B A B 9 M L D
IN A A M T A A P L P A IN T G O P T IK
97
FISIKA ITU ASYIK (Yohanes Surya, Ph.D.)
98
Bab 9 ALAT-ALAT OPTIK Yang dimaksud dengan alat-alat optik, ialah alat-alat yang bekerjanya berdasarkan sifat-sifat optik. Alat optik yang terpenting ialah mata, sedangkan alat-alat optik lainnya sebenarnya adalah membantu mata di dalam pengamatan , misalnya lup, kaca mata, kamera, mikroskop, teropong dan lain sebagainya.
9.1. Mata Ditinjau dari segi fisika bagian mata yang terpenting ialah lensanya, kekuatan lensa itu dapat diubah-ubah, lensa mata membentuk bayangan dari benda yang dilihat pada retina. Kemampuan mata untuk memperbesar kekuatan lensa sehingga sesuai denganjarak benda yang dilihat disebut daya akomodasi (=daya suai). Selama mata melihat jauh, maka mata tidak berakomodasi. Makin dekat benda yang dilihat, mata makin kuat berakomodasi. Tetapi daya akomodasi mata orang ada batasnya, jarak terdekat bagi benda supaya masih dapat dilihat dengan jelas diketakan benda terletak pada titik dekat = PUNCTUM PROXIMUM (P.P.) jarak terhadap mata kita dinyatakan = . Jika mata melihat benda pada jarak p, mata berakomodasi sekuat-kuatnya atau berakomodasi maksimum. Jarak terjauh bagi benda supaya masih dapat dilihat dengan jelas dikatakan titik jauh = PUNCTUM REMOTUM (P.R.), jaraknya terhadap mata dinyatakan = . Jika benda melihat berakomodasi.
benda
pada
jarak
r,
dinyatakan
mata
tidak
Mata yang mempunyai = ~ dikatakan mata emmetrop, sedang mata yang ≠ ~ dikatakan mata ametrop. Mata emmetrop yang mempunyai p sekitar 25 cm disebut mata normal. Mata emmetrop yang mempunyai > 25 disebut mata presbiop. Mata ametrop yang mempunyai disebut mata miop. Mata miop ini disebabkan oleh karena lensa mata terlalu kuat atau jarak dari ‘lensa mata’ sampai ke retina terlalu besar. Mata ametrop yang mempunyai dikatakan mata hipermetrop. Mata hipermetrop ini disebabkan oleh karena lensa mata terlalu lemah atau jarak dari lensa mata ke retina terlalu kecil. Dari uraian di atas maka kita dapat membuat Peta Pikiran: P
P.R
~
25 cm P.P.
P.R
~ P.R
P.P. ± 10 cm
±6m P.P. ± 40 cm
99
~ P.R
~
Pada mata hipermetrop dinyatakan > ~ (lewat tak terhingga) ini berarti bahwa mata ini dapat menangkap berkas sinar yang menguncup (=mengumpul konvergen). Supaya benda dapat dilihat dengan jelas, harus dipenuhi: a). syarat tentang jarak, yaitu jarak minimum = p dan jarak maksimum = r b). syarat tentang sudut lihat, yaitu sudut lihat harus ≥ 1 (1 menit). c). syarat tentang kuat cahaya , yaitu harus cukup cahaya yang berasal dari pancaran benda penerang yang dipantulkan benda itu dan diterima oleh mata.
9.2. Kacamata. Gunanya untuk menolong mata yang mengalami:
Presbiop: mempunyai letak P.P. yang terlalu jauh, maka membutuhkan kacamata positif untuk melihat dekat.
B = benda
S
< p, penglihatan suram.
B’ = bayangan di P.P.
penglihatan jelas.
Karena mata presbiop = ~, maka untuk melihat jauh kacamata positif itu tidak perlu dipakai, sebab jika dipakai akan merugikan, karena kemampuan mata malah menjadi terbatas pada jarak tertentu saja. Kacamata positif yang terus dipakai untuk melihat dekat maupun jauh ialah untuk jenis mata hipermetrop sebab mempunyai letak P.P. dan P.R. yang terlalu sempit.
Jadi pandangan mengenai lensa negatif ialah seolah-olah memajukan obyek 9menjadi lebih besar) yang dilihat mata, sedang pandangan dengan lensa positif ialah memundurkan obyek (menjadi lebih kecil) yang dilihat mata.
100
Mata yang sekaligus mengalami presbiop dan miop mempunyai PP yang terlalu jauh dan PR terlalu kecil, maka dipakai kacamata positif untuk melihat cekat dan kacamata negatif untuk melihat jauh. Kedua lensa kacamata biasanya disatukan berupa kacamata bifokal (bi=dua; fokal = fokus). Biasanya dialami oleh orang lanjut usia.
Pada mata yang hanya mengalami presbiop, miop atau hipermetrop (tanpa astigmatisme) dipakai kacamata lensa sferis (sebagai bidang-bidang bola) Mata yang mengalami astigmatisme membutuhkan kaacamata yang tidak dalam segala arah sama kuatnya, yaitu kacamata silindris atau kacamata toris Dari uraian di atas maka kita dapat membuat ikhtisar tipe-tipe mata yang memakai kacamata postitif dan negatif sbb. :
9.3. LUP Untuk mengamati sebuah benda lebih teliti, biasanya orang berusaha berusaha memperbesar bayangan tajam yang terbentuk di retina dengan mendekatkan benda itu pada mata. Semakin dekat benda itu dengan mata, semakin besar bayangan tajam yang terbentuk di retina.
101
Harus diingat bahwa benda tidak boleh diletakkan lebih dekat dari titik dekat mata orang itu, akibatnya bayangan yang terbentuk tidak akan tajam lagi. Untuk memperbesar lagi ukuran bayangan yang terbentuk di retina, kita membutuhkan suatu alat yang dinamakan lup. Atau kaca pembesar (suryakanta). Alat ini dulunya sederhana yaitu hanya terdiri dari satu lensa positif. Lensa positif inilah yang membentuk bayangan lebih besar sehingga mata mendapat kesan meelihat benda menjadi lebih besar.
9.3.1. Perbesaran Angular (Perbesaran Sudut ) Perbesaran angular (Ma)didefinisikan sebagai perbandingan antara ukuran angular benda yang dilihat dengan menggunakan alat optik (β) dan ukuran angular benda yang dilihat tanpa menggunakan alat optik (α). M a
9.3.2. Perbesaran Lup
a. Perbesaran Lup untuk mata berakomodasi pada jarak x Ukuran angular paling besar oleh mata langsung tanpa lup diperoleh jika benda diletakkan pada titik dekat mata (lihat Gambar A). Ukuran angular untuk lup dengan mata berakomodasi pada jarak x ditunjukkan pada Gambar B.
Rumus umum perbesaran angular yaitu ... M a
sn
s
102
M a
sn f
sn x
b. Perbesaran Lup untuk mata berakomodasi maksimum
M a
sn f
sn sn
M a menjadi
sn f
1
c. Perbesaran Lup untuk mata tidak berakomodasi
M a
sn f
9.4. MIKROSKOP. MIKROSKOP terdiri dari susunan dua lensa cembung. Lensa cembung yang dekat dengan benda disebut LENSA OBYEKTIF. Lensa cembung yang dekat dengan mata disebut dengan LENSA OKULER. Jarak fokus lensa okuler lebih besar dari pada jarak fokus lensa obyektif.
9.4.1. Perbesaran Mikroskop Karena mikroskop disusun oleh dua buah lensa, maka perbesaran total mikroskop tentu sama dengan hasil kali dari kedua perbesaran lensa tersebut. Untuk lensa obyektif perbesaran yang dialami benda adalah perbesaran linier , sehingga rumus perbesaran obyektif, M ob, persis sama dengan rumus perbesaran linier lensa tipis, yaitu :
103
M ob
h'ob hob
s 'ob
sob
h’ob=tinggi bayangan obyektif. hob = tinggi benda obyektif. s’ob = jarak bayangan obyektif sob = jarak benda obyektif Karena lensa okuler berfungsi seperti lup yaitu 0 sok f ok , maka rumus perbesaran okuler, Mok, persis seperti rumus perbesaran angular lup yaitu sn 1 Mata berakomodsi maksimum M ok f ok
Mata tidak berakomodasi M ok
sn f ok
Perbesaran total mikroskop (M), adalah hasil kali antara perbesaran obyektif dan okuler.
M
M ob xM ok
9.4.2. Panjang Mikroskop Yang dimaksud dengan panjang mikroskop adalah jarak antara lensa obyektif dengan lensa okuler pada mikroskop tersebut. Pada sebuah mikroskop, bayangan dari lensa obyektif merupakan benda dari lensa okuler. Oleh karena itu panjang mikroskop , d , secara umum dinyatakan ...
d sob
sok
sob = jarak bayangan obyektif sok = jarak benda okuler. Untuk pengamatan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi, bayangan obyektif harus jauh di titik fokus okuler, sehingga panjang mikroskop, d, dinyatakan ...
Mata tak berakomodasi
d sob
f ok
9.5. TEROPONG Teropong atau teleskop adalah alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh agar nampak lebih dekat dan jelas. 104
Ada dua jenis utama teropong, yaitu: (1). Teropong bias, yang terdiri atas beberapa lensa. (2). Teropong pantul, yang terdiri atas beberapa cermin dan lensa
9.5.1. Teropong Bintang Perhatikan teropong memiliki keistimewaan yaitu: jarak fokus obyektif lebih besar daripada jarak fokus okuler ( f ob>f ok). Benda-benda yang diamati (misalnya: bintang, bulan dan benda-benda langit lainnya) letaknya sangat jauh, sehingga sinar-sinar sejajar menuju ke lensa obyektif . Dua kumpulan sinar sejajar yang berasal dari bagian atas bintang (T ) dan bagian bawah bintang (B) membentuk bayangan nyata dan terbalik B1T 1 di bidang fokus, terlihat melalui lensa okuler sebagai benda.
Pengamatan bintang-bintang di langit berlangsung berjam-jam. Agar mata tidak lelah, maka pengamatan dilakukan dengan mata tidak berakomodasi. Agar ini tercapai, bayangan lensa obyektif harus diletakkan di titik fokus lensa okuler. Ini berarti titik fokus obyektif berimpit dengan titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, panjang teropong (atau jarak antara kedua lensa) d adalah ... Panjang teropong untuk
d f ob f ok
penggunaan normal
Tanpa teropong mata akan melihat dengan ukuran angular , dan dengan teropong, mata akan melihat dengan ukuran angular , sehingga perbesaran angular teropong bintang adalah: M a
Untuk sinar-sinar paraksial, nilai sudut dalam radian hampir sama dengan nilai tangennya. 105
Jadi perbesaran teropong adalah ...
M a
f ob f ok
Pertanyaan Konsep 1. Apakah pernyataan a-e berikut ini benar? Berikan alasannya jika pernyataan salah. a) Kekuatan focus terbesar pada mata kita diberikan oleh lensa mata. b) Akomodasi mata diperoleh melalui lensa mata. c) Titik dekat mata miopi terletak lebih dekat dengan mata dibandingkan titik dekat mata normal. d) Lup merupakan lensa positif yang mempunyai panjang fokus pendek. e) Lensa obyektif dari suatu mikroskop biasanya lensa konvergen yang mempunyai jarak fokus yang panjang. 2. Apa tujuan dari lensa bifocal? 3. Lensa cembung memiliki tiga varian bentuk, yaitu biconvex, plan-convex dan concaf convex (demikian juga dengan lensa cekung). Apakah bedanya ketiga varian lensa cembung tersebut jika ketiganya memiliki fokus yang sama? 4. Seorang mempunyai titik dekat 80 cm. Apakah ia termasuk rabun dekat atau rabun jauh? Kacamata apa yang ia perlukan, minus atau plus? 5. Seseorang bermata hipermetropi memiliki titik dekat sejauh 50 cm. Apakah dia benar-benar tidak bisa membaca tulisan pada jarak 30 cm? Jelaskan! 6. Seseorang bermata miopi memiliki titik jauh hanya 1 meter. Ap akah dia benarbenar tidak bisa membaca tulisan sejauh 5 meter? Jelaskan! 7. Seorang memakai kacamata dengan kekuatan 2,5 dioptri. Apakah ia penderita miopi atau hipermetropi? 8. Apakah mungkin seorang menggunakan mikroskop yang paling canggih untuk melihat atom? 9. Fungsi utama mikroskop adalah untuk memperbesar obyek yang kecil, demikian juga salah satu fungsi teropong adalah untuk memperbesar objek, mengapa mikroskop tidak bisa dipakai untuk melihat planet-planet? Atau mengapa teropong tidak bisa dipakai untuk melihat bakteri? Jelaskan! 10. Seseorang yang bermata miopi sedang mengamati planet Jupiter dengan menggunakan teropong. Apakah dia bisa melihat Jupiter dengan ketajaman yang sama pada saat dia menggunakan kacamata dan tidak menggunakan kacamata?
106
PRAKTEK MEMBUAT TELESKOP SEDERHANA Sumber : http://langitselatan.com/2009/12/08/mari-membuat-teleskop-sederhana/
Penulis: Iqbal | December 08, 2009 | Kategori: Kriya Astro Banyak orang berpikir untuk dapat menjadi seorang astronom haruslah memiliki “ilmunya”, bahkan harus memiliki sebuah teleskop sebagai “mata” kedua yang digunakan untuk “berpatroli” langit. Tetapi untuk bisa mendapatkan teleskop di Indonesia masih cukup sulit. Kalau pun ada, harganya yang melambung tinggi dapat membuat kita berpikir 100x untuk membelinya….. Nah, alternatif lainnya, bagaimana jika kita mencoba MEMBUAT-nya?…….. Dalam tulisan ini kita akan membahas tentang pembuatan teleskop refraktor. Untuk bisa membuat sebuah teleskop refraktor, bisa dikatakan gampang–gampang susah karena tidak mudah bagi kita untuk mendapatkan lensa dengan kualitas yang baik dan bagus, serta focus yang panjang. Tapi semua itu bukanlah masalah yang membuat kita mundur dan berhenti mencoba. Untuk itu kita bisa menggunakan lensa LUP untuk membuat teleskop sederhana buatan sendiri. Tetapi alangkah baiknya lensa yang akan digunakan memiliki panjang focus maksimal 30cm. Karena di Indonesia lensa dengan panjang fokus > 30 cm masih sangat sulit untuk didapatkan. Untuk lebih jelasnya berikut daftar nama bahan – bahan dan peralatan yang dibutuhkan : 1. Lensa objektif LUP (kaca pembesar)/lensa cembung praktikum (biasa dijual di toko alat laboratorium) 2. Pipa PVC dan perlup (sambungan pipa) 3. Perkakas 4. Lensa okuler (bisa menggunakan lensa binokuler atau lensa mikroskop) / bisa juga dengan membeli lensa di toko alat laboratorium dengan diameter 2,5 cm. Sebelum kita mulai membuat, kita sediakan dahulu bahan bahan serta alat yang akan digunakan seperti yang ada diatas. Langkah Pembuatan : 1. Tentukan panjang badan teleskop dahulu. Dengan rumus fisika yang sudah kita ketahui yaitu : fob + fok = L 2. Potong pipa PVC yang panjangnya sudah diketahui 3. Letakkan lensa objektif kedalam sambungan pipa, lalu sambungkan sambungan pipa yang sudah berisi lensa tadi diujung paling depan pipa PVC yang udah diukur. Ingat lensa objektif selalu terletak didepan lensa okuler.
107
4. Pasangkan perlup diujung paling belakang pipa
5. Letakkan lensa okuler diperlupnya
108
Nah…..gampangkan membuatnya? Dari semua bahan diatas, yang lumayan sulit dicari adalah lensa okuler. Tetapi kita dapat mengambilnya dari lensa binocular, atau mikroskop (asal jangan “nyolong” punya sekolah ajah hehehehehe….). Tapi untuk lensa okuler bisa juga didapatkan di toko alat laboratorium dengan ukuran diameter 2,5 cm. Kisaran total untuk harga lensa objektif dan okuler jika dibeli di toko alat laboratorium bisa mencapai ± Rp. 75.000,- s.d Rp. 100.00,-.
_____ Modul pembuatan teleskop ini dibuat oleh Iqbal Malik dan Haikal Hakim. Keduanya aktif terlibat dalam Pembuatan Teleskop Amatir (Amateur Telescope Making) dan pembuatan roket air.
109
PENEMU Louise Daguerre (1878 – 1851) Penemu Kamera
Dewasa ini fotografi mengalami perkembangan yang begitu pesat. Sarana, proses pencetakan, maupun hasil yang diperoleh pun kini sangat berbeda dari masa-masa sebelumnya. Kamera fotografi contohnya. Alat ini digunakan oleh para fotografer sebagai penyokong utama perkembangan fotografi. Kini teknologi kamera fotografi telah memasuki era digital. Peranti-peranti di dalamnya dipenuhi beragam teknologi yang terus dikembangkan. Sejarah penemuan kamera fotografi, seperti juga sejarah penemuan benda berteknologi lainnya, tidak datang begitu saja melainkan melalui rentang waktu lama sekaligus melibatkan banyak pihak. Berdasarkan berbagai sumber yang ada. Louis Daguerre diyakini sebagai penemu kamera fotografi praktis pertama yang mendasari teknologi kamera praktis selanjutnya. Louis Daguerre adalah seorang berkebangsaan Prancis yang lahir di kota Cormeilles pada 1787 dan meninggal pada 1851. Keberhasilan Louis Daguerre dalam menciptakan kamera praktis tidak terlepas dari perkenalannya dengan Joseph Nicephore Niepce yang juga dianggap berjasa dalam sejarah penciptaan kamera. Namun, karena teknologi uang digunakan Joseph Nicephore Niepce memerlukan waktu yang lama maka orang cenderung lebih menganggap Louis Daguerre sebagai penemu kamera fotografi praktis.
110
Istilah ‘kamera’ berasal dari bahasa Arab ‘Kamra’ yang berarti ‘ruang gelap’. Istilah tersebut kemudian menjadi popular ketika seorang legendaris muslim bernama Abu Ali Al-Hasan Ibnu al-Haitham yang lahir di kota Basra, Irak, menemukan Kamera Obscura atau Kamera Kamar Gelap – sebuah istilah yang akrab di dunia fotografi. Sebagai ilmuwan yang lebih dikenal sebagai Bapak Optik, ia menciptakan kamera obscura yang mendasari kinerja kamera sampai saat ini. Kenyataan tersebut mengisyaratkan bahwa sejarah penemuan kamera fotografi melibatkan berbagai pihak sekaligus merupakan suatu rangkaian proses yang panjang. Tidak mengherankan apabila penemuan-penemuan peranti yang ada di dalam kamera mempengaruhi perkembangan teknologi kamera fotografi. Berikut adalah hasil bidikan kamera pada masa Louis Daguerre.
Uji Kompetensi ESSAY Mata 1. Mata seseorang yang presbiop dan miop mempunyai titik dekat dan titik jauh masing-masing sebesar 50 dan 2,5 . Agar penglihatannya seperti mata normal ( = 25 dan = ∞) orang tersebut harus memakai kacamata bifokal. a)
Berapa kekuatan lensa bagian atas dan lensa bagian bawah jika kedua matanya mempunyai kekuatan yang sama.
b)
Gambarkan jalannya sinar untuk mata berakomodasi maksimum dan tak berakomodasi!
2. Seorang penderita rabun jauh (miopi) memiliki titik jauh 100 . Ia ingin melihat benda-benda yang sangat jauh. Berapa jarak fokus dan kuat lensa yang harus digunakan? 3. Seorang teman yang berpenglihatan dekat (rabun jauh) memiliki titik jauh 2,00 . Benda-benda yang lebih jauh tidak dapat dilihat secara jelas. Berapa nomor kacamata yang diperlukan agar ia dapat melihat benda-benda pada jarak yang sangat jauh? 4. Seseorang memakai kacamata −0,25 agar ia dapat melihat bendabenda yang sangat jauh dengan jelas. Jika ia melepas kacamatanya, berapakah jarak paling jauh yang masih dapat dilihat dengan jelas? 5. Titik dekat seseorang yang berpenglihatan jauh (rabun dekat) adalah 50 . a)
Dapatkan ia melihat dengan jelas benda-benda pada (i) jarak 20 , (ii) jarak sangat jauh?
b) Untuk membaca buku pada jarak 25 . Jenis lensa apa yang diperlukan? Berapa jarak fokus dan kuat lensa tersebut? 6. Seorang yang berpenglihatan jauh dapat membaca dengan jelas tanpa kacamata pada jarak tidak kurang dari 75 . Ia menggunakan kacamata yang memiliki kuat lensa 2,5 . Berapa titik dekat setelah ia memakai kacamata?
111
7. Anggap lensa mata berbentuk bola dengan jarak permukaan depan lensa ke retina 20
a)
Hitung kuat lensa mata normal ketika mata [i] melihat benda yang jauh sekali (mata tidak berakomodasi), [ii] melihat benda pada jarak 25 (mata berakomodasi maksimum).
b)
Hitung berapa dioptri perubahan kuat lensa mata dari keadaan tidak berakomodasi menjadi berakomodasi maksimum.
c)
Dengan menganggap mata sebagai suatu lensa positif terbuat dari suatu bahan yang indeks bias rata-rata 1.35. Hitung fokus lensa tersebut!
8. Mata seorang presbiopi mempunyai titik dekat dan titik jauh masing-masing 60 3 . Berapakah nomor kacamata bifokal yang harus dipakainya agar ia dapat melihat normal? 9. Seorang berpenglihatan jauh tidak dapat melihat benda dengan jelas kecuali benda diletakkan paling dekat 75 dari matanya. Berapakah jarak fokus lensa (dalam cm) yang harus dipakainya agar ia dapat melihat dengan jelas benda-benda yang diletakkan paling dekat 30 dari matanya? 10. Seorang berpenglihatan dekat tidak dapat melihat benda dengan jelas kecuali benda diletakkan paling jauh 2 di depan matanya. Berapa jarak fokus lensa yang harus dipakai agar ia dapat melihat benda-benda yang sangat jauh?
Lup 11. Sebuah lup memiliki lensa dengan kekuatan 20 . Seorang pengamat dengan jarak titik dekat 30 menggunakan lup tersebut. Tentukan letak benda dan perbesaran lup untuk: a) Mata berakomodasi maksimum. b) Mata berakomodasi pada jarak 20,0 . c) Mata tidak berakomodasi. d) Mata tidak berakomodasi, tetapi titik jauh pengamat adalah 2,00 . 12. Sebuah kaca pembesar memiliki lensa dengan kekuatan 25 . Tentukan perbesaran kaca pembesar untuk: a) Mata berakomodasi maksimum. b) Mata tidak berakomodasi. 13. Sebuah kaca pembesar memiliki jarak fokus 10 . Kaca pembesar ini dipakai untuk mengamati benda-benda kecil dengan mata berakomodasi maksimum; a) Hitung jarak benda dari kaca pembesar. b) Jika tinggi benda 1 , berapa tinggi bayangan yang dibentuk kaca pembesar? 14. Seorang memiliki titik dekat 30 menggunakan lup untuk membaca angkaangka yang kecil. Jika perbesaran lup untuk mata berakomodasi maksimum adalah 4 , berapa kekuatan lensa yang dipakai? 15. Sebuah lup memiliki 2 buah lensa dengan jarak fokus 0,10 0,16 , yang dapat digunakan sendiri atau bersama. Berapakah kuat lup yang mungkin? 112
Mikroskop 16. Jarak fokus lensa obyektif dan okuler dari suatu mikroskop 7,5 5 , sebuah benda kecil terletak pada jarak 8 dari lensa obyektif tegak lurus sumbu utama. Jika pengamat bermata normal ... a) Berapakah panjang mikroskop jika mata dapat melihat bayangan terang tanpa akomodasi? b) Seperti soal a tetapi mata berakomodasi maksimum. c) Pada soal a titik jauh seorang 20 . Berapa cm lensa okuler harus digeser agar orang tersebut dapat melihat bayangan benda dengan jelas tanpa akomodasi. d) Seperti soal c, berapakah kuat lensa kacamata yang harus dipakai orang ini agar bisa melihat bayangan dengan jelas tanpa menggeser lensa okuler dan tanpa akomodasi. 17. Sebuah mikroskop mempunyai lensa obyektif dengan fokus 1 cm dan lensa okuler dengan fokus 4 cm. Anggap jarak kedua lensa L = 21 cm. Hitung perbesaran mikroskop ketika: a)
Mata tidak berakomodasi.
b)
Mata berakomodsai maksimum.
Mata dianggap normal dengan = 25 = ∞. 18. Disediakan dua lensa obyektif dengan jarak fokus masing-masing 16 1,6 . Disediakan pula dua lensa okuler dengan perbesaran masingmasing 5 kali dan 10 . Lensa obyektif harus membetuk bayangan nyata sejauh 160 dari titik fokusnya. a)
Tentukan lensa obyektif dan lensa okuler yang anda pilih untuk membuat mikroskop dengan perbesaran maksimum.
b)
Hitung perbesaran mikroskop yang telah anda buat pada (a).
19. Sebuah mikroskop memiliki lensa obyektif dengan jarak fokus 0,3 dan lensa okuler dengan jarak fokus 2,0 . a) Di mana letak bayangan yang dibentuk lensa okuler agar mata mengamati dengan akomodasi maksimum. b) Jika jarak antara kedua lensa adalah 20 , berapa jarak benda dari lensa obyektif? c) Berapa perbesaran total mikroskop? 20. Seorang siswa menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum. Objek diletakkan pada jarak 1 di depan lensa obyektif. Jika jarak fokus lensa okuler 5 , dan perbesaran yang dihasilkan mikroskop ini mencapai 60 , berapakah jarak fokus lensa obyektifnya?
Kamera 21. Bayangan dari foto sebuah gedung yang tercetak pada film memiliki tinggi 92,0 . Foto ini dihasilkan oleh sebuah kamera yang memiliki jarak fokus 113
52,0 . Jika lensa kamera berada 100 dari gedung ketika foto itu diambil, tentukan tinggi gedung!
22. Sebuah kamera 35 dengan lensa yang dapat diubah-ubah digunakan untuk mengambil suatu gambar burung rajawali yang terbang pada jarak 30 dan mempunyai sayap selebar 1,2 . Berapa fokus lensa yang harus digunakan untuk membuat bayangan rajawali sebesar 2,5 pada film? 23. Kamera memiliki jarak fokus tetap 50,0 dan diatur untuk memfokuskan bayangan dari suatu benda yang sangat jauh. Berapa jauh dan dalam arah mana lensa kamera harus digeser untuk memfokuskan bayangan dari sebuah benda yang berjarak 2,00 ? 24. Sebuah kamera sederhana memiliki lensa konvergen dengan jarak fokus 5 dan memberikan tajam pada film ketika digunakan untuk memotret suatu obyek yang jauhnya 1 dari lensa kamera. Berapa jauh lensa kamera harus digeser dan ke arah mana jika kamera itu sekarang digunakan untuk memotret obyek yang sangat jauh? 25. Untuk memfokuskan sebuah kamera pada berbagai benda dengan jarak berbeda, lensa kamera dapat digerakkan mendekati atau menjauhi film, sehingga terbentuk bayangan tajam pada film. Sebuah kamera dengan lensa telefoto ( = 200,0 ) difokuskan pada sebuah obyek , mula-mula benda berjarak 3,5 dan kemudian pada benda berjarak 50,0 . Berapa jauh jarak lensa harus digeser?
Teropong. 26. Sebuah teropong bintang memiliki lensa obyektif dengan jarak fokus 150 dan lensa okuler dengan jarak fokus 10,0 . Teropong ini digunakan untuk melihat benda-benda langit yang sangat jauh. Tentukan panjang dan perbesaran teropong untuk: a) Penggunaan normal. b) Mata berakomodasi maksimum.
27. Sebuah teropong bintang memiliki lensa obyektif dengan kekuatan kali, dan lensa okuler dengan kekuatan 25 kali. Teropong ini digunakan untuk melihat benda-benda langit yang sangat jauh. Tentukan: a) Panjang teropong. b) Perbesaran teropong. 28. Sebuah teropong bintang terdiri atas 2 buah lensa cembung. Pada penggunaan normal, panjang teropng adalah 560 dan perbesarannya adalah 13 . Hitung jarak fokus lensa obyektif dan lensa okuler. (Petunjuk: penggunaan normal teropong adalah pengamatan yang dilakukan dengan mata tidak berakomodasi). 29. Sebuah teropong bintang memiliki lensa obyektif dengan jarak fokus 100 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 5 cm. Hitung perbesaran sudut dan panjang teropong untuk: a) Penggunaan normal.
114
b) Bayangan akhir maya dibentuk 25 cm dari lensa okuler.
(Petunjuk: untuk mata berakomodasi maka perbesaran sudut =
dan panjang
teropong = + ) 30. Sebuah teropong bintang mempunyai lensa obyektif dan lensa okuler yang terletak pada jarak 105 satu sama lain. Teropong tersebut diarahkan pada dua bintang . Mata melihat bayangan terang jika berakomodasi pada jarak 30 . Kemudian okuler digeser 2 keluar sehingga pada layar yang diletakkan 42 di belakan okuler terbentuk bayangan terang. a) Hitung jarak fokus lensa obyektif dan lensa okule! b) Jarak bayangan kedua bintang pada layar 5,4 satu sama lain, berapakah jarak sudut antar kedua bintang tersebut?
Uji Kompetensi PG 1. Mata dapat melihat sebuah benda, apabila terbentuk bayangan ... a) Sejati tegak di retina b) Sejati, terbalik di retina c) Maya, tegak di retina d) Maya, terbalik di retina e) Maya, tegak di lensa mata. 2. Titik terdekat seseorang bermata hipermetrop adalah 100 . Lensa kacamata bagaimanakah yang mesti ia kenakan agar bisa melihat obyek yang berjarak 25 di depan matanya ... a) Lensa (-) 33 cm
d) lensa (+) 20 cm
b) Lensa (+) 33 cm
e) lensa (+) 25 cm
c) Lensa (-) 20 cm 3. Seorang yang titik dekatnya ada pada jarak 50 di depan lensa matanya, hendak membaca buku yang diletakkan pada jarak 25 . Agar orang tersebut dapat membaca dengan jelas maka ia harus memakai kacamata berkekuatan ... a)
-2 dioptri
d) 3 dioptri
b)
-0,5 dioptri
e) 6 dioptri
c)
2 dioptri.
4. Pada saat membaca, jarak terdekat yang dapat dilihat seorang kakek rabun dekat adalah 40 . Kekuatan lensa kaca mata yang diperlukan adalah ... a)
dioptri
d)
115
dioptri
b) c)
dioptri
e)
dioptri
dioptri.
5. Titik dekat mata seseorang terletak pada jarak 120 cm di depan mata. Untuk melihat dengan jelas suatu benda yang terletak 30 cm di depan mata, kekuatan lensa kacamata yang harus dipakai adalah ... a) 1,5
d) −2,5
b) −1,5
e) +3,3
c) 2,5 . 6. Cacat mata yang memerlukan lensa silindris adalah ... a) miopi
d) katarak
b) Hipermetropi
e) astigmatisma
c) Presbiopi 7.
Seorang penderita rabun dekat dengan titik dekat 50 ingin membaca pada jarak baca normal. Jenis lensa kacamata yang harus digunakan dan jarak fokusnya adalah ... a) Cembung dengan fokus 50 b) Cekung dengan fokus 33,3 c) Rangkap dengan fokus 25 d) Cembung dengan fokus 33,3
8. Titik jauh penglihatan seseorang 100 di muka mata. Orang ini memerlukan kacamata dengan lensa yang dayanya ... a) 0,5
d) −3
b) 0,3
e) −1
c) 3
9.
Agar dapat membaca dengan jelas pada jarak 30 , seseorang menggunakan
kacamata dioptri. Jarak terdekat yang dapat dibaca oleh orang tersebut tanpa menggunakan kacamata adalah ... a) 40
d) 55
b) 45
e) 60
c) 50 . 10. Mata presbiopi dan miopi memakai kacamata bifokal (mata kiri dan kanan kekuatannya sama), lensa bagian atas dan bawah masing-masing −0,20 dan +1,5 , ternyata dapat melihat bintang dengan tak berakomodasi dan dapat melihat benda sejauh 25 dengan berakomodasi maksimum. Hitung batas-batas jarak penglihatnnya yang jelas seandainya kacamatanya dilepas. a) 40 ≤ ≤ 5 .
d) 50 ≤ ≤ 10
116
b) 40 ≤ ≤ 8
e) 60 ≤ ≤ 12
c) 50 ≤ ≤ 8
11. Seorang siswa berpenglihatan normal (jarak baca minimumnya 25 ) mengamati benda kecil melalui lup dengan berakomodasi maksimum. Jika benda itu 10 di depan lup maka:
16. Jarak fokus lensa lup adalah 16
17. Kekuatan lensa lup adalah 6 18. Perbesaran bayangan yang terjadi 2,5 19. Perbesaran bayangan menjadi 2 dibandingkan dengan pengamatan tanpa berakomodasi. Pernyataan di atas yang benar adalah ... a) 1, 2 dan 3.
d). 4 saja
b) 1 dan 3.
e). 1, 2, 3 dan 4.
c) 2 dan 4. 12. Sebuah lup mempunyai jarak fokus 5 , dipakai melihat sebuah benda kecil yang berjarak 5 cm dari lup. Perbesaran anguler lup itu adalah ...
a) 2 kali
d)
kali
b) 4 kali
e) 6 kali
c) 4 kali.
13. Dalam sebuah mikroskop, bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif adalah ... a) Nyata, tegak diperbesar b) Nyata, terbalik diperbesar c) Nyata, terbalik diperkecil d) Maya, tegak diperbesar e) Maya, tegak diperkecil. 14. Obyektif sebuah mikroskop berupa lensa cembung dengan jarak fokus . Benda yang diteliti dengan mikroskop itu harus ditempatkan di bawah obyektif pada jarak ... a) Lebih kecil dari pada b) Sama dengan c) Terletak antara f dan 2
d) Sama dengan 2 e) Lebih besar dari 2 15. Panjang fokus lensa obyektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 10 5 . Jika untuk mata tak berakomodasi jarak antara lensa 117
obyektif dan okuler adalah 35 , maka perbesaran total mikroskop adalah ... a) 10 kali
d) 18 kali
b) 12 kali
e) 20 kali
c) 15 kali 16. Jarak titik api obyektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 dan 6 . Para pengamatan mikroorganisme dengan menggunakan mikroskop ini oleh mata normal tidak berakomodasi, jarak antara obyektif dengan okuler 24 . Dalam hal ini mikroorganisme terletak di muka obyektif sejauh ... a) 1,9
d) 2,4
b) 2,0
e) 2,5
c) 2,2 cm
17. Jarak titik api lensa obyektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 6 . Pada pengamatan mikroorganisme dengan menggunakan mikroskop ini oleh mata normal tidak berakomodasi, jarak antara lensa obyektif dengan okuler 24 . Dalam hal ini mikroorganisme terletak di muka lensa obyektif sejauh ... a) 1,9
d) 2,4
b) 2,0
e) 2,5
c) 2,2
18. Sebuah mikroskop mempunyai lensa obyektif dan okuler yang jarak fokusnya masing-masing 0,8 5 . Seseorang memasang preparat 10 mm di depan lensa obyektif untuk diamati melalui lensa okuler tanpa akomodasi. Bila obyek preparat mempunyai panjang 0,5 dan jarak baca normal orang tersebut 25 , maka panjang obyek tersebut akan terlihat menjadi ... a) 7,5
d) 15
b) 10
e) 20
c) 12,5
19. Sebuah mikroskop mempunyai lensa obyektif dan lensa okuler yang berjarak titik api 2 . Sebuah obyek diletakkan 2,2 di bawah lensa obyektif. Jika perbesaran lensa okuler 10 kali, maka perbesaran mikroskop itu ... a) 100 kali
d) 220 kali
b) 110 kali
e) 300 kali
c) 200 kali 20. Sebuah mikroskop mempunyai obyektif yang berjarak titik api 5 dan okuler yang berjarak titik api 2,5 . Jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler 12,5 . Seorang bermata normal dengan punctum proximum 25 menggunakan mikroskop tersebut dengan berakomodasi maksimum. Perbesaran yang diperoleh adalah ... a) 124
d) 241 118
b) 142
e) 250
c) 214 21. Lensa sebuah kamera yang jarak fokusnya 5 dapat diatur melalui pemfokus sehingga jaraknya dari obyek bervariasi antara 5 6 . Berapa kisaran jarak obyek sehingga dihasilkan bayangan yang tajam pada film? a) 0 sampai 0,005 m
d) 0,25 m sampai tak berhingga
b) 0,05m sampai 0,06 m
e) 0,30 m sampai tak berhingga
c) 0,06 m sampai tak berhingga 22. Sebuah teropong diarahkan ke bintang, menghasilkan perbesaran anguler 20 kali. Jika jarak fokus lensa obyektifnya 100 , maka jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler teropong tersebut adalah ... a) 120 cm
d) 95 cm
b) 105 cm
e) 80 cm
c) 100 cm 23. Sebuah teropong bintang ditujukan ke sebuah benda angkasa. Jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler 130 . Jika si peninjau adalah seorang emotrop dengan punctum proximum 25 yang berakomodasi maksimum, maka daya perbesarannya 25 kali. Berapa daya perbesarannya bila ia tidak berakomodasi ... a) 10
d) 25
b) 15
e) 30
c) 20 24. Jarak titik api lensa obyektif dan okuler dari teropong bintang berturut-turut adalah 150 30 . Bila teropong bintang dipakai oleh mata normal yang tidak berakomodasi, maka panjang teropong adalah ... a) 210
d) 120
b) 180
e) 30
c) 150 25. Sebuah teropong bintang memiliki lensa obyektif dengan jarak fokus 60 . Jika teropong diarahkan ke bintang dan pengamatan dilakukan dengan mata tidak berakomodasi, maka perbesaran teropong adalah 10 kali. Tentukan ke arah mana dan berapa cm lensa okuler teropong harus digeser agar dapat terbentuk bayangan tajam pada layar yang diletakkan 30 cm di belakang okuler? a) 1,5 cm mendekati obyektif
d) 2,5 cm menjauhi obyektif
b) 1,5 cm menjauhi obyektif
e) 2 cm mendekati obyektif
c) 2,5 cm mendekati obyektif
119
APLIKASI FISIKA PERALATAN OPTIK MELIHAT JAUH Banyak yang dapat kita lihat di angkasa dengan mata telanjang seperti rasi bintang, planet, meteor, komet, dan Bulan, sama seperti yang dilakukan oleh nenek moyang kita (walaupun kita tidak dapat melihat sejelas mereka di dunia modern kita sekarang). Dengan menggunakan teleskop, kita dapat melihat lebih banyak lagi.
MATA YANG LEMAH Sebagai suatu instrumen astronomi, mata manusia tidaklah begitu baik. Kekurangannya adalah bahwa bukaan pada pupil (bola mata) sangatlah kecil sehingga membatasi KEMAMPUAN MENGUMPULKAN CAHAYA dan KEMAMPUAN MEMISAHKAN (kemampuan untuk memisahkan bintang-bintang yang berdekatan).
REFRAKTOR DAN REFLEKTOR
Sebuah teleskop dapat mengumpulkan cahaya lebih banyak dan juga memiliki kemampuan memisahkan yang lebih baik. Teleskop dapat menghasilkan gambaran yang diperbesar, tetapi mengurangi bidang penglihatan, yaitu bagian langit yang dapat kamu lihat.
Terdapat dia jenis utama telesko, yaitu REFRAKTOR dan REFLEKTOR. Disebut refraktor karena teleskop ini menggunakan lensa yang dapat membiaskan cahaya. Sedangkan reflektor menggunakan cermin, yang tentu saja dapat memantulkan cahaya.
MENANGKAP GAMBAR Para astronom profesional jarang sekali melihat melalui teleskop besar. Sebagai gantinya, mereka menggunakan teleskop mereka sebagai kamera besar, dan mengambil gambar dari langit yang dapat dipergunakan pada saat dibutuhkan. Sekarang mereka juga semakin sering menggunakan peralatan elektronika modern untuk menangkap gambar.
PADA FILM
Film memiliki kelebihan dibandingkan mata manusia karena kemampuannya menyimpan cahaya dalam emulsinya. Semakin lama terpapar, semakin banyak cahaya yang tersimpan. Sehingga apabila seorang astronom menggunakan film pada teleskopnya untuk periode yang cukup lama, objek samar-samar yang tak dapat dilihat oleh mata menjadi terlihat jelas. Paparan dari petang hingga fajar akan menyimpan cahaya bintang secara maksimum dan dapat menangkap gambar bintang-bintang dan galaksi-galaksi yang terletak jutaan tahun cahaya.
Cahaya yang dikumpulkan oleh teleskop tidak saja ditujukan ke film fotografis, tetapi juga disalurkan ke instrumen lainnya, seperti FOTOMETER dan SPEKTROMETER. Fotometer dapat mengukur intensitas cahaya dari objek-objek di langit. Spektrometer digunakan untuk memisahkan cahaya Matahari yang
120
masuk menjadi spektrum cahaya yang dapat diamati. Spectra bintang adalah kunci bagi kita untuk memahami lebih jauh tentang bintang-bintang. KEAJAIBAN MICROCHIP
Astrofotografi, yang semakin populer karena astronomi, seperti bidang ilmu pengetahuan lainnya akan semakin banyak menggunakan microchip. Microchip yang digunakan oleh para astronom disebut CCD atau CHARGE-COUPLED DEVICES, yang bersifat fotosensitif (sensitif terhadap cahaya). Kamera video yang banyak digunakan sekarang menggunakan jenis chip yang sama.
Keindahan menggunakan CCD adalah karena sifatnya yang jauh lebih sensitif terhadap cahaya dibandingkan dengan emulsi fotografis, sehingga objek samar-samar di angkasa dapat ditangkap dengan paparan yang relatif singkat. Paparan terhadap cahaya menimbulkan muatan listrik kecil pada ribuan elemen gambar kecil, atau piksel, pada CCD. Muatan listrik ini dapat diubah menjadi sinyal listrik yang dapat disalurkan ke dalam komputer dan ditayangkan dalam bentuk gambar pada layar. Sinyal ini dapat “diubah” dengan segala macam cara untuk menghasilkan gambar berwarna yang realistis maupun memperjelas fitur-fitur tertentu. Sumber : Kerrod, Robin, 2005. Bengkel Ilmu Astronomi. Penerbit: Erlangga,
121
