ALAT OPTIK

_{ALAT – ALAT OPTIK}

_Mata

Mata merupakan alat optik yang mempunyai carakerja seperti kamera. Mata terdiriataskornea, pupil, iris, lensa, aqueous humour, vitreous humour, retina, danototsiliar.

a.       Kornea adalah selaput (lapisan) luar bola mata yang tidak berwarna (bening).

b.       Pupil atau anak mata adalah celah bundar di tengah iris. Pupil merupakan tepat lewatnya cahaya yang menuju ke retina.

c.       Iris  adalah lapisan di depan lensa mata yang berwarna. Fungsi iris untuk mengatur lebar pupil sehingga banyaknya cahaya yang masuk ke mata bisa dikendalikan.

d.      Lensa mata yaitu benda bening di dalam bola mata yang berbentuk cembung. Fungsinya untuk memfokuskan cahaya atau bayangan benda agar tepat jatuh di retina. Kemampuanlensamatamenjadicembungdanpipihdisebutdayaakomodasi.

e.       Aqueous humouradalahcairan yang terdapat di antarakorneadanlensamata. Sedangkanvitreoushumourterdapat di antaralensamatadan retina, disebutjugacairankaca.

f.        Retina yaitu lapisan terdapat dari dinding bola mata, berfungsi sebagailayarpenerimacahayaataubayanganbenda. Lapisan retina yang mengandung sel-sel peka cahaya disebut bintik kuning. Sedangkan sel-sel retina yang tidak peka cahaya disebut bintik buta.

g.       Ototsiliar, yaitubagianmata yang mengaturpanjangfokus (kelengkungan) lensa.

2. Daya Akomodasi Mata.

Perlu diketahui bahwa jarak antara lensa mata dan retina selalu tetap. Sehingga dalam melihat benda-benda pada jarak tertentu perlu mengubah kelengkungan lensa mata. Untuk mengubah kelengkungan lensa mata, yang berarti mengubah jarak titik fokus lensa merupakan tugas otot siliar. Hal ini dimaksudkan agar bayangan yang dibentuk oleh lensa mata selalu jatuh di retina. Pada saat mata melihat dekat lensa mata harus lebih cembung (otot-otot siliar menegang) dan pada saat melihat jauh lensa harus lebih pipih (otot-otot siliar mengendor). Peristiwa perubahan-perubahan ini disebut daya akomodasi.

Daya akomodasi (daya suai) adalah kemampuan otot siliar untuk menebalkan atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan dekat atau jauhnya jarak benda yang dilihat.

Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan penglihatan) yaitu :

1. Titikdekat (punctumproximum = pp) adalah jarak benda terdekat di depan   mata yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal (emetropi) titik dekatnya berjarak 10cm s/d 20cm (untuk anak-anak) dan berjarak 20cm s/d 30cm (untuk dewasa). Titik dekat disebut juga jarak baca normal.

2. Titikjauh (punctumremotum = PR) adalah jarak benda terjauh di depan mata yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal titik jauhnya adalah “tak terhingga”.

GangguanPenglihatan / Cacat Mata

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.Berkurangnya daya akomodasi mata dapat menyebabkan cacat mata sebagai berikut :

a.         Rabun jauh (miopiatauterangdekat)

Rabun jauh 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.
Penderitarabunjauhtitikdekatnyalebihkecildaripadatitikdekatmata normaldantitikjauhnyalebihkecildaripadatitikjauhmata normal.Akibatnyapenderitarabunjauhtidakdapatmelihatdenganjelasbenda-benda yang letaknyajauh, sebabbayanganbendajatuh di depan retina. Agar dapatmelihatsepertimata normal, penderitarabunjauhharusdibantudengankacamatanegatif (berlensacekung).Untukmenentukanukuranataukekuatanlensa yang dibutuhkanolehpenderitarabunjauhdigunakanrumussebagaiberikut:

                                

 

 

 

 

b. Rabun dekat (hipermetropiatauterangjauh)

Rabun dekattidakdapatmelihatjelasbendadekat, disebutjugamataperpenglihatanjauh (terangjauh/matajauh).Rabun dekatmempunyaititikdekat yang lebihjauhdaripadajarakbaca normal.Penyebab terbiasa melihat sangat jauh sehingga lensa mata terbiasa pipih.
Rabun dekat sering dialami oleh penerbang (pilot), pelaut, sopir dan lain-lain.

     Mata penderita rabun dekat mempunyai titik dekat lebih besar dari titik dekat mata normal dan titik jauhnya terletak jauh tak terhingga (~). Penderita rabun dekat mampu melihat dengan jelas benda yang letaknya jauh tetapi tidak mampu melihat dengan jelas benda-benda pada jarak dekat (jarak baca normal), sebab bayangan benda yang terletak pada jarak baca jatuh di belakang retina. Agar bayangan jatuh tepat di retina, penderita rabun dekat harus dibantu dengan kacamata positif (berlensa cembung). Kekuatan lensa yang digunakan oleh penderita rabun dekat ditentukan dengan rumus berikut.

 

 

Karena s = 25 cm dan ukuran dalam meter, maka

(PP = punctum proximum/ titik dekat).

 

 

 

 

 

c. Mata tua (presbiopi)

 

Penderita presbiopi tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas dan juga tidak dapat melihat dengan baik pada jarak baca normal. Hal ini karena daya akomodasi berkurang sehingga letak titik dekat dan titik jauh mata telah bergeser. Penderitapresbiopidapatdibantudengankacamatarangkap (bifokal).

d. Astigmatisma

 

Astigmatismadisebabkankarenakorneamatatidakberbentuksferik (irisan bola), melainkanlebihmelengkungpadasatubidangdaripadabidanglainnya.Akibatnyabenda yang berupatitikdifokuskansebagaigaris.Mata astigmatismajugamemfokuskansinar-sinarpadabidangvertikallebihpendekdarisinar-sinarpadabidanghorisontal.Astigmatismaditolong/dibantudengankacamatasilindris.

 

Contoh soal

▪        Lup  merupakan alat optik yang menggunakan lensa cembung, dan berguna untuk mengamati benda-benda kecil agar tampak besar dan jelas.

▪        Untuk mata yang menggunakan lup dengan berakomodasi maksimum sifat bayangannya adalah maya, tegak, lebih besar dan terletak pada titik dekat mata. Sehingga s’ = s_n dengan syarat benda yang di amati harus di letakkan pada jarak kurang dari jarak titik api lup ( s<f)

▪        Lup ( kaca pembesar ) adalah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa positip yang digunakan untuk melihat benda – benda dalam skala kecil seperti tukang reperasi jam.

▪         Perbesaran sudut lup :     M  =   +  -        di mana :

        M  :  Perbesaran sudut lup

PP : Jarak titik dekat

f   : Jarak fokus lensa

s’  : Jarak bayangan yang dibentuk lensa

d   : Jarak mata ke lensa

Syarat – Syarat :  -  berakomodasi maksimum             :   - s’  + d = PP

                             -  tidak berakomodasi                     :    - s’ + d = PR

                             -  berakomodasi pada jarak x          :    - s’ + d =  x

Perbesaransudutlupuntukmataberakomodasimaksimum

Perbesaran sudut lup untuk mata tidak berakomodasi

▪        Perbesaran anguler pada lup di rumuskan :

           b = sudut penglihatan yang menggunakan alat optik

                                                a  = sudut penglihatan tanpa menggunakan alat optik.

▪       Perbesaran anguler pada lup untuk mata  berakomodasi di rumuskan

     

▪        Perbesaran anguler pada lup untuk mata tak berakomodasi di rumuskan :

Contoh soal

 

 

 

 

Mikroskop

Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda kecil ada batasnya. Jika kita menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar, bayangan yang diperoleh tidak sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop mutakhir yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron.

Alat optik yang dipakai untuk mengamati benda-benda renik atau benda-benda mikro. Mikroskopterdiriatasduabuahlensapositif :

1.      Lensa obyektif, yaitu lensa yang dekat dengan benda yang diamati

2.      Lensa okuler, yaitu lensa yang dekat dengan mata. Lensainiberfungsisebagailup.

Jarakfokuslensaobyektiflebihkecildaripadalensajarakfokuslensaokuler.

Ø  PerbesaranMikroskopadalahperbandingansudutpandangmelihatbendamenggunakanmikroskop ( b) dengansudutpandangmelihatbendatanpamikroskop (a) jikabenda di tempatkan di titikdekatnya.

 

Ø  Rumus perbesaran berlaku:

                            

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).

Perhatikangambar !

Perbesaran benda untuk mata  berakomdasi.

Lensa obyektif

            

Lensa Okuler :

                           

 

            

            

Perbesaran bayangan lensa okuler

             +1  sehingga perbesaran total adalah :

             M_total = M_ob x M_ok

 

            

Panjang Mikroskop di rumuskan :

             L  = s’_ob  +  s_ok

Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi
Untukpengamatandenganmatatidakberakomodasi, makabayangan yang dibentukolehlensaokulerharusberadapadatitikjauhmata.

Perhatikangambar !

 

Perbesaran benda untuk mata tidak berakomodasi.

             Lensa obyektif :

Perbesaran bayangan lensa obyektif

            

Lensa Okuler :

            

 

            

            

Perbesaran bayangan lensa okuler

              sehingga perbesaran total adalah:

             M_total = M_ob x M_ok

            

Panjang Mikroskop di rumuskan :

                            L  = s’_ob  +  s_ok

Keterangan :
L = panjangmikroskop
S’_ob = jarakbayanganlensaobyektif
S _ok = jarakbendalensaokuler

Contoh Soal

 

Teropong (Teleskop)

Teropong adalah alat optik yang dapat digunakan untuk mengamati benda-benda yang jauh letaknya sehingga tampak lebih dekat dan lebih jelas.

a. Teropongbintang

Teropong bintang disebut juga teropong astronomi.

- terdiri dari 2 buah lensa cembung.

- jarak fokus lensa obyektif lebih besar dari jarak fokus lensa okuler.

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.

Penggunaan dengan mata tidak berkomodasi

Untuk penggunaan dengan mata tidak berkomodasi, bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh di titik fokus lensa okuler.

Perbesaran anguler yang diperoleh adalah :

Panjangteropongadalah :

d = f _(ob) + f _(ok)

Penggunaan dengan mata berkomodasi maksimal

Untuk penggunaan dengan mata berkomodasi maksimal bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh diantara titik pusat bidang lensa dan titik fokus lensa okuler.

Perbesaran anguler dapat diturunkan sama dengan penalaran pada pengamatan tanpa berakomodasi dan didapatkan :

Panjangteropongadalah :

d = f _(ob) + So_(ok)

 

b.      Teropong Bumi

 

Teropong bumi disebut juga teropong medan.

Terdiri dari 3 buah lensa cembung yaitu lensa obyektif, lensa okuler dan lensa pembalik.

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)

Lensapembalikberfungsiuntukmembalikkanarahcahayasebelummelewatilensaokuler, lensaokulerberfungsisepertilupmembentukbayanganbersifatmaya, tegak, dandiperbesar.
Adanyalensapembaliktidakmempengaruhiperbesaranakhir, bayanganakhirbersifatmaya, tegakdandiperbesardenganperbesaran :

c. Teropongprisma (binokuler)

Teropongprismaterdiriatasduapasanglensacembung (sebagailensaobjektifdanlensaokuler) danduapasangprismakacasiku-sikusamakaki.Sepasangprisma yang diletakkanberhadapan, berfungsiuntukmembelokkanarahcahayadanmembalikkanbayangan.
Bayangan yang dibentuklensaobjektifbersifatnyata, diperkecil, danterbalik.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 :

1.   Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan

sempurna oleh bidang-bidang prisma.

2. Dapat dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui jarak yang sama (dipantulkan 4 kali oleh dua prisma).

3. Daya stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan

4. Dengan adanya prisma arah cahaya telah dibalikkan sehingg terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak.

d. Teropong pantul astronomi .

Teropong pantul terdiri dari sebuah cermin cekung berjarak fokus besar sebagai cermin objektif, sebuah lensa cembung sebgai lensa okuler dan sebuah cermin datar sebagai pembelok arah cahaya dari cermin objektif ke lensa okuler.

e. Teropong panggung

Teropong panggung terdiri dari dua lensa, yaitu :
- lensa obyektif berup lensa cembung
- lensa okuler berupa lensa cekung

Dasar kerja dari teropong panggung
Sinar-sinar sejajar yang masuk ke lensa obyektif membentuk bayangan tepat di titik fokus lensa obyektif. Bayangan ini akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Oleh lensa okuler dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata. Perlu diketahui bahwa bayangan yang dibentuk lensa okuler adalah tegak.
Perhatikan diagram dari proses terbentuknya bayangan benda pada gambar berikut.

Dari gambardiatasuntukpengamatantanpaberakomodasi), makapanjangteropongadalah :

d = f _(ob) - f _(ok)

Perbesaran anguler yang didapat kan adalah sama dengan perbesaran pada teropong bintang ataupun juga teropong bumi.

Contoh soal

Latihan Soal

 

1.      Seorang yang berpenglihatan dekat tidak dapat melihat dengan jelas benda yang berjarak lebih jauh 60 cm dari mata. Berapakah kuat lensa kaca mata yang memungkinkan ia dapat melihat dengan jelas ?

           

2.      Seorang yang berpenglihatan dekat tidak dapat melihat dengan jelas benda yang berjarak lebih dekat 15 cm dari mata. Berapakah kuat lensa kaca mata yang memungkinkan ia dapat membaca dengan normal ?

           

3.      Seorang berpenglihatan jauh tidak dapat melihat benda yang lebih dekat dari 75 cm. Hitunglah kuat lensa kaca mata yang memungkinkan agar ia dapat membaca pada jarak 25 cm !

                 

4.      Suatu mata presbiop dan miopi mempunyai titik dekat dan titik jauh masing-masing 60 cm dan 3 m. Berapakah nomor kaca mata bifokal agar ia dapat melihat normal ?

             

 

5.      Seseorang yang titik dekatnya 50 cm ingin membaca pada jarak baca normal. Berapaukurankacamata yang harusdipakai ?

 

6.      Seseorang dapat melihat dengan jelas paling jauh pada jarak 4 m. Berapa ukuran kacamata yang harus dipakai agar dapat melihat seperti mata normal ?

 

7.      Untukmemotretpemandanganalampegunungan, gambartampaktajamjikajaraklensadengan film 10 cm.Untukmemotretbendapadajarak 1,1 m darilensa agar dapatgambar yang tajamdiperlukanpenyesuaianjaraklensadengan film. Berapajauhlensa film harusdigeser ?

 

8.      Seorang tukang arloji memiliki mata normal, memakai lup yang jarak titik apinya 12,5 cm. Berapaperbesaranangularnyajika :

a.                   Mata berakomodasimaksimum;

b.                  Mata tidakberakomodasi;

c.                   Mata berakomodasi pada jarak 50 cm ?

 

9.      Seorang penderita rabun jauh memiliki titik dekat 15 cm. Tentukan jenis kacamata dan ukuranyang di perlukan agar dapat membaca pada jarak baca normal ( ± 25 cm )

                                   

10.  Titik dekat mata seorang penderita hipermetropi terletak pada jarak 120 cm di depan mata. Untuk melihat dengan jelas suatu benda yang terletak di depan mata.Tentuksn ukuran lensa yang di pakai.               

 

11.   Jelaskan pengertian lensa mata dan fungsinya !

  

12.  Mengapa pada kacamata bifokal posisi lensa negatif di atas dan lensa positif di bawah, tidak pada posisi sebaliknya ?

 

13.  Sebuah lup memiliki jarak fokus 2,5 cm. Tentukan perbesaran lup jika mata berakomodasi maksimum.

                       

 

14. Seorang arkeologi mengamati fosil dengan sebuah lup. Titik dekat orang tersebut 50 cm. Dengan  mata berakomodasi maksimum, ia memperoleh perbesaran lima kali. Tentukan kekuatan lup tersebut.