ALAT OPTIKAlat optik adalah alat-alat yang salah satu atau lebih komponennya menggunakan benda optik, seperti: cermin, lensa, serat optik atau prisma.PENERAPAN ALAT OPTIKPenerapan alat optik dalam kehidupan sehari-hari di antaranya kamera untuk memotret gambar, lup untuk melihat benda-benda agar terlihat lebih jelas/besar, mikroskop untuk mengamati sel atau jaringan yang tidak dapat teramati dengan mata telanjang.1. MATAMata merupakan salah satu contoh alat optik, karena dalam pemakaiannya mata membutuhkan berbagai benda-benda optik seperti lensa.a. Kornea adalah bagian mata yang melindungi permukaan mata dari kontak dengan udara luar.b. Iris adalah selaput tipis yang berfungsi untuk mengatur kebutuhan cahaya dalam pembentukan bayangan.c. Lensa adalah bagian mata yang berfungsi untuk memfokuskan bayangan pada retina.d. Retina berfungsi sebagai layar dalam menangkap bayangan benda, di tempat ini terdapat simpul-simpul syaraf optik.e. Otot siliar berfungsi untuk mengatur daya akomodasi mataPROSES PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA RETINACahaya Kornea Lensa mata RetinaCahaya dapat berasal langsung dari sumber cahaya atau berasal dari cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda yang ada di sekeliling kita. Cahaya masuk menembus kornea, terus melewati lensa mata, dan akhirnya sampai ke retina. Bayangan benda jatuh tepat di bintik kuning, bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Bayangan itu merupakan rangsangan atau informasi yang dibawa oleh syaraf penglihatan menuju pusat syaraf penglihatan di otak. Di otak, rangsangan ditafsirkan dan barulah kemudian kita mendapat kesan melihat benda.Bagaimanakah cara lensa mata mengatur agar bayangan benda tepat jatuh di retina?Berakomodasi adalah lensa mata mengatur penyesuaian terhadap jarak benda dengan jalan mengatur cembung dan pipihnya lensa sehingga bayangan jatuh diretinaa. Apabila jarak benda sangat dekat, lensa akan mencembung. b. Sebaliknya, apabila jarak benda jauh, lensa mata akan memipih.Lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya, dikatakan berakomodasi maksimum. Sebaliknya, lensa mata dalam keadaan sepipih-pipihnya, dikatakan berakomodasi minimum atau tidak berakomodasi.FUNGSI BAGIAN MATA1. KorneaMerupakan bagian terluar dari bola mata yang menerima cahaya dari sumber cahaya.2. Pupil dan IrisDari kornea, cahaya akan diteruskan ke pupil. Pupil menentukan kuantitas cahaya yang masuk ke bagian mata yang lebih dalam. Pupil mata akan melebar jika kondisi ruangan yang gelap, dan akan menyempit jika kondisi ruangan terang. Lebar pupil dipengaruhi oleh iris di sekelilingnya.Iris berfungsi sebagai diafragma. Iris inilah terlihat sebagai bagian yang berwarna pada mata.3. Lensa mataLensa mata menerima cahaya dari pupil dan meneruskannya pada retina. Fungsi lensa mata adalah mengatur fokus cahaya, sehingga cahaya jatuh tepat pada bintik kuning retina. Untuk melihat objek yang jauh (cahaya datang dari jauh), lensa mata akan menipis. Sedangkan untuk melihat objek yang dekat (cahaya datang dari dekat), lensa mata akan menebal.4. RetinaRetina adalah bagian mata yang paling peka terhadap cahaya, khususnya bagian retina yang disebut bintik kuning. Setelah retina, cahaya diteruskan ke saraf optik.5. Saraf optikSaraf yang memasuki sel tali dan kerucut dalam retina, untuk menuju ke otak.Beberapa cacat mata :1)RABUN JAUH (MIOPI)yaitu mata tidak dapat melihat benda-benda jauh dengan jelas, disebut juga mata perpenglihatan dekat (terang dekat/mata dekat). Penyebab terbiasa melihat sangat dekat sehingga lensa mata terbiasa tebal. Miopi sering dialami oleh tukang arloji, penjahit, orang yang suka baca buku (kutu buku) dan lain-lain. Untuk mata normal (emetropi) melihat benda jauh dengan akomodasi yang sesuai, sehingga bayangan jatuh tepat pada retina. Mata miopi melihat benda jauh bayangan jatuh di depan retina, karena lensa mata terbiasa tebal. Mata miopi ditolong dengan kacamata berlensa cekung (negatif).2)RABUN DEKAT (HIPERMETROPI)tidak dapat melihat jelas benda dekat, disebut juga mata perpenglihatan jauh (terang jauh/mata jauh). Rabun dekat mempunyai titik dekat yang lebih jauh daripada jarak baca normal. Penyebab terbiasa melihat sangat jauh sehingga lensa mata terbiasa pipih. Rabun dekat sering dialami oleh penerbang (pilot), pelaut, sopir dan lain-lain. Rabun jauh ditolong dengan kacamata berlensa cembung (positif).3)MATA TUA (PRESBIOPI)adalah keadaan dimanamata tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang sangat jauh dan benda-benda pada jarak baca normal, disebabkan daya akomodasi telah berkurang akibat lanjut usia (tua). Pada mata tua titik dekat dan titik jauh keduanya telah bergeser. Mata tua diatasi atau ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa rangkap (cembung dan cekung). Pada kacamata dengan lensa rangkap, lensa negatif bekerja seperti lensa pada kaca mata miopi, sedangkan lensa positif bekerja seperti halnya pada kacamata hipermetropi.4)ASTIGMATISME (MATA SILINDRIS)disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal. Astigmatisma ditolong / dibantu dengan kacamata silindris.PENGGUNAAN KACA MATA

Suatu benda dapat terlihat jelas oleh mata jika bayangannya terletak tepat di retina mata.Berlaku rumus1/f = 1/s + 1/sdimana f dapat berubah-ubah atau berakomodasi sesuai dengan rumus:1/f = [n2/n1 1] [ 1/R1 1/R2]Tititk Jauh (PR): titik terjauh yang masih dapat dilihat jelas dengan mata tidak berakomodasi.Tititk Dekat (PP): titik terdekat yang masih dapat dilihat jelas dengan mata berakomodasi maksimum.Mata Normal seringkali diamsumsikan titik dekatnya 25 cm di depan mata (jarak baca) den titik jauhnya di tak terhingga.KAMERAKamera merupakan alat optik yang dapat memindahkan/mengambil gambar dan menyimpannya dalam bentuk file, film maupun print-out. Kamera menggunakan lensa positif dalam membentuk bayangan. Sifat bayangan yang dibentuk kamera adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.Bagian-bagian penting kamera antara lain:1. Diafragma2. Lensa3. pengatur diafragma4. ruang kedap cahaya (gelap)5. pelat film6. tombol pembuka/ penutup masukknya cahaya

Perbandingan Kamera dan Mata

KameraMataKeterangan

LensaLensaLensa cembung

DiafragmaIrisMengatur besar kecilnya lubang cahaya

AperturePupilLubang tempat masuknya cahaya

FilmRetinaTempat terbentuknya bayangan

Secara umum bagian-bagian kamera sama dengan bagian-bagian mata, namun kedua alat ini memiliki perbedaan dalam hal menempatkan bayangan pada retina/film, perbedaannya adalah:

1. mata menggunakan daya akomodasi

2. kamera menggunakan pergeseran lensaLUPLup adalah alat optik yang memiliki fungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lensa yang digunakan adalah lensa cembung. Bayangan yang dibentuk oleh lup memiliki sifat:maya, tegak, dan diperbesar.Untuk itu benda harus diletakkan diRuang Iatau daerah yang dibatasi oleh fokus dan pusat lensa atau cermin (antara f dan O), dimanaSo < fAda dua cara bagaimana menggunakan lup yaitu:1. Dengan cara mata berakomodasi maksimum2. Dengan cara mata tidak berakomodasi

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

1. bayangan yangdibentuk 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, dandiperbesarb.Mata Tak BerakomodasiMata 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 matatak 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

4. Kerugian : perbesaran berkurang (minimum)

Perhitungana.Pada mataberakomodasi maksimumSi = -PP = -Sn

1/f = 1/So + 1/-SnPerbesaran sudut atau perbesaran angularM = (PP/f) + 1

b.Pada matatak berakomodasiSi = -PR

So = f

Perbesaran sudut

M = PP/f

M = perbesaran sudutPP = titik dekat mata dalam meterf = Jarak focus lup dalam meterPengamatan dengan Lup

MIKROSKOPSebuah mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung (lensa positif). lensa yang dekat dengan objek (benda) dinamakan lensa objektif, sedangkan lensa yang dekat mata dinamakan lensa okuler. Jarak fokus lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa objektif.mikroskop dan bagian-bagiannyaPembentukan bayangan pada mikroskop

Objek yang ingin diamati diletakkan di depan lensa objektif di antara titikFobdan 2Fob. Bayangan yang terbentuk oleh lensa objektif adalahI1yang berada di belakang lensa objektif dan di depan lensa okuler. Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. BayanganI1akan menjadi benda bagi lensa okuler dan terletak di depan lensa okuler antara pusat optik O dan titik fokus okulerFok. Di sini lensa okuler akan berfungsi sebagai lup dan akan terbentuk bayangan akhirI2di depan lensa okuler. Bayangan akhirI2yang terbentuk bersifat maya, diperbesar, dan terbalik terhadap objek semula.Perbesaran yang dihasilkan mikroskop adalah gabungan dari perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Perbesaran lensa objektif mikroskop adalahDimanaPobadalah perbesaran lensa objektif,sobadalah jarak bayangan lensa objektif dansobadalah jarak objek di depan lensa objektif.Adapun perbesaran lensa okuler mikroskop sama dengan perbesaran lup, yaitu sebagai berikut.

untuk mata berakomodasi maksimum

untuk mata tidak berakomodasiDimanaPokadalah perbesaran lensa okuler,snadalah jarak titik dekat mata (untuk mata normalsn= 25 cm), danfokadalah jarak fokus lensa okuler.Perbesaran total mikroskop adalah hasil kali perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Jadi,P=PobPokHal-hal penting yang perlu diketahui berkaitan dengan mikroskop:(1) jarak antara lensa objektif dan lensa okuler disebut juga panjang tabung (d). panjang tabung sama dengan penjumlahan jarak bayangan yang dibentuk lensa objektif (sob) dengan jarak benda (bayangan pertama) ke lensa okuler (sok).d=sob+sok(2) menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum berarti letak bayangan akhir berada di titik dekat mata di depan lensa okuler. Jadi, dapat dituliskansok= sn(3) menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi berarti jarak benda di depan lensa okuler (sok) berada tepat di titik fokus lensa okuler (fok). Jadi, dapat dituliskansok=fokPRINSIP KERJA MIKROSKOPLensa obyektif berfungsi guna pembentukan bayangan pertama dan menentukan struktur serta bagian renik yang akan terlihat pada bayangan akhir serta berkemampuan untuk memperbesar bayangan obyek sehingga dapat memiliki nilai apertura yaitu suatu ukuran daya pisah suatu lensa obyektif yang akan menentukan daya pisah spesimen, sehingga mampu menunjukkan struktur renik yang berdekatan sebagai dua benda yang terpisah. Lensa okuler, adalah lensa mikroskop yang terdapat di bagian ujung atas tabung berdekatan dengan mata pengamat, dan berfungsi untuk memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif berkisar antara 4 hingga 25 kali. Lensa kondensor, adalah lensa yang berfungsi guna mendukung terciptanya pencahayaan pada obyek yang akan dilihat sehingga dengan pengaturan yang tepat maka akan diperoleh daya pisah maksimal.Jika daya pisah kurang maksimal maka dua benda akan terlihat menjadi satu dan pembesarannyapun akan kurang optimal.embesaran mikroskop adalah hasil kali pembesaran lensa objektif dan pembesaran lensa okuler, sehingga dirumuskan:

Karena lensa okuler mikroskop berfungsi seperti lup, pembesaran mikroskop dirumuskan sebagai berikut:Pembesaran Mikroskop pada saat mata berakomodasi maksimum

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

Dengan ketentuan: = Pembesaran mikroskop Mob= Pembesaran oleh lensa objektif = Titik dekat mata = Jarak fokus lensa okuler = jarak bayangan oleh lensa objektif = jarak benda di depan lensa objektif = jarak lensa objektif dan lensa okulerPembesaran Mikroskop pada saat mata tidak berakomodasi

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

Dengan ketentuan: = Pembesaran mikroskop = Pembesaran oleh lensa objektif = Titik dekat mata = Jarak fokus lensa okuler = jarak bayangan oleh lensa objektif = jarak benda di depan lensa objektif = jarak lensa objektif dan lensa okulerTEROPONGPRINSIP KERJA TEROPONGTeropong prismateridiri atas 2 bagian lensa cembung (Sebagian lensa okuler dan lensa objektif), dan juga sepasang dua prisma kaca siku-siku sama kaki, Sepasang prisma yang diletakan saling berhadapan, berfungsi untuk membelokan arah cahaya serta membalikan bayangan.Bayangan yang berbentuk sifat objektif bersifat nyata, dan diperkecil serta terbalik, bayangan ini dibalikan oleh sepasang prisma siku-siku tadi, sehingga bayangan akhir terlihat maya, diperbesar, dan tegak.perbesaran yang diperolah dengan memakai teropong prisma samadengan teropong bumi.Keuntungan praktis dari teropong prisma sama dengan teropong bumi :1. Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna oleh bidang-bidang prisma.2. Dapat dibuat sangat pendek sekalai, Karena sinarnya bolak-balik 3x melalui jarak yang sama dan di pantulkan sebanyak 4x oleh 2 prisma.3. Daya stereoskopis dperbesar, 2mata dapat melihat secara besamaan.4. Dengan adanya prisma arah cahaya yang telah dibalikan sehingga terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak.

Cara Kerja TeropongMenurut fungsi dari teropong, Teropong dibagi menjadi 3 yaitu:1.teropong bumi2.teropong bintang3.teropong panggungPrinsip utama pembentukan bayangan pada teropong adalah: lensa obyektif membentuk bayangan nyata dari sebuah obyek jauh dan lensa okuler berfungsi sebagai lup. Dengan demikian cara mengamati obyek apakah mau dengan cara berakomodasi maupun tidak berakomodasi tergantung dari posisi lensa okulernya. Oleh karena itu jarak antara obyektif dan okuler dapat diubah-ubah. Panjang teropong adalah jarak antara lensa obyektif dan lensa okulernya.1. Teropong BintangPembesaran Teropong Bintang pada saat mata tidak berakomodasi

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

Dengan ketentuan: = Jarak lensa objektif dan lensa okuler = Pembesaran teropong bintang = Jarak fokus lensa objektif = Jarak fokus lensa okulerPembesaran Teropong Bintang pada saat mata berakomodasi maksimum

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

Dengan ketentuan: = Pembesaran teropong bintang = Jarak fokus lensa objektif = jarak benda di depan lensa okuler2. Teropong Bumi

Pembesaran Teropong Bumi

Dengan ketentuan: = Pembesaran teropong bumi = Jarak fokus lensa objektif = Jarak fokus lensa okulerJarak lensa objektif dan lensa okuler

Dengan ketentuan: = Jarak lensa objektif dan lensa okuler = Jarak fokus lensa objektif = Jarak fokus lensa pembalik = Jarak fokus lensa okulerPrinsip/cara kerja teropong panggung :sinar sejajar yang masuk ke lensa obyektif membentuk bayangan nyata tepat di titik fokus obyektif. Bayangan ini akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Dan oleh lensa okuler akan dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata.Pada pengamatan tanpa berakomodasi maka panjang teropong adalah :d = f(Ob) f(Ok)d = panjang teropong dalam meterf(Ob)= panjang fokus lensa obyektif dalam meterf(Ok)= panjang fokus lensa okuiler dalam meterApa itu Lensa?Lensa adalah alat optik yang dapat mentransmisikan dan membiaskan cahaya baik secara konvergen maupun divegen. Lensa berupa benda bening yang terbuat dari kaca atau plastik. Pengertian lensa juga bisa material transparan yang permukaannya lengkung sehingga dapat membelokkan sinaryang melewatinya.Lensa CembungLensa ini berbentuk lengkung rata keluar. Bagian tengahnya lebih tebal dibandingkan dengan pinggirnya. Sekilas lensa ini tampak seperti elips. Sifat cahaya atau sinar pada lensa cembung adalah

1. sinar datang yang sejajar sumbu utama akah diteruskan melalui fokus

2. sinar datang yang menuju ke pusat lensa akan diteruskan

3. sinar datang melalui fokus akan diteruskan sejajar dengan sumbu utama

Berikut gambar jalannya sinar pada lensa cembung

Untuk rumus mencari jarak bayangan pada lensa cembung

1/f = 1/s +1/sf = fokus lensa cembungs = jarak bendas = jarak bayanganSifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar.

Perbesaran pada lensa cembung (M)M=S/S atau M=h/hatau bisa dengan rumusM = f/ (s-f)Manfaat dan Penggunaan Lensa CembungBanyak alat optik yang menggunkan lensa ini seperti

Sebagai Lup atau kaca pembesar yang banyak digunakan oleh tukang jam, tukang emas, atau detektif yang mencari jejak dan bukti

Pada teropong, digunakan sebagai lensa objektif sekaligus lensa okuler.

Padamikroskop, digunakan sebagi lensa objektif.

Membantu penderita rabun dekat

Bisa digunakan untuk membuat api dengan memanfaatkan sinar matahari.

Contoh SoalSebuah lensa cembung memiliki kelengkungan yang berbeda pada permukaannya yaitu 12 cm dan 15 cm. Jika lensa tersebut terbuat dari kaca dengan indeks bias 4/3 maka fokus lensa tersebut di udara adalah (indeks bias udara =1)

1/f = (4/3-1) (1/12 + 1/15)

1/f = 1/3 (5/60+4/60)1/f =1/3 x 9/60 =1/20f =20 cm

Untuk contoh soal penentuan jarak bayangan sama seperti penghitungan padacermin.Lensa CekungKebalikan dari lensa cembung, lensa ini terdiri dari dua permukaan yang berbentuk lengkung ke dalam. Bagian tepi lensa lebih tebal jika dibandingkan dengan bagian tengah lensa. Jalannya sinar pada lensa cekung

1. sinar datang yang sejajar sumbu utama akan diteruskan selolah-olah dari fokus

2. cahaya/sinar datang yang menuju fokus akan diteruskan sejajar sumbu utama

3. sinar datang menuju pusat lensa akan lansung diteruskan

Ingat fokus lensa cekung sama seperti cermin cembung, bernilai NEGATIF.Rumus Lensa CekungUntuk mencari jarak bayangan-1/f = 1/s +1/sf = fokus lensa cembungs = jarak bendas = jarak bayanganSifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung bersifat maya, tegak, diperkecil

Perbesaran pada lensa cekung (M)M=S/S atau M=h/hatau bisa dengan rumusM = f/ (s+f)Contoh SoalSobat punya sebuah lensa cekung memiliki kelengkungan yang berbeda pada permukaannya yaitu 4 dan 5 cm. Jika lensa tersebut terbuat dari plastik policarbonat dengan indeks bias 5/3 maka tentukan fokus lensa tersebut di udara! Silahkan sobat hitung coba sendiri ya..Untuk soal mencari jarak bayangan, fokus, perbesaran pada prinsipnya sama seperti pada cermin cekung dan cembung,

Manfaat Lensa Cekung digunakan untuk kacamata bagi penderita rabun jauh (miopi)

lensa pembalik pada teropong

lensa okuler pada teropong panggung.

bisa dirangkap dengan lensa cembung untuk mengurangi efek aberasi

lensa cekung di gunakan untuk Over head proyektor elektronik yang menggunakan lcdMata berakomodasi

Letak benda di antara 0 F

Sifat bayangan : maya,tegak, diperbesar

Mata tak berakomodasi

Letak benda F

Sinar yang masuk ke mata berupa sinar sejajar