ALAT OPTIK
Cermin dan lensa serta prinsip kerjanya
memberikan sarana pemahaman bagi pemanfaatannya untuk mempermudah dan membantu
kehidupan manusia. Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip optik (cermin dan
lensa) digolongkan sebagai alat optik.
Mata
Salah satu alat optik alamiah yang merupakan
salah satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam mata terdapat
lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa
kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh
cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas
cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.
Bagian-bagian mata
Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa
mata ke bagian belakang mata yang disebut retina. Bentuk bayangan benda yang
jatuh di retina seolah-olah direkam dan disampaikan ke otak melalui saraf
optik. Bayangan inilah yang sampai ke otak dan memberikan kesan melihat benda
kepada mata. Jadi, mata dapat melihat objek dengan jelas apabila bayangan benda
(bayangan nyata) terbentuk tepat di retina.
Lensa mata merupakan lensa yang kenyal dan
fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan objek yang dilihat. Karena bayangan
benda harus selalu difokuskan tepat di retina, lensa mata selalu berubah-ubah
untuk menyesuaikan objek yang dilihat. Kemampuan mata untuk menyesuaikan diri
terhadap objek yang dilihat dinamakan daya akomodasi mata.
daya akomodasi mata
Saat mata melihat objek yang dekat, lensa mata
akan berakomodasi menjadi lebih cembung agar bayangan yang terbentuk jatuh
tepat di retina. Sebaliknya, saat melihat objek yang jauh, lensa mata akan
menjadi lebih pipih untuk memfokuskan bayangan tepat di retina.
Titik terdekat yang mampu dilihat oleh mata
dengan jelas disebut titik dekat mata (punctum proximum/PP). Pada saat melihat
benda yang berada di titik dekatnya, mata dikatakan berakomodasi maksimum.
Titik dekat mata disebut juga dengan jarak baca normal karena jarak yang lebih
dekat dari jarak ini tidak nyaman digunakan untuk membaca dan mata akan terasa
lelah. Jarak baca normal atau titik dekat mata adalah sekitar 25 cm.
Adapun, titik terjauh yang dapat dilihat oleh
mata dengan jelas disebut titik jauh mata (punctum remotum/PR). Pada saat
melihat benda yang berada di titik jauhnya, mata berada dalam kondisi tidak
berakomodasi. Jarak titik jauh mata normal adalah di titik tak hingga (~).
Rabun Jauh dan Cara Memperbaikinya
Orang yang menderita 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 (memencarkan) sinar. Lensa divergen
atau lensa cekung atau lensa negatif dapat membantu lensa mata agar dapat
memfokuskan bayangan tepat di retina.
miopi dikoreksi menggunakan lensa negatif
Jarak fokus lensa dan kuat
lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami rabun jauh dapat
ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.
Di sini jarak s adalah jarak tak hingga
(titik jauh mata normal), dan s’ adalah titik jauh mata (PR). Prinsip
dasarnya adalah lensa negatif digunakan untuk memindahkan (memajukan) objek
pada jarak tak hingga agar menjadi bayangan di titik jauh mata tersebut
sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.
Kaca Pembesar
Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat
benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup
menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek
menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas.
Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya,
tegak, dan diperbesar. Untuk mendapatkan bayangan semacam ini objek harus
berada di depan lensa dan terletak diantara titik pusat O dan titik fokus F
lensa. untuk menghasilkan bayangan yang diinginkan, lup dapat digunakan dalam
dua macam cara, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tidak
berakomodasi.
Lup dapat digunakan dengan mata berakomodasi
maksimum untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan. Agar mata
berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk harus tepat berada di titik
dekat mata (s’ = sn = jarak titik dekat mata).
Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup
dengan mata berakomodasi maksimum adalah
Dimana P adalah perbesaran lup, sn
adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal),
dan f adalah jarak fokus lup.
Menggunakan lup dalam keadaan mata berakomodasi maksimum membuat mata
menjadi cepat lelah. Agar mata relaks dan tidak cepat lelah, lup digunakan
dalam keadaan mata tidak berakomodasi. Untuk mendapatkan perbesaran bayangan
yang diinginkan dalam keadaan mata tidak berakomodasi, bayangan yang terbentuk
harus berada sangat jauh di depan lensa (jarak tak hingga). dalam hal ini objek
harus berada di titik fokus lensa (s = f).
Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup
dengan mata tidak berakomodasi adalah
Dimana P adalah perbesaran lup, sn
adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal),
dan f adalah jarak fokus lup.
Mikroskop
Perbesaran bayangan yang dihasilkan dengan
menggunakan lup yang hanya menggunakan sebuah lensa cembung kurang maksimal dan
terbatas. Untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar diperlukan susunan alat
optik yang lebih baik. Perbesaran yang lebih besar dapat diperoleh dengan
membuat susunan dua buah lensa cembung. Susunan alat optik ini dinamakan
mikroskop yang dapat menghasilkan perbesaran sampai lebih dari 20 kali.
Sebuah 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-bagiannya
pembentukan bayangan pada mikroskop
Objek yang ingin diamati diletakkan di depan
lensa objektif di antara titik Fob dan 2Fob.
Bayangan yang terbentuk oleh lensa objektif adalah I1 yang
berada di belakang lensa objektif dan di depan lensa okuler. Bayangan ini
bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan I1 akan
menjadi benda bagi lensa okuler dan terletak di depan lensa okuler antara pusat
optik O dan titik fokus okuler Fok. Di sini lensa okuler akan
berfungsi sebagai lup dan akan terbentuk bayangan akhir I2 di
depan lensa okuler. Bayangan akhir I2 yang 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 adalah
Dimana Pob adalah perbesaran
lensa objektif, s’ob adalah jarak bayangan lensa objektif dan
sob adalah 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 berakomodasi
Dimana Pok adalah perbesaran
lensa okuler, sn adalah jarak titik dekat mata (untuk mata
normal sn = 25 cm), dan fok adalah jarak
fokus lensa okuler.
Perbesaran total mikroskop adalah hasil kali
perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Jadi,
P = Pob × Pok
Hal-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 (s’ob)
dengan jarak benda (bayangan pertama) ke lensa okuler (sok).
d = s’ob + sok
(2) menggunakan
mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum berarti letak bayangan akhir berada
di titik dekat mata di depan lensa okuler. Jadi, dapat dituliskan
s’ok = −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 dituliskan
sok = fok
Teropong Bintang
Bintang-bintang di langit yang letaknya sangat
jauh tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Teropong atau teleskop
dapat digunakan untuk melihat bintang atau objek yang letaknya sangat jauh.
Teropong terdiri atas dua lensa cembung,
sebagaimana mikroskop. Pada teropong jarak fokus lensa objektif lebih besar
daripada jarak fokus lensa okuler (fob > fok).
Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi agar tidak cepat lelah karena
teropong digunakan untuk mengamati bintang selama berjam-jam. Dengan mata tidak
berakomodasi, bayangan lensa objektif harus terletak di titik fokus lensa
okuler. Dengan demikian, panjang teropong (atau jarak antara kedua lensa)
adalah
d = fob + fok
dimana fob adalah jarak fokus
lensa objektif dan fok adalah jarak fokus lensa okuler.
Adapun perbesaran P yang dihasilkan oleh
teropong adalah
0 komentar: