KARAKTERISASI OPTIK

Rena Restiana Fajrin Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Padang,

Air Tawar Barat 25131 Padang E-mail : Renarestianaf@gmail.com

ABSTRACT Optics is the branch of physics that describes the behavior and properties of light and the interaction of light with matter. Optical instruments are the tools that one or more components using optical objects. The working principle of the optical instrument is to utilize the principle of light reflection and refraction of light. Light reflection is the return direction of propagation of the light incident on the reflector. Refraction of light is incident light due to the deflection direction of propagation of light through the boundary between two different transparent substancedensity. Key word: optic, optical instruments, light reflection and refraction of light

A. PENDAHULUAN

Kemajuan teknologi telah membawa dampak yang positif bagi kehidupan manusia, berbagai peralatan elektronik diciptakan untuk dapat menggantikan berbagai fungsi organ atau menyelidiki fungsi dan penyimpangan pada organ tubuh manusia. Salah satunya adalah kamera. Kemajuan teknologi telah merevolusi berbagai alat elektronik dari ukuran besar menjadi ukuran yang sangat kecil.

Teknologi ini dikenal dengan teknologi nano (teknologi nano adalah teknologi yang

bergerak atau dibuat dalam scala nanometer). Selain praktis dan ekonomis, ukuran yang sangat kecil, sangat multi guna. Salah satu hasil teknologi nano adalah pembuatan kamera. Karena kecilnya maka kamera ini dapat masuk ke dalam pembuluh darah. Tahukah kamu bahwa salah satu organ tubuh kita adalah alat optik berupa kamera yang tercanggih dan terpraktis di jagat raya? Bagaimanakah kamera yang ada di dalam tubuh kita itu dikatakan praktis? Untuk mengetahui lebih banyak tentang fungsi organ ini, maka ikutilah seluruh kegiatan berikut dengan sungguh-sungguh.

Alat optik adalah alat-alat yang salah satu atau lebih komponennya menggunakan

benda optik. Prinsip kerja dari alat optik adalah dengan memanfaatkan prinsip pemantulan cahaya dan pembiasan cahaya. Pemantulan cahaya adalah peristiwa pengembalian arah rambat cahaya pada reflektor. Pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya karena cahaya melalui bidang batas antara dua zat bening yang berbeda kerapatannya. Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan.

B. TINJAUAN PUSTAKA 1. Pengertian optik

Optica atau ilmu cahaya yaitu ilmu yang berhubungan dengan kerja indera mata yang mengesankan bentuk dan warna materi. Optika dapat dibagi dua golongan, yakni yang berkaitan dengan pembentukan bayangan oleh sistem optik, termasuk mata, yang kita sebut optika geomietris, dan yang berkaitan dengan sifat fisis cahaya selaku gelombang elektromagnetik yang menampilkan gejala-gejala difraksi, interferensi, polarisasi, dan absorpsi, yang kita sebut optika fisis atau optika elektromagnetik (8).

Optik adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Optik dijelaskan dan ditandai dengan fenomena optik. Optik berasal dari bahasa Latin, yang berarti tampilan. Bidang optik biasanya menggambarkan sifat cahaya tampak, sinar inframerah dan ultraviolet, tetapi sebagai cahaya adalah gelombang elektromagnetik, fenomena yang sama juga terjadi dalam bentuk sinar-X, gelombang mikro, gelombang radio, dan lainnya gejala radiasi elektromagnetik dan mirip maupun pada balok muatan partikel (balok dibebankan)

Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan. Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optik kuantum hinggamekanika. Dalam prakteknya, sebagian besar fenomena optik dapat dihitung dengan menggunakan sifat dari cahaya elektromagnetik, seperti yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell (4).

Dalam prakteknya, sebagian besar fenomena optik dapat dihitung dengan menggunakan sifat dari cahaya elektromagnetik, seperti yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell, yang dijelaskan pada 1873. Percobaan James Clerk Maxwell (1831 - 1879) seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris (Scotlandia) menyatakan bahwa cepat rambat gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu 3×108 m/s, oleh karena itu Maxwell berkesimpulan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Kesimpulan Maxwell ini di dukung oleh:

i. Seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman, Heinrich Rudolph Hertz (1857 - 1894) yang membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal. Hal ini sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya dapat menunjukkan gejala polarisasi.

ii. Percobaan seorang ilmuwan berkebangsaan Belanda, Peter Zeeman (1852 - 1943) yang menyatakan bahwa medan magnet yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya.

iii. Percobaan Stark (1874 - 1957), seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yang mengungkapkan bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat mempengaruhi berkas cahaya (3).

Bidang optik memiliki identitas, masyarakat, dan konferensi. Aspek lapangan sering disebut ilmu optik atau fisika optik. Ilmu optik terapan sering disebut rekayasa optik. Aplikasi dari rekayasa optik yang terkait khusus dengan sistem iluminasi (iluminasi) disebut rekayasa pencahayaan.

Setiap disiplin cenderung sedikit berbeda dalam aplikasi, keterampilan teknis, fokus, dan afiliasi profesionalnya. Inovasi lebih baru dalam rekayasa optik sering dikategorikan sebagai fotonika atau Optoelektronik. Batas-batas antara bidang ini dan "optik" yang tidak jelas, dan istilah yang digunakan berbeda di berbagai belahan dunia dan dalam berbagai bidang industri.

Karena aplikasi yang luas dari ilmu "cahaya" untuk aplikasi dunia nyata, ilmu optik dan rekayasa optik cenderung sangat interdisipliner. Ilmu optik merupakan bagian dari berbagai disiplin terkait termasuk elektro, fisika, psikologi, kedokteran (khususnya optalmologidan optometri), dan lain-lain. Selain itu, perilaku optik yang paling lengkap, seperti dijelaskan dalam fisika, tidak selalu rumit untuk kebanyakan masalah, jadi model sederhana dapat digunakan. Model sederhana ini cukup untuk menjelaskan sebagian besar perilaku fenomena optik dan mengabaikan relevan dan / atau tidak terdeteksi pada suatu system (4).

Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (geometrical optics) dan optika fisis (physical optics). Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran (3).

2. Jenis-jenis Optik 1. Mata

Mata manusia sebagai alat indra penglihatan dapat dipandang sebagai alat optik yang sangat penting bagi manusia.

Gambar 1. Mata (7)

Mata terdiri atas beberapa bagian yang masing-masing mempunyai fungsi berbeda-beda tetapi saling mendukung. Bagian-bagian mata yang penting tersebut, antara lain : a. Kornea

Bagian terluar mata yang tipis, lunak dan transparan. Berfungsi menerima dan meneruskan cahaya yang masuk pada mata serta melindungi bagian mata yagn sensitive dibawahnya.

b. Pupil Celah sempit berbentuk lingkaran dan berfungsi agar dapat masuk ke dalam mata.

c. Iris Selaput berwarna hitam, biru, atau coklat yang berfungsi untuk mengatur besar kecilnya pupil. Warna inilah yang kita lihat sebagai warna mata seseorang.

d. Aquaeus Humor Cairan didepan lensa mata untuk membiaskan cahaya ke dalam mata.

e. Otot akomodasi Otot yang menempel pada lensa mata dan berfungsi untuk mengatur tebal dan tipis nya lensa mata.

f. Lensa mata Berbentuk cembung, berserat, elastic, dan bening. Lensa ini berfungsi untuk membiaskan cahaya dari benda supaya terbentuk bayangan pada retina

g. Retina Bagian belakang mata yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya bayangan

h. Vitreous Humour Cairan didalam bola mata yang berfungsi untuk menerus cahaya dari lensa ke retina

i. Bintik kuning Bagian dari retina yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya bayangan yang jelas

j. Bintik buta Bagian dari retina yang apabila bayangan jatuh pada bagian ini, maka bayangan tampak tidak jelas atau kabur

k. Saraf mata Berfungsi untuk meneruskan ransangan bayangan dari retina menuju ke otak (9)

Cara kerja mata :

Secara sederhana sebagai alat optik mata membentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil pada retina. Pemfokusan dilakukan dengan mengubah jarak fokus lensanya. Benda akan nampak jelas jika bayangan tepat jatuh pada permukaan retina. Hal ini akan terjadi jika lensa mata dengan kemampuan akomodasinya dapat selalu menempatkan bayangan pada retina. Karena berbagai hal, kadang-kadang bayangan tidak terbentuk tepat di retina. Hal ini terjadi jika mata mengalami cacat atau objek berada diluar jangkauan penglihatan (6).

Agar dapat dilihat dengan jelas, bayangan yang dibentuk oleh lensa mata

harus tepat berada di retina. Sifat bayangan : nyata, tegak, dan diperkecil. Jarak bayangan, yaitu jarak dari lensa mata ke retina selalu tetap, sedangkan jarak benda yang dilihat oleh mata berubah-ubah. Oleh karena itu, lensa mata memiliki kemampuan untuk mengubah ketebalannya sesuai dengan jarak benda yang dilhat:

Daya akomodasi mata : Kemampuan lensa mata untuk menebal atau menipis sesuai jarak benda yang dilihat .

Berakomodasi maksimum : Lensa mata memiliki bentuk paling tebal (paling cembung). Ketika melihat benda-benda dekat

Berakomodasi minimum / tidak berakomodasi: Lensa mata memiliki bentuk paling tipis. Ketika melihat benda-benda jauh (5)

Proses terlihat nya benda oleh mata yaitu benda yang berada didepan mata

memantulkan cahaya. Cahaya tersebut masuk ke mata melalui pupil yang kemudian akan dibiaskan oleh lensa mata sehingga terbentuk bayangan pada retina. Oleh syaraf, bayangan tadi diteruskan ke pusat safat (otak), sehingga kita terkesan melihat benda.

Jangkauan penglihatan mata:

Kemampuan penglihatan manusia terbatas pada jangkauan tertentu atau disebut jangkauan penglihatan yaitu daerah di depan mata yang dibatasi oleh dua buah titik. Titik terjauh (punctum remotum disingkat PR) dan titik terdekat (punctum proximum disingkat PP).

PR adalah titik terjauh didepan mata, dimana benda masih nampak dengan

jelas. PP adalah titik terdekat didepan mata, dimana benda masih nampak dengan jelas. Objek akan nampak jelas jika objek berada pada jangkauan penglihatan, dan objek tidak akan nampak dengan jelas jika objek ada diluar jangkauan penglihatan (terlalu dekat dengan mata atau terlalu jauh dari mata) (6).

Pembentukan bayangan pada mata:

Gambar 2. Pembentukan bayangan mata (7)

Lensa positif, membiaskan cahaya dan membentuk bayangan pada retina. Iris mengatur jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata dengan mengubah ukuran pupilnya. Retina merupakan media yang menangkap bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa. Agar bayangan selalu jatuh pada retina karena letak benda yang berubah, maka dapat diatur dengan mengubah jarak fokus lensa matanya (6).

Lensa mata dapat mencembung atau pun memipih secara otomatis karena adanya oto akomondasi (otot siliar). Untuk melihat benda yang letaknya dekat, oto siliar menegang sehingga lensa mata mencembung dan sebaliknya untuk melihat benda yang letaknya jauh, otot siliar akan mengendur (rileks), sehingga lensa mata memipih. Kemampuan oto mata untuk menebalkan atau memipihkan lensa mata disebut daya akomondasi mata.

Gambar 3. Daya akomondasi mata (7)

Cacat Mata :

Beberapa dari cacat penglihatan yang umum, tak lain hanyalah berupa hubungan-hubungan yang tidak sempurna antara beberapa bagian dari mata, dimisalkan mata itu adalah suatu sistem optic. Mata yang normal membentuk diatas retina bayangan dari benda yang jauh tk terhingga kalau mata memandang dengan “relaxed” disebut mata yang ametropik (10).

Berkurangnya daya akomodasi mata seseorang dapat menyebabkan berkurangnya kemampuan mata untuk melihat benda pada jarak tertentu dengan jelas. Cacat mata yang disebabkan berkurangnya daya akomodasi, antara lain rabun jauh, rabun dekat dan rabun dekat dan jauh. Selain tiga jenis itu, masih ada jenis cacat mata lain yang disebut astigmatisma.

Cacat mata dapat dibantu dengan kacamata. Kacamata hanya berfungsi membantu penderita cacat mata agar bayangan benda yang diamati tepat pada retina. Kacamata tidak dapat menyembuhkan cacat mata. Ukuran yang diberikan pada kacamata adalah kekuatan lensa yang digunakan. Kacamata berukuran -1,5, artinya kacamata itu berlensa negatif dengan kuat lensa -1,5 dioptri. Berikut ini adalah gambar masing-masing cacat mata dan jangkauan penglihatannya:

1. Mata normal (Emetropia)

memiliki titik jauh (PR) pada jarak jauh tak berhingga dan titik dekat (PP) = 25 cm, mata ini jangkauan penglihatannya paling lebar.

2. Rabun jauh (Miopia) Memiliki titik jauh (PR) terbatas/kurang dari tak berhingga dan titik dekat (PP) = 25 cm (5). Tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang letaknya jauh.

Bayangan terbentuk di depan retina. Disebabkan lensa mata cenderung menebal dan sulit menjadi tipis. Karena kebiasaan sering melihat/ mengamati benda-benda dekat dalam

waktu lama. Sering dialami oleh : pelajar, tukang jam, penjahit, dll. Titik jauh mata miopi berada pada jarak tertentu (lebih dekat dibanding

mata normal) Untuk mengatasi mata miopi digunakan kacamata berlensa cekung

(lensa negatif).

Tugas dari lensa cekung adalah membentuk bayangan benda di depan mata pada jarak titik jauh orang yang mempunyai cacat mata miopi. Karena bayangan jatuh di depan lensa cekung, maka harga si adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis, 1/f=1/So+1/Si si adalah jarak titik jauh mata miopi. so adalah jarak benda ke mataf adalah fokus lensa kaca mata (5).

3. Rabun dekat (Hipermetropia)

Memiliki titik jauh (PR) tak berhingga, tetapi titik dekat (PP) > 25 cm (6).

Bayangan terbentuk di belakang retina Disebabkan lensa mata cenderung menipis dan sulit menjadi tebal. Karena kebiasaan melihat/ mengamati benda-benda jauh dalam waktu

lama. Sering dialami : sopir, nahkoda, masinis, dll. Titik dekat mata lebih jauh dari jarak baca normal

Bayangan yang dibentuk lensa cembung harus berada pada titik dekat

mata penderita rabun dekat. Karena bayangan yang dihasilkan lensa cembung berada di depan lensa maka harga si adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis, 1/f=1/So+1/Si. Si adalah jarak titik jauh mata hipermetropi. So adalah jarak benda ke mataf adalah fokus lensa kaca mata (5)

4. Rabun jauh dan dekat (Presbiopia) Memiliki titik jauh (PR) kurang dari tak berhingga dan titik dekat (PP) > 25 cm, cacat mata ini merupakan gabungan dari hipermetropi dan miopi, sering disebut sebagai cacat mata tua.

Cacat mata presbiopi (mata tua atau rabun dekat dan rabun jauh diakibatkan karena melemahnya daya akomodasi) terjadi karena bayangan jatuh di belakang retina pada saat melihat dekat dan bayangan jatuh di depan retina pada saat melihat jauh, hal ini terjadi karena daya akomodasi lensa mata lemah. Agar dapat melihat jelas baik benda yang dekat maupun yang jauh maka perlu dibantu dengan menggunakan gabungan lensa cembung (konvergen) dan cekung (divergen) (6).

Tidak dapat melihat dengan jelas benda jauh maupun benda dekat

Disebabkan karena daya akomodasi mata yang berkurang karena faktor usia.

Titik dekat dan titik jauh mata mengalami perubahan dibanding mata normal

Ditolong dengan kacamata berlensa ganda (bifocal), yaitu lensa cembung (positif) untuk melihat dekat dan lensa cekung (negatif) untuk melihat jauh (5)

5. Astigmatisma (mata silindris) Astigmatisma ialah suatu cacat yang menandakan bahwa permukaan

kornea tidak sferis, tetapi pada bidang yang satu lengkunganya lebih tajam dibandingkan lengkungan pada bidang yang lainnya(10).

Astigmatisma 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 (5).

Batas penglihatan mata:

Mata memiliki batas penglihatan paling jauh dan paling dekat yang masih dapat dilihat dengan jelas : Titik dekat mata (punctum proximum = pp) :

Titik paling dekat yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata yang berakomodasi maksimum (sekuat-kuatnya). Untuk mata normal, titik dekat mata memiliki jarak 20 – 25 cm.

Titik jauh mata (punctum remotum = pr) : Titik paling jauh yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata yang tidak berakomodasi (berakomodasi minimum). Untuk mata normal memiliki titik jauh tak berhingga (∞). Untuk mata

normal, titik dekat mata berjarak anatara 20 – 25 cm (jarak baca normal) dan titik jauh mata memiliki jarak tak berhingga (∞).

Melihat benda jauh

Berkas sinar dari benda yang letaknya jauh merupakan berkas sinar yang sejajar. Oleh lensa mata dibiaskan sehingga bayangan terbentuk tepat di retina. (sinar-sinar biasnya berpotongan tepat di retina).

Melihat benda dekat Berkas sinar dari benda dekat oleh lensa mata dibiaskan sehingga bayangan terbentuk tepat di retina (sinar-sinar biasnya berpotongan tepat di retina)

Tipuan Mata :

Selain memiliki banyak keunggulan, mata manusia juga memiliki beberapa keterbatasan. Oleh karena itu, dalam pengamatan dan pengukuran, mata tidak selalu memberikan hal-hal yang benar. Perhatikan gambar berikut!

Gambar 4. Tipuan Mata (7)

2. Kamera Bagian yang terpenting dari kamera adalah lensa, kotak tak tembus cahaya,

pelat atau film peka cahaya untuk menangkap bayangan. Berbeda dengan objektif teleskop yang medan pandangannya hanya mencakup daerah sekitar 60, objektif kamera meliputi medan pandangan disekitar 500 atau malahan lebih. Selanjutnya, lubang (aperture) lensa harus luas supaya cukup cahaya masuk melaluinya, sehingga sesaat saja cahaya itu menembus lensa (10).

Kamera digunakan manusia untuk merekam kejadian penting atau kejadian

yang menarik. Banyak jenis dan model kamera dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Kamera yang dipakai wartawan berbeda dengan yang dipakai fotografer. Kamera video dipakai dalam pengambilan gambar untuk siaran televisi atau pembuatan film. Kamera elektronik (autofokus) lebih mudah dipakai karena tanpa pengaturan lensa. Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melalui proses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer.

Kamera 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.

Pemfokusan dilakukan dengan mengatur jarak lensa dengan film. Perubahan

jarak benda mengakibatkan perubahan jarak bayangan pada film oleh karena itu lensa kamera perlu digeser agar bayangan tetap jatuh pada film. Hal ini terjadi karena

jarak fokus lensa kamera tetap. Dari rumus umum optik, jika jarak fokus tetap, maka perubahan jarak benda (So) akan diikuti oleh perubahan jarak bayangan (Si).

Gambar 5. Bagian dalam kamera (7)

Bagian-bagian kamera mekanik (bukan otomatis) menurut kegunaan fisis : a. Lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda yang difoto b. Diafragma berfungsi untuk membuat sebuah celah/lubang yang dapat diatur

luasnya c. Aperture yaitu lubang yang dibentuk diafragma untuk mengatur banyak cahaya d. Shutter pembuka/penutup “dengan cepat” jalan cahaya yang menuju ke pelat

film e. Pelat film berfungsi sebagai layar penangkap/perekam bayangan.Setiap benda

yang di foto, terletak pada jarak yang lebih besar dari dua kali jarak fokus di depan lensa kamera, sehingga bayangan yang jatuh pada pelat film memiliki sifat nyata, terbalik dan diperkecil. Untuk memperoleh bayangan yang tajam dari benda-benda pada jarak yang berbeda-beda, lensa cembung kamera dapat digeser ke depan atau ke belakang (7).

Bagian-bagian dari kamera secara sederhana terdiri dari:

1. Lensa cembung 2. Film 3. Diafragma 4. Aperture

Bagaimanakah pembentukan bayangan pada kamera?

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. Dengan So sebagai jarak benda dalam meter, Si sebagai jarak bayangan dalam meter, dan F sebagai titik fokus lensa (2).

Perbandingan Kamera dan Mata

Kamera Mata Keterangan

Lensa Lensa Lensa cembung

Diafragma 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 adalah:

1. mata menggunakan daya akomodasi 2. kamera menggunakan pergeseran lensa (2)

3. Mikroskop LUP sebagai alat yang dapat digunakan untuk mengamati benda-benda kecil

memiliki keterbatasan. Untuk itu diperlukan alat optik yang memiliki kemampuan untuk memperbesar bayangan hingga berlipat-lipat. Alat ini dikenal dengan nama mikroskop. Mikroskop adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar tampak jelas dan besar. Mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung. Lensa yang dekat dengan benda yang diamati disebut lensa objektif dan lensa yang dekat dengan pengamat disebut lensa okuler. Mikroskop yang paling sederhana menggunakan kombinasi dua buah lensa positif, dengan panjang titik fokus obyektif lebih kecil daripada jarak titik fokus lensa okuler.

Prinsip kerja Mikroskop :

Prinsip kerja mikroskop adalah obyek ditempatkan di ruang dua lensa obyektif sehingga terbentuk bayangan nyata terbalik dan diperbesar. Lensa okuler mempunyai peran seperti lup, sehingga pengamat dapat melakukan dua jenis pengamatan yaitu dengan mata tak berakomodasi atau dengan mata berakomodasi maksimum. Pilihan jenis pengamatan ini dapat dilakukan dengan cara menggeser jarak benda terhadap lensa obyektif yang dilakukan dengan tombol soft adjustment (tombol halus yang digunakan untuk menemukan fokus). Kegiatan berikut ini akan memperlihatkan pembentukan bayangan pada mikroskop (6).

Gambar 6. Mikroskop (7)

Sifat-sifat bayangan yang terbentuk pada mikroskop sebagai berikut : Bayangan yang dibentuk lensa objektif adalah nyata, terbalik, dan diperbesar Baying yang dibentuk lensa okuler adalah nyata, tegak, dan diperbesar Bayangan yang dibentuk mikroskop adalah maya, terbalik, dan diperbesar

terhadap bendanya (9).

Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi dengan cermin cekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang akan diamati. Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas digunakan makrometer dan mikrometer.

Dasar kerja mikroskop

Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak berakomodasi.

Pengamatan dengan akomodasi maksimum Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus jatuh pada titik dekat mata (PP). Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu: M = Moby x Mok M = (Si/So) x (PP/f okuler + 1)

Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi

Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus berada pada titik jauh mata. Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu: M = Moby x Mok M = (Si/So) x (PP/f okuler)

Panjang Mikroskop Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler

dirumuskan:

Untuk mata berakomodasi d = Si (ob) + So (ok)

Untuk mata tidak berakomodasi d = Si (ob) + f (ok)

Keterangan: d = panjang mikroskop Si (ob) = jarak bayangan lensa obyektif So (ok) = jarak benda lensa okuler f (ok) = jarak fokus lensa okuler (5)

Pembentukan Bayangan pada Mikroskop

a. Pengamatan menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum. Pengamatan ini menempatkan bayangan akhir (bayangan lensa okuler) maya pada titik dekat pengamat (PP). Perbesaran mikroskop pada pengamatan ini adalah:

M = M(Ob) + M(Ok) M = (S’(Ob) / S(Ok) ) X (PP/ f(Ok) + 1) Keterangan: S(Ob) = Jarak benda lensa obyektif dalam meter S’(Ob) = Jarak bayangan lensa obyektif dalam meter PP = titik dekat pengamat dalam meter f(Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter

b. Pengamatan menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi.

Pengamatan ini menempatkan bayangan akhir (bayangan lensa okuler) maya pada titik jauh pengamat (PR).

Perbesaran mikroskop pada pengamatan ini adalah:

M = (S’(Ob) / S(Ok) ) X (PP/ f(Ok) )

Keterangan : S(Ob) = Jarak benda lensa obyektif dalam meter

S’(Ob) = Jarak bayangan lensa obyektif dalam meter PP = titik dekat pengamat dalam meter f(Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter

4. Teropong Teropong atau teleskop adalah sebuah alat yang digunakan untuk melihat

benda-benda yang jauh sehingga tampak lebih jelas dan lebih dekat. Secara umum teropong terdiri atas dua buah lensa positif. Satu lensa mengarah ke obyek dan disebut lensa obyektif dan satu lensa mengarah ke mata dan disebut lensa okuler.

Prinsip utama pembentukan bayangan pada teropong :

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 (2).

Dasar Kerja Teropong :

Obyek benda yang diamati berada di tempat yang jauh tak terhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yang sejajar. Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayangan yang bersifat nyata, diperkecil dan terbalik berada pada titik fokus. Bayangan yang dibentuk lensa obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus lensa okuler (5).

Ditinjau dari objeknya, teropong dibedakan menjadi dua, yaitu teropong

bintang dan teropong medan. a. Teropong bintang

Teropong bintang disebut juga teropong astronomi. Teropong bintang digunakan untuk mengamati obyek-obyek yang ada di langit (bintang).

Terdiri dari 2 buah lensa cembung. Jarak fokus lensa obyektif lebih besar dari jarak fokus lensa okuler.

Teropong bias

Teropong bias terdiri dari dua lensa cembung, yaitu sebagai lensa objektif dan lensa okuler. Sinar yang masuk ke dalam teropong dibiaskan oleh lensa. Benda yang diamati terletak dititik jauh tak hingga, sehiingga bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif tepat berada pada titik fokusnya. Bayangan yang dibentuk lensa objektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berfungsi sebagai lup (2).

Gambar 7. Teropong bias (7)

Teropong pantul Karena jalannya sinar didalam teropong dengan cara memantul amka

teropong ini dinamakan teropong pantul. Pada teropong pantul, cahaya yang dating dikumpulkan oleh sebuah cermin melengkung yang besar. Cahaya tersebut kemudian dipantulkan ke mata pengamat oleh satu atau lebih cermin yang lebih kecil.

Gambar 8. Teropong pantul (7)

b. Teropong bumi Teropong bumi disebut juga teropong medan. Teropong bumi digunakan

untuk mengamati obyek-obyek yang jauh dipermukaan bumi. Terdiri dari 3 buah lensa cembung yaitu :

Lensa obyektif Lensa okuler Lensa pembalik

Bayangan yang nampak lebih jelas, lebih dekat dan tidak terbalik (6)

Dasar Kerja Teropong Bumi :

Lensa obyektif membentuk bayangan bersifat nyata, terbalik dan diperkecil yang jatuh pada fob. Bayangan dibentuk oleh lensa obyektif menjadi benda bagi lensa pembalik jatuh pada jarak 2f pembalik sehingga terbentuk bayangan pada jarak 2f pembalik juga yang bersifat nyata, terbalik, dan sama besar. Dengan adanya lensa pembalik panjang teropong dirumuskan menjadi :

d = f (ob) + 4f (pembalik) + f (ok)

Lensa pembalik berfungsi untuk membalikkan arah cahaya sebelum melewati lensa okuler, lensa okuler berfungsi seperti lup membentuk bayangan bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Adanya lensa pembalik tidak mempengaruhi perbesaran akhir, bayangan akhir bersifat maya, tegak dan diperbesar dengan perbesaran : M = d = f (ob) / f (ok) (5)

c. Teropong prisma

Teropong prisma terdiri atas dua pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa okuler) dan dua pasang prisma kaca siku-siku samakaki. Sepasang prisma yang diletakkan berhadapan, berfungsi untuk membelokkan arah cahaya dan membalikkan bayangan.

Bayangan yang dibentuk lensa objektif bersifat nyata, diperkecil, dan terbalik. Bayangan nyata dari lensa objektif menjadi benda bagi lensa okuler. Sebelum dilihat dengan lensa okuler, bayangan ini dibalikkan oleh sepasang prisma siku-siku sehingga bayangan akhir dilihat maya, tegak, dan diperbesar. Perbesaran bayangan yang diperoleh dengan memakai teropong prisma sama dengan teropong bumi. Beberapa keuntungan praktis dari teropong prisma dibandingkan teropong yang lain : Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan

sempurna oleh bidang-bidang prisma. Dapat dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui

jarak yang sama (dipantulkan 4 kali oleh dua prisma). Daya stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan dengan

adanya prisma arah cahaya telah dibalikkan sehingg terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak (5).

Sepasang prisma yang diletakkan berhadapan, berfungsi untuk

membelokkan arah cahaya dan membalikkan bayangan. Bayangan yang dibentuk lensa objektif bersifat nyata, diperkecil, dan terbalik. Perbesaran bayangan yang diperoleh dengan memakai teropong prisma sama dengan teropong bumi. Teropong prisma terdiri atas : Dua pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa okuler) Dua pasang prisma kaca siku-siku samakaki Bayangan nyata dari lensa objektif menjadi benda bagi lensa okuler

Gambar 9. Teropong Prisma (7)

d. Teropong Panggung Teropong panggung adalah teropong yang mengkombinasikan antara

lensa positif dan lensa negatif. Lensa negatif digunakan sebagai pembalik dan sekaligus sebagai okuler. Sifat bayangan yang terbentuk adalah maya, tegak, dan diperkecil.

Prinsip 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 (2). Pada pengamatan tanpa berakomodasi maka panjang teropong adalah :

d = f (Ob) – f (Ok)

ketarangan : d = panjang teropong dalam meter f (Ob) = panjang fokus lensa obyektif dalam meter f (Ok) = panjang fokus lensa okuler dalam meter

5. Periskop

Sebuah kapal selam menggunakan alat optik, yaitu periskop. Periskop berguna untuk melihat keadaan di atas permukaan air. Periskop memiliki dua buah prisma yang berfungsi untuk membelokan berkas sinar dari benda yang dilihat. Periskop terdiri atas : Dua lensa cembung Dua lensa siku-siku sama kaki

Jalannya sinar pada periskop adalah sebagai berikut : Sinar sejajar dari benda yang jauh menuju ke lensa objektif

Prisma P1 memantulkan sinar dari lensa objektif menuju ke prisma P2 Oleh prisma P2 sinar tersebut dipantulkan lagi dan bersilang didepan lensa

okuler tepat dititik focus lensa okuler

Gambar 10. Periskop (7)

6. Lup Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat benda-benda kecil agar tampak

lebih besar dan jelas. Oleh tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh siswa saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati bagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan jelas.

Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal (berfokus pendek). Sifat

bayangan yang diharapkan dari benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan diperbesar. Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akan mempunyai sudut penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa. Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata berakomodasi (5).

Melihat dengan mata berakomodasi :

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 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

Melihat dengan 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). 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 4. Kerugian : perbesaran berkurang (minimum) (6)

Perhitungan a. Pada mata berakomodasi maksimum

Si = -PP = -Sn 1/f = 1/So + 1/-Sn Perbesaran sudut atau perbesaran angular M = (PP/f) + 1

b. Pada mata tak berakomodasi

Si = -PR So = f Perbesaran sudut M = PP/f keterangan : M = perbesaran sudut PP = titik dekat mata dalam meter f = Jarak focus lup dalam meter (2)

7. Proyektor Proyektor adalah alat optik yang digunakan untuk memproyeksikan

gambar pada sebidang layar. Berdasarkan jenis gambar yang dapat diproyeksikan, proyektor dibedakan menjadi dua, yaitu diaskop dan episkop.

a. Diaskop Diaskop adalah alat untuk memproyeksikan bayangan nyata dari

sebuah gambar diapositif. Gambar diapositif adalah gambar positif tembus cahaya. Termasuk diaskop antara lain : Proyektor film

Sebuah proyektor film digunakan untuk memproyeksikan gambar tembus pandang. Gambar yang satu dengan lainnya sebenarnya adalah gambar terputus-putus dan merupakan gambar mati. Namun, karena diputar dengan kecepatan tinggi, yakni 16 gambar setiap detik, kesan yang ditangkap oleh mata kita adalah sebagai gambar hidup.

Bayangan iring adalah kesan cahaya yang terjadi dalam mata dan masih tetap berpengaruh lebih kurang detik setelah cahaya yang menyebabkannya sudah tidak ada lagi. Misalnya, apabila bara ujung lidi

yang dibakar dikibas-kibaskan dalam ruangan gelap, akan tampak kesan garis cahaya, bukan titik cahaya. Oleh karena itu, apabila sejumlah gambar tembus cahaya (gambar diapositif) diputar lebih dari 10 gambar setiap detik, kesan bayangan yang diproyeksikan di layar adalah gambar hidup.

Slide proyektor

Slide proyektor adalah proyektor yang memproyeksikan slide (film) satu demi satu ke bidang layar. Bagian-bagian slide proyektor adalah sebagai berikut. Lampu proyektor merupakan bagian utama. Lampu itu sangat kuat

memancarkan cahaya. Cermin cekung, berfungsi mengumpulkan cahaya agar daya pancar

sinar proyektor lebih kuat. Kondensor, berupa dua buah lensa cembung-datar yang disusun

bertolak belakang. Kondensor berfungsi agar sinar jatuh ke slide merata ke seluruh permukaannya.

Filter, berfungsi melindungi slide dari panas yang dihasilkan lampu proyektor.

Lensa proyektor, berupa lensa cembung yang berfungsi sebagai pembalik. Oleh karena itu, untuk memperoleh bayangan tegak di layar, slide dipasang terbalik.

Overhead proyektor (OHP)

Overhead proyektor adalah proyektor untuk memproyeksikan gambar diapositif. Proyektor film dan slide proyektor hams digunakan di ruangan yang gelap untuk memperoleh bayangan yang tajam. Bagian-bagian OHP sama seperti slide proyektor. Bagian-bagian itu ialah dua buah cermin datar untuk memantulkan cahaya dan dua buah lensa cembung untuk lensa proyektor.

b. Episkop

Episkop adalah proyektor untuk memproyeksikan gambar-gambar tidak tembus cahaya.

Overhead proyektor Pembentukan bayangan pada overhead proyektor

Episkop biasanya digunakan oleh seniman lukis untuk mereproduksi

lukisan, misalnya untuk membuat gambar pada billboard atau papan reklame. Gambar yang akan diproyeksikan, misalnya foto seorang artis, diletakkan di meja objek. Sebagian cahaya yang berasal dari dua buah lampu L1 dan L2 dipantulkan oleh gambar itu.

Seterusnya, cahaya tersebut ditangkap dan dipantulkan oleh cermin

datar ke lensa proyektor. Alat yang dapat dipakai, baik untuk episkop maupun diaskop, dinamakan epidiaskop (6).

8. Optalmoskup Alat ini dipakai untuk memeriksa retina mata. pada gambar melukiskan

bagian-bagian penting dari optalmoskup. berkas cahaya yang datang dari sumber cahaya S yang terletak pada fokus lensa L1 dibiaskan sejajar ke cermin C. dari cermin C sinar dpantulkan ke amta. selanjutnya dokter dapat mengamati retina melalui lubang ditengah-tengah cermin C dan lensa L2 bertindak sebagai lup.

Gambar 11. Sketsa Optamolkus (9)

PENUTUP

A. Kesimpulan

Alat optik adalah alat-alat yang salah satu atau lebih komponennya menggunakan benda optic, seperti kamera, mata, teropong, mikroskop, periskop dan lain sebagainya. Prinsip kerja dari alat optik adalah dengan memanfaatkan prinsip pemantulan cahaya dan pembiasan cahaya. Pemantulan cahaya adalah peristiwa pengembalian arah rambat cahaya pada reflektor. Pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya karena cahaya melalui bidang batas antara dua zat bening yang berbeda kerapatannya. Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan.

Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan.

Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optik kuantum hinggamekanika. Dalam prakteknya, sebagian besar fenomena optik dapat dihitung dengan menggunakan sifat dari cahaya elektromagnetik, seperti yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell.

Ilmu optik merupakan bagian dari berbagai disiplin terkait termasuk elektro, fisika,

psikologi, kedokteran (khususnya optalmologidan optometri), dan lain-lain. Selain itu, perilaku optik yang paling lengkap, seperti dijelaskan dalam fisika, tidak selalu rumit untuk kebanyakan masalah, jadi model sederhana dapat digunakan.

B. Ucapan terimakasih

Paper ini ditulis dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan mata kuliah Kimia

Fisika 3. Penulisan Paper ini terlaksana berkat usaha penulis melalui studi kepustakaan dan

bantuan dari berbagai pihak, baik berupa moril maupun materil. Untuk itu penulis

sampaikan terimakasih yang tulus kepada:

1. Orang tua tercinta yang telah memberi motivasi, semangat untuk saya demi selesainya penyusunan makalah ini.

2. Bapak Dr. Rahadian.Z.M.Si.,Ph.D selaku dosen Kimia Fisika 3

3. Teman-teman yang telah memberikan motivasi serta masukan yang sangat berharga dalam paper ini.

Semoga segala bantuan dan pendidikan yang diberikan dibalas oleh Allah SWT,

mudah-mudahan paper ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca pada umumnya.

Penulis telah berupaya dengan maksimal untuk menyelesaikan paper ini, namun penulis menyadari masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu kepada pembaca, penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk perbaikan dimasa yang akan datang.

DAFTAR KEPUSTAKAAN

1. http://awalazis.blogspot.co.id/2014/02/makalah-fisika-optik.html 2. http://friskadee.blogspot.co.id/2014/01/alat-optik-fisika-kamera-teropong-lup.html 3. http://julharman.blogspot.co.id/2014/05/sejarah-fisika-gelombang-dan-cahaya.html 4. http://optics-optics.blogspot.co.id/2013/03/pengertian-optik-adalah.html 5. http://weehaniefah.blogspot.co.id/2011/06/prinsip-kerja-alat-optik.html 6. http://shobir610.blogspot.co.id/2014/05/makalah-alat-optik.html 7. Nurachmandi, Setya.2009. Fisika 1 untuk SMA/MA kels X. Jakarta: Pusat Perbukuan

Departemen Pendidikan Nasional 8. Soedojo, Peter. 2004. Fisika Dasar. Yogyakarta: ANDI OFFSET. Page 93 9. Widodo, Tri dan Suparmo, 2009. Panduan Pembelajaran Fisika untuk SMA/MA kelas X.

Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional 10. Sears, Francis Weston. 1972. Fisika Untuk Universitas III Optik dan Fisika Atom.

Bandung: Binatjipta. Page 801-804; 813

SOAL-SOAL

1. Dasar teori dari perambatan gelombang elektromagnetik pertama kali dijelaskan pada 1873 oleh…………..

a. Westinghouse c. James Clerk Maxwell b. Edwin Howard Armstrong d. William Crookes http://julharman.blogspot.co.id/2014/05/sejarah-fisika-gelombang-dan-cahaya.html

2. Dari pernyataan – pernyataan di bawah ini, manakah yang merupakan inti dari teori Maxwell tentang Gelombang Elektromagnetik ?

i. kecepatan cahaya dalam air lebih kecil dari pada kecepatan cahaya dalam udara. ii. Perubahan medan listrik dapat menghasilkan medan magnet.

iii. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cepat rambat gelombang dan permeabilitas & elektromagnetik (c) tergantung dari permitivitas ( (μ) zat.

iv. objek yang dilihat mengeluarkan cahaya yang kemudian ditangkap mata sehingga bisa terlihat.

a. i dan ii b. ii dan iii c. iii dan iv d. i dan iv

http://julharman.blogspot.co.id/2014/05/sejarah-fisika-gelombang-dan-cahaya.html

3. Kamera menggunakan lensa positif dalam membentuk bayangan. Sifat bayangan yang dibentuk kamera adalah.. a. Nyata, terbalik, dan diperkecil c. Nyata, terbalik dan dipebesar b. Nyata, tetap, dan diperbesar d. Nyata, tegak, dan diperkecil

http://friskadee.blogspot.co.id/2014/01/alat-optik-fisika-kamera-teropong-lup.html