2. Teropong bumi dengan jarak fokus lensa objektif 40 cm, jarak fokus lensa pembalik 5 cm, dan jarak fokus lensa okulernya 10 cm. Supaya mata melihat bayangan tanpa akomodasi, berapakah jarak antara lensa objektif dan lensa okuler teropong tersebut?

Teropong panggung

Terdiri dari 1 lensa cembung ( obyektif ) dan 1 lensa cekung ( okuler )

Pengertian dan Fungsi Teropong Panggung

Pada teropong bumi dilengkapi dengan lensa pembalik. Akibatnya teropong bumi cukup panjang. Untuk memperpendek panjang teropong Bumi, pembalikan bayangan dapat dilakukan oleh lensa cekung yang juga berfungsi sebagai lensa okuler. Susunan semacam ini dinamakan teropong panggung atau teropong belanda. Jadi, teropong panggung dibuat karena lebih simpel dan efisien saat membawanya.

Karena teropong panggung merupakan bentuk modifikasi dari teropong Bumi, maka fungsi teropong panggung sama dengan teropong Bumi, yaitu untuk mengamati objek-objek yang sangat jauh di permukaan Bumi. Teropong panggung dikenal juga dengan sebutan teropong Galileo, karena memang teropong ini pertama kali ditemukan oleh Galileo Galilei. Saat ini teropong panggung banyak sekali digunakan.

Pembentukan Bayangan dan Rumus Teropong Panggung

-Teropong panggung terdiri dari dua buah lensa. Lensa objektif berupa lensa cembung (lensa positif atau lensa kovergen), akan tetapi lensa okulernya menggunakan lensa cekung (lensa negatif atau lensa divergen).

Diagram pembentukan bayangan pada teropong panggung dapat kalian lihat pada gambar berikut ini.

Perbesaran anguler untuk teropong panggung dalam penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum dicari dengan persamaan berikut.

Sedangkan perbesaran anguler untuk teropong panggung dalam penggunaan dengan mata tanpa akomodasi dihitung dengan persamaan berikut :

Keterangan:

M = perbesaran anguler

f_ob = jarak fokus lensa objektif ( cm )

f_ok = jarak fokus lensa okuler ( f_ok = - ) negatif , karena lensa cekung( cm )

s_ok = jarak benda terhadap lensa okuler ( cm )

d = panjang teropong ( jarak antara lensa objektif dengan lensa okuler ) ( cm )

soal:

1. Sebuah teleskop Galilei yang memiliki perbesaran anguler 16 kali dan memiliki jarak fokus objektif 160 cm, digunakan untuk menyelidiki sebuah benda yang terletak sangat jauh. Hitunglah panjang teleskop Galilei ini apabila pada saat pengamatan, mata pengamat tidak berakomodasi.

2. Sebuah teropong panggung dipakai untuk melihat bintang yang menghasilkan perbesaran 6 kali. Jarak lensa objektif dan okulernya 30 cm. Teropong tersebut digunakan dengan mata tak berakomodasi. Tentukanlah jarak fokus lensa okulernya. ( kunci 6 cm )