Pengertian Optik dan Alat-alat Optik
A.
Pengertian Optik
Optik adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku
dan sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Optik dijelaskan dan
ditandai dengan fenomena optik. Kata berasal dari ὀπτική optik 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
elektromagnetikdan mirip maupun pada balok muatan partikel (balok dibebankan).
Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian darikeelektromagnetan. 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 daricahaya elektromagnetik,
seperti yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell.
Bidang optik
memiliki identitas, masyarakat, dan konferensi. Aspek lapangansering 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 sistem.
"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 sistem.
Dalam ruang bebas dengan kecepatan gelombang bepergian
c = 3 × 10 ^ 8 meter / detik. Ketika memasuki medium tertentu (dielectric atau
nonconducting) gelombang dengan kecepatan v, yang merupakan karakteristik dari
bahan dan kurang dari cahaya besarnyakecepatan sendiri (c). Perbandingan kecepatan
cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam medium adalah indeks
bias bahan n sebagai berikut: n = c / v
B.
Alat-alat Optik
1.
Mata
Mata manusia sebagai alat indra
penglihatan dapat dipandang sebagai alat optik yang sangat penting bagi
manusia. Bagian-bagian mata menurut kegunaan fisis sebagai alat optik : Kornea
merupakan lapisan terluar yang keras untuk melindungi bagian-bagian lain dalam
mata yang halus dan lunak. Aqueous humor (cairan) yang terdapat di belakang
kornea fungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata. Lensa terbuat
dari bahan bening (optis) yang elastik, merupakan lensa cembung berfungsi
membentuk bayangan.Iris (otot berwarna) membentuk celah lingkaran yang disebut
pupil. Pupil berfungsi mengatur banyak cahaya yang masuk ke dalam mata. Lebar
pupil diatur oleh iris, di tempat gelap pupil membuka lebar agar lebih banyak
cahaya yang masuk ke dalam mata. Retina (selaput jala) terdapat di permukaan
belakang mata yang berfungi sebagai layar tempat terbentuknya bayangan benda
yang dilihat. Bayangan yang jatuh pada retina bersifat : nyata, diperkecil dan
terbalik. Bintik buta merupakan bagian pada retina yang tidak peka terhadap
cahaya, sehingga bayangan jika jatuh di bagian ini tidak jelas/kelihatan,
sebaliknya pada retina terdapat bintik kuning. Permukaan retina terdiri dari
berjuta-juta sel sensitif, ada yang berbentuk sel batang berfungsi membedakan
kesan hitam/putih dan yang berbentuk sel kerucut berfungsi membedakan kesan
berwarna.Otot siliar (otot lensa mata) berfungsi mengatur daya akomodasi mata.
Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke permukaan retina. Oleh
sel-sel yang ada di dalam retina, rangsangan cahaya ini dikirimkan ke otak.
Oleh otak diterjemahkan sehingga menjadi kesan melihat.
a.
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 :
a) Titik
dekat mata (Punctum Proximum) 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.
b) Titik
jauh mata (Punctum Remotum) adalah jarak benda terjauh di depan mata
yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal titik jauhnya adalah
“Tak Terhingga”.
2.
Kamera
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. 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.
3.
Lup (Kaca Pembesar)
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.Adadua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi
dan mata berakomodasi.
a.
Melihat Dengan Mata Tak Berakomodasi
Untuk
melihat tanpa berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak
berhingga. Benda yang dilihat harus diletakkan tepat pada titik fokus lup.
Perhatikan Gambar dibawah !
Keuntunganya adalah untuk pengamatan lama mata tidak
cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi perbesaran berkurang. Sifat
bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.
Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :
M
= PP/f
Keterangan :
M
= Perbesaran Lup
PP
= Titik Dekat Mata
f
= Jarak Titik Fokus Lensa
b.
Melihat dengan mata berakomodasi
Agar mata dapat melihat dengan berakomodasi maksimum,
maka bayangan yang dibentuk oleh lensa harus berada di titik dekat mata (PP).
Benda yang dilihat harus terletak antara titik fokus dan titik pusat sumbu
lensa.Perhatikan Gambar di bawah ! Kelemahannya untuk pengamatan lama mata
cepat lelah, sedangkan keuntungannya dari segi perbesaran bertambah.
Sifat bayangan
yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar. Perbesaran anguler yang didapatkan
adalah :
M
= PP/f +
1
Keterangan
:
M
= perbesaran lup
PP
= titik dekat mata
f
= jarak titik fokus lensa
4.
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. Dalam subbab ini
akan dipelajari mikroskop cahaya yang proses kerjanya memanfaatkan lensa
cembung dengan menerapkan pembiasan cahaya.
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.
a. 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.
a) Pengamatan dengan akomodasi maksimum
Untuk pengamatan dengan akomodasi maksimum, maka
bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus jatuh pada titik dekat mata
(PP). Perhatikan gambar ! 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)
b) Pengamatan dengan mata tidak berakomodasi
Untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, maka
bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus berada pada titik jauh mata.
Perhatikan gambar ! Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh
lensa obyektif dan lensa okuler yaitu:
M = Moby x
Mok
M = (Si/So)
x (PP/f okuler)
b. Panjang Mikroskop
Panjang
mikroskop adalah jarak lensa obyektif terhadap lensa okuler dirumuskan dalam
bentuk :
Untuk mata
berakomodasi
d
= Si (ob) +
So (ok)
Keterangan :
d
= Panjang Mikroskop
Si (ob) =
Jarak Bayangan Lensa Obyektif
So (ok) =
Jarak Benda Lensa Okuler
Untuk mata
tidak berakomodasi
d =
Si (ob) +
f (ok)
Keterangan :
d
= Panjang Mikroskop
Si (ob)
= Jarak Bayangan Lensa
Obyektif
f (ok)
= Jarak Fokus Lensa Okuler
5.
Teropong (Teleskop)
a.
Teropong Bintang
Teropong
bintang disebut juga teropong astronomi.
a)
Terdiri dari 2 buah lensa cembung.
b)
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 focus. Bayangan yang dibentuk lensa
obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus
lensa okuler.
a) 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 :
M = f (ob) /
f (ok)
Panjang teropong adalah :
M = f (ob) +
f (ok)
b) 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 :
M = f (ob) /
So (ok)
Panjang teropong adalah :
M = 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)
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)
c.
Teropong Prisma (Binokuler)
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 :
a)
Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna
oleh bidang-bidang prisma.
b)
Dapat dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui jarak
yang sama (dipantulkan 4 kali oleh dua prisma).
c)
Daya stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan
d) 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 gambar diatas untuk pengamatan tanpa
berakomodasi), maka panjang teropong adalah :
d = f (ob) –
f (ok)
Perbesaran
anguler yang didapatkan adalah sama dengan perbesaran pada teropong bintang
ataupun juga teropong
Sumber :
Komentar
Posting Komentar