alat optik teleskop

ALAT OPTIK

Pengertian Alat Optik 

Alat optik adalah alat yang menggunakan lensa dan cermin yang memanfaatkan sifat cahaya yang dapat dipantulkan dan dibiaskan yang dimanfaatkan untuk melihat.

Jenis / Macam-Macam Alat Optik

Alat optik ada 2 macam, yaitu alat optik alamiyah yaitu mata, dan alat optik buatan seperti kaca mata, kamera, lup/lensa pembesar, mikroskop, teleskop/teropong, periskop, episkop, diaskop, dan sebagainya. Mari kita bahas satu per satu.

1. MATA

Bagian-bagian Mata :

• Kornea ; bagian terluar bola mata. Kornea merupakan bagian lapisan tipis yang bening dan dapat tembus cahaya.
• Aqueous Humor ; cairan yang terdapat di belakang kornea. Aqueous Humor berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata
• Lensa Mata ; lensa yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan elastis. Berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan aqueus humor di depan lensa.  Lensa mata berfungsi sebagai lensa cembung yaitu pembentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil.
• Iris ; selaput di depan lensa mata yang membentuk celah lingkaran. Iris berfungsi mengatur banyak sedikitnya cahaya yang boleh masuk melalui pupil. Iris juga berfungsi memberi warna pada mata.
• Pupil; celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi untuk mengatur banyak tidaknya cahaya yang masuk ke bola mata. Apabila cahaya yang masuk ke mata sangat kuat, pupil akan menyempit. Sehingga cahaya yang masuk ke bola mata lebih sedikit. Apabila cahaya yang masuk ke mata redup, maka pupil akan melebar sehingga cahaya yang masuk lebih banyak.
• Retina atau selaput jala ; berfungsi sebagai layar penangkap bayangan.
• Bintik kuning ; bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar bayangan jelas, bayangan harus terbentuk di retina tepat di bintik kuning.
• Saraf optik; saraf yang menghubungkan bintik kuning dengan otak sehingga sinyal-sinyal bayangan dari bintik kuning sampai ke otak. Selanjutnya otak akan menerjemahkannya.

     Daya akomodasi mata adalah kemampuan mata untuk mengubah kecembungan lensa mata baik menebal atau menipis supaya menghasilkan bayangan tepat pada retina.

     Mata dapat melihat benda dengan jelas apabila benda berada dalam jangkauan penglihatan, yaitu antara titik dekat mata ( punctum proximum/PP ) dan titik jauh mata ( Punctum Remotum/PR ). Titik dekat mata normal rata-rata adalah 25 cm. sedangkat titik terjauh mata normal adalah tidak terhingga (~)

CACAT MATA

      Cacat mata dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : Miopi ( rabun jauh), Hipermetropi (rabun dekat ) dan presbiopi ( mata Tua )

 

2. KAMERA

Kamera (alat memotret) adalah alat untuk menghasilkan foto. Kamera yang sederhana disebut kamera obskura. Persamaan kamera dengan mata antara lain : menggunakan lensa cembung, celah diafragma berfungsi sama dengan isir, film, tempat film sama dengan bintik kuning pada mata. Bayangan yang dihasilkan kamera bersifat Nyata, terbalik, dan diperkecil

3. LUP

Lup adalah alat optik yang berfungsi mengamati benda kecil agar tampak besar dan jelas dengan menggunakan lensa cembung. Bayangan yang dihasilkan lup bersifat Maya, Tegak dan Diperbesar

Pembesaran pada lup : 

4. MIKROSKOP

Mikroskop adalah alat optik untuk melihat benda-benda yang sangat kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung : lensa okuler (dekat mata) dan lensa objektif (dekat benda). Fokus obejektif lebih kecil dari fokus okuler.

Lensa Objektif menghasilkan bayangan nyata terbalik, diperbesar. Bayangan ini sekaligus manjadi benda bagi lensa okuler.

Sifat Bayangan Akhir pada mikroskop adalah  Maya, terbalik dan diperbesar. 

Persamaan   dalam   mikroskop   sama   dengan   persamaan   pada   lensa cembung,   karena   lensa  objektif   dan   okuler   merupakan   lensa   cembung. Sedang perbesaran mikroskop sama dengan perkalian dari perbesaran lensa objektif dan okuler.

  

 

Panjang mikroskop merupakan jumlah jarak bayangan lensa objektif  dengan   jarak   benda   lensa  okuler.   Secara   matematis   panjang   mikroskop dirumuskan sebagai berikut : 

Contoh Soal

1.    Perbesaran mikroskop 20 kali. Jika perbesaran lensa okuler 4 kali, tentukan perbesaran lensa objektif ( M _ob ) !

2.    Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif dengan fokus 5 cm dan lensa okuler dengan fokus 8 cm. Jika benda terletak pada jarak 8 cm dari lensa objektif dan panjang mikroskop 18 cm, tentukan perbesaran mikroskop !

5. TELESKOP (TEROPONG)

Teropong adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang letaknya jauh agar tampak lebih dekat dan lebih jelas. Teropong juga sering disebut teleskop. Teleskop pertama kali ditemukan oleh Galileo Galilei. Teropong   ada   dua   macam,   yaitu   teropong   bintang   dan   teropong   bumi. Teropong   bintang   digunakan   untuk   mengamati   benda-benda   angkasa, sedangkan teropong bumi digunakan untuk mengamati benda-benda di bumi yang letaknya jauh dari pengamat.

a.    Teropong bintang

Teropong bintang sederhana terdiri atas dua buah lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa objektif dan lensa okuler. Pengamatan benda-benda angkasa dengan menggunakan teropong bintang dilakukan dengan mata tidak berakomodasi.

Bayangan   yang   terbentuk   pada   teropong   bintang   bersifat   nyata, terbalik,   dan   diperkecil.  Perbesaran   pada   teropong   bintang   dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut.

b.     Teropong Bumi

Teropong bumi sering disebut sebagai teropong yojana atau teropong medan. Teropong bumi terdiri atas tiga buah lensa cembung, yaitu lensa objektif, lensa okuler, dan lensa pembalik. Perhatikan proses pembentukan bayangan pada teropong bumi berikut ini

  

Bayangan yang terbentuk pada teropong bumi bersifat nyata, tegak, dan diperkecil. Bayangan benda pada teropong bumi bersifat tegak karena adanya lensa pembalik yang berfungsi membalik bayangan dari lensa objektif. Panjang teropong bumi dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :

6. PERISKOP

 Periskop adalah alat optik yang berfungsi untuk mengamati benda dalam jarak jauh atau berada dalam sudut tertentu. Bentuknya sederhana, yaitu berupa tabung yang dilengkapi dengan cermin/prisma pada ujung-ujungnya. Prisma ini akan memantulkan cahaya yang datar sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa sehingga membentuk sudut 45 derajat terhadap sumbu tabung. 

Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator kapal di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati gerak-gerik yang terjadi di permukaan laut. Ketika kita melihat ujung bawah,cahaya sejajar masuk lewat ujung atas mengenai cermin, oleh cermin akan dipantulkan membentuk sudut 45 derajat ke cermin bawah yang juga membentuk 45 derajat. Sinar-sinar pantul sejajartadi akan dipantulkan kembali ke mata kita yang melihat dari ujung bawah sehingga kamu dapat melihat benda-benda yang berada di ujung atas. 

Prinsip kerja Periskop: Cahaya dari benda akan masuk secara horizontal kemudian turun dan mengarah ke mata pengamat secara horizontal juga. Bagian periskop yg berada diatas permukaan air haruslah tidak menarik perhatian atau mencolok. Oleh karena itu, pipa periskop dibuat dengan bentuk panjang menyempit dan kecil .

Sebuah periskop terdiri atas dua buah lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa okuler serta dua buah prisma siku-siku sama   kaki.   Ketika   seberkas   cahaya   mengenai   lensa   objektif, cahaya tersebut akan diteruskan menuju prisma siku-siku pertama. Prisma   siku-siku   pertama   akan   memantulkan berkas cahaya tersebut menuju ke prisma siku-siku kedua. Berkas cahaya yang menembus prisma siku-siku kedua akan diteruskan ke lensa okuler.

alat optik mikroskop

Mikroskop adalah alat untuk melihat benda-benda mikro. Pada bagian ini dijelaskan bagaimana proses pembentukan bayangan yang dibuat oleh mikroskop, baik untuk pengamatan mata berakomodasi ataupun tidak. Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung, yaitu lensa objektif dan lensa okuler. Lensa objektif terletak dekat benda dan lensa okuler bersifat sebagai lup terletak didekat mata. Umumnya fok lebih besar daripada fob.  Benda diletakkan di ruang II lensa objektif (antara fob dan Pob). Bayangan dibentuk oleh lensa objektif bersifat nyata, terbalik dan disperbesar, oleh lensa okuler bayangan ini akan dilihat sebagai benda nyata, dan akan diletakkan di ruang I lensa okuler. Bayangan akhir yang dibuat oleh lensa okuler terletak didepan lensa okuler, maya dan terbalik. Bayangan akhir yang dibuat oleh mikroskop adalah terbalik, maya dan diperbesar. 

Proses Pembentukan Bayangan:
Benda OA diletakkan di ruang II (antara fob dan Rob) didepan lensa objektif sejauh Sob, dengan menggunakan prinsip pembiasan pada lensa cembung (sinar istimewa), maka akan dihasilkan bayangan OB dibelakang lensa objektif, terbalik, diperbesar, nyata dan berjarak Sob’ dari lensa objektif. Bayangan OB ini dianggap sebagai benda bagi lensa okuler, dan terletak di ruang I lensa okuler (antara fok dengan lensa) dan berjarak Sok. Oleh lensa okuler, bayangan ini akan dibiaskan didepan lensa okuler, tegak, diperbesar dan semu dan berjarak Sok’. Maka bayangan yang dihasilkan oleh mikroskop secara keseluruhan adalah OC. Sehingga sifat OC terhadap OA adalah terbalik, diperbesar dan semu. Jadi pada mikroskop terjadi dua kali pembesaran. 

 

Perbesaran Pada Mikroskop

Perbesaran lensa objektif merupakan perbesaran linier sedangkan pada lensa okuler merupakan perbesaran anguler. Perbesaran linier merupakan perban-dingan tinggi bayangan akhir dengan tinggi benda semula.
Perbesaran total dari mikroskop adalah :

Persamaan ( 1 )

Mata berakomodasi maksimum
Pada mikroskop, lensa okuler sebenarnya berfungsi sebagai lup, sehingga perbesaran sudut untuk lup berlaku untuk lensa okuler mikroskop. Pada saat pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum, benda terletak di ruang I lensa okuler, maka bayangan akhir yang dibentuk oleh lensa okuler akan jatuh dititik dekat mata, sehingga  S’ok = - Sn

Dari diagram diatas, akan didapatkan bahwa jarak antara lensa objektif dengan lensa okuler

(sering disebut dengan panjang tabung mikroskop) adalah :

Persamaan 2

 karena perbesaran mikroskop menurut persamaan 1  adalah : Mtotal = Mob x Mok

sedangkan Mok adalah perbesaran anguler untuk lup berakomodasi maksimum sehingga   perbesaran total mikroskop adalah :

Persamaan ( 3 )

Mata tidak berakomodasi
Bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif jatuh tepat di fokus okuler, sehingga bayangan
akhir oleh lensa okuler akan jatuh dititik tak hingga (Sok '  = ~, Sok = fok).
Panjang tabung mikroskop untuk pengamatan tidak berakomodasi (lihat gambar dibawah)
adalah :

Persamaan  ( 4 )

Perbesarannya pada mikroskop untuk pengamatan tanpa akomodasi, pada perbesaran oleh lensa okulernya menggunakan perbesaran pada lup untuk mata tidak berakomodasi  sehingga :

Persamaan ( 5 )

Proses pembentukan bayangan pada mikroskop untuk pengamatan tanpa akomodasi adalah:

 

alat optik lup

A.      Sejarah Penemu Lup

     Lup atau kaca pembesar adalah sebuah lensa cembung yang mempunyai titik fokus yang dekat dengan lensanya. Benda yang akan diperbesar terletak di dalam titik fokus lup itu atau jarak benda ke lensa lup tersebut lebih kecil dibandingkan jarak titik fokus lup ke lensa lup tersebut. Bayangan yang dihasilkan bersifat tegak, nyata, dan diperbesar. Lup ditemukan oleh seorang dari Arab bernama Abu Ali al-Hasan Ibn Al-Haitham. Abu Ali Muhammad al-Hassan ibnu al-Haitham atau Ibnu Haitham lahir (Basra,965 Kairo 1039), dikenal dalam kalangan cerdik pandai di Barat, dengan nama Alhazen,  adalah seorang ilmuwan Islam yang ahli dalam bidang sains, falak, matematika, geometri, pengobatan, dan filsafat. Ia banyak pula melakukan penyelidikan mengenai cahaya, dan telah memberikan ilham kepada ahli sains barat seperti Boger, Bacon, dan Kepler dalam menciptakan mikroskop serta teleskop. http://aiirm59.blogspot.com/. Dalam kalangan cerdik pandai di Barat, beliau dikenali dengan nama Alhazen. Ibnu Haitham dilahirkan di Basrah pada tahun 354H bersamaan dengan 965 Masehi. Ia memulai pendidikan awalnya di Basrah sebelum dilantik menjadi pegawai pemerintah di bandar kelahirannya. Setelah beberapa lama berkhidmat dengan pihak pemerintah di sana, beliau mengambil keputusan merantau ke Ahwaz dan Baghdad. Di perantauan beliau telah melanjutkan pengajian dan menumpukan perhatian pada penulisan. Kecintaannya kepada ilmu telah membawanya berhijrah ke Mesir. Selama di sana beliau telah mengambil kesempatan melakukan beberapa kerja penyelidikan mengenai aliran dan saliran Sungai Nil serta menyalin buku-buku mengenai matematika dan falak. Tujuannya adalah untuk mendapatkan uang cadangan dalam menempuh perjalanan menuju Universitas Al-Azhar.

B.Cara Kerja Lup

                Alat optik yang paling sederhana adalah lup atau kaca pembesar (magnifying glass). Kaca pembesar terdiri atas lensa cembung ganda, yang kedua sisi luarnya melengkung ke luar.

                Sinar-sinar cahaya yang melewati lensa itu membelok ke dalam untuk mengumpul di sebuah titik focus pada kedua sisi lensa. Jarak dari pusat lensa ke titik fokus, kira-kira 12 cm pada kaca pembesar yang umum, disebut jarak fokus.

                 Sebuah kaca pembesar dipegang di atas sebuah benda pada jarak yang lebih pendek daripada jarak fokus (ruang I), benda itu tampak tegak dan diperbesar. http://aiirm59.blogspot.com/.Bayangan macam ini disebut bayangan maya.

                Pada jarak yang sama (ruang II) atau lebih panjang daripada jarak fokus (ruang III), lensa akan menghasilkan suatu bayangan terbalik, dan disebut bayangan nyata.

                 Dalam penggunaan lup seseorang harus menempatkan benda yang akan dilihat pada ruang satu (antara lensa dan fokus lensa) sehingga akan dihasilkan bayangan yang diperbesar dan maya. Perbesaran yang dihasilkan oleh lup adalah perbesaran anguler atau perbesaran sudut.

·         Perbesaran anguler atau perbesaran sudut

·         Perbesaran sudut

M = perbesaran sudut

PP = titik dekat mata dalam meter

f = Jarak focus lup dalam meter

1.       Menggunakan lup dalam keadaan 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

Perhitungan

                • Si = -PP = -Sn

Agar mata relaks dan tidak cepat lelah, lup digunakan dalam keadaan mata tidak berakomodasi.

2.       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). http://aiirm59.blogspot.com/. 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

5. Kerugian : perbesaran berkurang (minimum)

Dalam hal ini objek harus berada di titik fokus lensa (s= f ).

Perhitungan

• Si = -PR

• So = f

C.Fungsi Lup

                Lup berfungsi untuk mengamati benda-benda kecil sehingga tampak menjadi besar dan lebih jelas yang tidak dapat dilihat dengan mata secara langsung dengan menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif .

D. Bagian- Bagian Lup

Lup merupakan alat optic yang sangat sederhana, namun sangat membantu dalam proses pengamatan yang mudah dan praktis. 

Gambar2. Bagian – bagian Lup

1.      Tangkai Lup 

Tangkai  atau  pegangan  lup  digunakan  pengamat  untuk  memegang  Lup  Pada proses penggunaanya. Tangkai  ini  dapat  dipisahkan  dengan  lingkaran Pegangan Lensa.  

2.      Skrup Pengendali 

Skrup  penghubung  ini  berfungsi  menghubungkan  antara  tangkai  Lup 

dengan  kepala  Lup,  berupa  logam  tipis  yang  juga  berfungsi  menguatkan 

pegangan kepala Lup terhadap Lensa cembungnya

3.      Kepala/bingkai Lup

Lingkaran  penuh  yang  digunakan  sebagai  bingkai  dari  Lensa  cembung  pada Lup. Bingkai ini mirip dengan bingkai kacamata yang memegang Lensa, akan tetapi bingkai kepala Lup berupa Lingkaran penuh. 

4.      Lensa Cembung Lup

Lup menggunakan lensa cembung,  yang berfungsi memperbesar benda

berukuran kecil sehingga tampak besar.

E. Pembentukan dan Sifat Bayangan pada LUP

Ada 2 cara dalam menggunakan lup, yaitu dengan mata berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.

Pembentukan Bayangan Pada Mata Berakomodasi Maksimum

Pembentukan Bayangan Pada Mata Tak Berakomodasi 

Untuk mata normal dan berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk berada pada jarak baca normal (sn) yaitu 25 cm. Oleh karena itu, perbesaran bayangan padalup dapat dituliskan M = s’/ s , karena s’ = 25 cm, maka perbesarannya menjadi M = 25 / s.
Lup terbuat dari sebuah lensa cembung, sehingga persamaan lup sama dengan persamaan lensa cembung.

Perbesaran Bayangan (M) :

Untuk mata berakomodasi maksimum s’ = -25 cm (tanda negative (-) menunjukan bayangan di depan lensa sehingga diperoleh :

Sifat bayangan yang dihasilkan lup adalah maya, tegak, dan diperbesar Untuk mata tak berakomodasi, bayangan terbentuk di tak terhingga (s’ = ∞ ) sehingga perbesaran bayangan yang dibentuk lup untuk mata tak berakomodasi adalah sebagai berikut

alat optik kamera

Kamera adalah alat yang dapat menghasilkan gambar negatif yang kemudian dapat dicetak, sehingga hasilnya dapat kita lihat. Kamera biasanya digunakan untuk mengabadikan peristiwa-peristiwa penting dalam kehidupan. Kamera terdiri atas beberapa bagian, yaitu:

1)      Lensa cembung, berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk sehingga terbentuk bayangan yang nyata, terbalik, dan diperkecil.

2)      Diagfragma, adalah lubang kecil yang dapat diatur lebarnya dan berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk melalui lensa.

3)      Apertur, berfungsi untuk mengatur besar kecilnya diagfragma.

4)      Pelat film, berfungsi sebagai tempat bayangan dan menghasilkan gambar negatif, yaitu gambar yang berwarna tidak sama dengan aslinya.

Gambar 01. Bagian-bagian Kamera

Pembentukan bayangan pada kamera dapat dilihat pada gambar 5.2. Lensa positif, membiaskan cahaya dan membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperkecil. Diafragma mengatur jumlah cahaya yang masuk ke dalam kamera dengan mengubah ukuran aperturenya. Film merupakan media yang menangkap bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa. Agar bayangan selalu jatuh pada film karena letak benda yang berubah, maka dapat diatur dengan menggeser jarak lensa terhadap filmnya. s = jarak benda dalam meter,  = jarak bayangan dalam meter,  = titik fokus lensa.

Gambar 02. Pembentukan bayangan pada kamera

Kamera dengan mata memiliki kemiripan, sebagai berikut:

Kamera	Mata	Keterangan
Lensa	Lensa	Lensa cembung
Diagfragma	Iris	Mengatur besar kecilnya lubang cahaya
Aperture	Pupil	Lubang tempat masuknya cahaya
Film	Retina	Tempat 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 mata menggunakan daya akomodasi, sedangkan kamera menggunakan pergeseran lensa.
Untuk melihat video bagian-bagian kamera serta persamaan kamera dengan mata dapat disaksikan pada video berikut. Semoga bermanfaat.