Gambar Sampul Fisika · BAB 3 ALAT OPTIK
Fisika · BAB 3 ALAT OPTIK
Nurhayati

24/08/2021 14:07:41

SMA 10 KTSP

Lihat Katalog Lainnya
Halaman
ALAT OPTIKALAT OPTIKALAT OPTIKmatakameralupmikroskopteropongteropongbintangteropongbumiteropongpanggung3Setelah mempelajari materi "Alat Optik" diharapkan Anda mampu menganalisisfungsi bagian-bagian, dan pembentukan bayangan pada alat optik mata, kacamata,kamera, lup, mikroskop, dan teropong serta mampu membedakan pengamatan tanpaakomodasi dan dengan akomodasi maksimum. Selain itu diharapkan Anda mampumenentukan kekuatan lensa kacamata serta menghitung perbesaran lup, mikroskop,dan teropong.
Pada materi alat-alat optik kita akan membahas tentang: mata, kamera,lup, mikroskop dan teropong.A. MATA DAN KACAMATAMata merupakan salah satu diantara alat-alat optik. Mata mempunyailensa yang dapat diubah-ubah jarak fokusnya.1. Bagian penting dan fungsi mataGambar 3.1 di samping ini adalahbagian mata:1. Kornea mata, melindungi bagiandalam mata2. Pupil, sebagai lubang tempat masuk-nya cahaya ke dalam mata3. Iris, memberi warna mata dan meng-atur besar kecilnya pupil4. Otot mata, mencembung atau memi-pihkan lensa mata5. Lensa mata, membentuk bayangan dari benda yang dilihat6. Retina, layar tempat bayangan terbentuk7. Saraf mata, membawa kesan bayangan yang terbentuk ke otak2. Beberapa istilah pada mata- Titik dekat (Sn) atau punctum proksimum (pp): titik terdekat yang masihjelas terlihat oleh mata berakomodasi maksimum.- Titik jauh atau punctum rematum (pr): titik terjauh yang masih jelas terlihatoleh mata tak berakomodasi.- Daya akomodasi mata: kemampuan lensa mata memipih atau mencem-bung untuk menyesuaikan jarak benda yang terlihat.3. Jenis mataa Mata normal (Emetrop): Sn = 25 cm ; pr = ~b Rabun jauh/lihat dekat (miopi): Sn < 25 cm ; Pr < ~Dibantu dengan kacamata berlensa cekung (negatif)c Rabun dekat/lihat jauh (hipermetropi): Sn > 25 cm ; Pr = ~Dibantu dengan kacamata berlensa cembung (positif)d Mata tua (presbiopi): Sn > 25 cm ; Pr < ~Dibantu dengan kacamata berlensa rangkap (positif dan negatif)1234567Alat Optik78Gambar 3.1Penampang lintang mata
4. Kekuatan lensa kacamataUntuk menentukan kekuatan dan jenis lensa kaca mata yang harus diguna-kan oleh orang yang menderita cacat mata agar dapat kembali seperti orangyang bermata normal, ada ketentuan sebagai berikut.a Jika diketahui/ditanyakan Sn, maka S = 25 cm ; S’ = - Snb Jika diketahui/ditanyakan Pr, maka S = ~ ; S’ = -PrDengan ketentauan dan perhitungan di atas dapat ditentukan jenis dankekuatan lensa kaca mata yang harus digunakan.Contoh soal 3.11. Tentukan jenis dan kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan olehorang yang mempunyai titik dekat 50 cm.Penyelesaian:Diketahui: Sn = 50 cmDitanya: jenis lensa dan nilai PJawab:S = 25 cmS’ = -Sn = -50 cmJadi jenis lensa yang digunakan cembung (positif) dengan kekuatan 2Dioptri2. Seseorang menggunakan kacamata dengan lensa yang berkekuatan -114Dioptri. Berapa titik jauh orang tersebut?Penyelesaian:Diketahui: P = -114D = -54DDitanya: PR = ...?11112515012150150100 100502SS ffffPf+=+======' cm dioptri111SS f+= ⇔⇔' P =100fFisika SMA/MA Kelas X79
Jawab:Jadi, titik jauh orang tersebut 80 cmB. KAMERABagan sebuah kamera dapat dilihat pada gambar 3.2 berikut. Adapunbagian-bagian penting dari kamera adalah sebagai berikut.1. Shutter, sebagai pengatur jarak lensa ke benda.2. Appature, sebagai lubang tempat cahaya masuk.3. Lensa, sebagai pembentuk bayangan.4. Diafragma, sebagai pengatur besar kecilnya Appature.5. Film, sebagai layar tempat terbentuknya bayangan.Informasi:C. LUPLup adalah alat yang dibuat dari sebuah lensa positif yang fungsinyauntuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar, karena pada saatkita menggunakan Lup terjadi perbesaran sudut lihat (γ)Gambar 3.3 Bagan perbesaran sudut pada lupmataS'-Snh'β(+)2FFLUPShmataSnhαUntuk memperoleh gambar yang jelas pada film maka benda yang dipotret harus diletakkan pada ruang III dari lensa kameraSS fPRPR+=−=−=11111 18080 cm'~fP===−100 1008045 cm12534Gambar 3.2 Bagan kameraAlat Optik80
Perbesaran sudut lihat (γ) adalah perbandingan sudut lihat dengan alat (γ)dan perbesaran sudut lihat tanpa alat (α). Untuk sudut kecil didapat β= tan βdan α= tan α, sehingga perbesaran sudut dapat dinyatakan dengan per-samaan:α= sudut lihat tanpa alatβ= sudut lihat dengan alatγ= perbesaran sudutSn = jarak titik dekat pengamatS = jarak benda ke Lupa. Untuk mata berakomodasi maksimum: s < fPerbesaran sudut: b. Untuk mata tak berakomodasi: S = fPerbesaran sudut:Kegiatan 3.1Diskusikan hal berikut bersama kelompok Anda!Buktikan persamaan-persamaan perbesaran sudut lihat (γ) di atas!Contoh soal 3.21. Seorang bermata normal melihat benda kecil menggunakan lup yang ber-jarak titik fokus 5 cm. Hitunglah perbesaran sudutnya, jika:a) mata berakomodasi maksimum b) mata tidak berakomodasic) mata berakomodasi maksimum dengan jarak mata ke lup 5 cmPenyelesaian:Diketahui: Sn = 25 cm (mata normal), f = 5 cmγ=Snf11111111SS fSSnfSSn fSn fSnSSnSn fSn fSn ffSnf==→−==+==+=+=+'' S = -Sn x (..)γγγβαβα== =tantanSnSFisika SMA/MA Kelas X81
Alat Optik82Ditanya: γuntuk: a) mata berakomodasi maksimumb) mata tidak berakomodasic) mata berakomodasi maksimum dan d = 5 cmJawab:a.b.c.D. MIKROSKOPMikroskop adalah alat untuk melihat benda-benda sangat kecil (zat renik).Pada mikroskop terdapat dua lensa positif.a. Lensa objektif (dekat dengan benda)b. Lensa okuler (dekat dengan mata) dimana fob < fokGambar 3.4 Bagan mikroskopJika kita meletakkan sebuah benda di depan lensa objektif, maka secaraalami lensa objektif dan lensa okuler mengadakan perbesaran bayangan,sehingga terjadi perbesaran ganda pada mikroskop yang disebut perbesaranlinier mikroskop. Demikian juga jika kita melihat benda tersebut melalui lensaokuler, dapat terlihat bayangan akhir dan terjadi perbesaran yang disebutperbesaran sudut. Dengan demikian pada mikroskop terdapat perbesaranlinier dan perbesaran sudut.mata(+)Fob(+)Fokfobfok<dobokFobSSndSS fSSSSnS''=− − =−+=−==+===()20111112015141204254 cm cm= 6,25 kaliγγ= = =Snf2555 kaliγ= += +=Snf12551 6 kalimataSnh'(+)FdShS'
Fisika SMA/MA Kelas X83Perbesaran linier (M)Perbesaran linier dalah perbandingan tinggi bayangan akhir yang terben-tuk dengan tinggi benda mula-mula. Dengan menerapkan persamaan padalensa diperoleh perbesaran linier (M) sebagai berikut.Panjang tubus (d) yaitu jarak lensa objektif dan okuler, d = S’ob + SokPerbesaran sudut (γ)a. Untuk mata berakomodasi maksimumPrinsip kerja: - lensa objektif: fob < Sob < 2 fob S’ob > 2 fob- lensa okuler (berfungsi sebagai lup): Sok < fok ; S’ok = -SnPanjang tubus : d = S’ob + Sokb) Untuk mata tak berakomodasiPrinsip kerja: - lensa objektif: fob < Sob < 2fobS’ob > 2 fob- lensa okuler (berfungsi sebagai lup): Sok = fok ; S’ok = ~Panjang tubus : d = S'ob + fokKeterangan:Sob = jarak benda objektif ke lensa objektifS'ob = jarak bayangan lensa objektif ke lensa objektifSok = jarak benda okuler ke lensa okulerS'ok = jarak bayangan okuler ke lensa okulerContoh soal 3.31. Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif dan lensa okuler yangmasing-masing berjarak titik fokus 4 cm dan 10 cm. Sebuah benda renikdiletakkan pada jarak 6 cm dari lensa objektif. Seorang bermata normalmelihat benda tersebut dengan berakomodasi maksimum. Hitunglah:a. perbesaran sudutnyab. panjang tubusnyaγ=SobSob x Snfok'γ=SobSob x Snfok'+1M=SobSob x SokSok''
Penyelesaian:Diketahui: fob = 4 cm ; fok = 10 cm; Sn = 25 cm ; Sob = 6 cmDitanya: γ= ...? ; d = ...?Jawab:a.b.E. TEROPONGTeropong yaitu alat untuk melihat benda-benda jauh agar tampak jelas.Ada beberapa jenis teropong, antara lain sebagai berikut.1. Teropong bintangPada teropong bintang terdapat dua buah lensa positif (lensa objektif danlensa okuler) fob > fokUntuk mata berakomodasi maksi-mum Prinsip kerja: - lensa objektif: Sob = ~ ; S’ob = fob- lensa okuler (berfungsi sebagai Lup)Sok < fok ; S’ok = -SnUntuk mata tak berakomodasiPrinsip kerja: - lensa objektif: Sob = ~ ; S’ob = fob- lensa okuler (berfungsi sebagai lup)Sok = fok ; S’ok = ~Perbesaran sudut : =fobfokPanjang tubus : = fob + fokγdPerbesaran sudut : =fSPanjang tubus : = f + Sobokobokγd1Sok + 1Sok=1fok1Sok-125=1101Sok=5+250ok = ,14 cmd = S ob+ Sokd = 12+7,14d = 19,74 cm''S71Sob + 1Sob=1fob16 + 1Sob=14S ob = 12 cm=SobSob x Snfok=126 x 2510= 7 kali''''γγγ++11mata(+)(+)dobokfobfok>Alat Optik84Gambar 3.5 Bagan teropong bintang
2. Teropong bumi (teropong medan)Pada teropong bumi terdapat tiga buah lensa positif (lensa objektif, lensapembalik, lensa okuler) fob > fokGambar 3.6 Bagan teropong bumiUntuk mata berakomodasi maksimum:Prinsip kerja :- Lensa objektif : Sob = ~ ; S’ob = fob- Lensa pembalik : Sp = 2 fp ; S’p = 2 fp- Lensa okuler (berfungsi sebagai lup): Sok < fok ; S’ok = -SnUntuk mata tak berakomodasi:Prinsip kerja:- lensa objektif : Sob = ~ ; S’ob = fob- lensa pembalik : Sp = 2 fp ; S’p = 2 fp- lensa okuler (berfungsi sebagai lup): Sok = fok ; S’ok = ~3. Teropong tonil atau teropong panggungPada teropong tonil terdapat sebuah lensa positif (lensa objektif) dansebuah lensa negatif (lensa okuler)Gb. 3.7: Bagan Teropong Tonil mata(+)(+)dobokfobfok>Perbesaran sudut : =fobfokPanjang tubus : = fob + 4fp + fokγdPerbesaran sudut : =fobSokPanjang tubus : = fob + 4fp + Sokγdmata(+)Fob(+)Fokfobfok>dobokFob(+)2FpPFisika SMA/MA Kelas X85
Alat Optik86Untuk mata berakomodasi maksimum:Prinsip kerja : - lensa objektif : Sob = ~ ; S’ob = fob- lensa okuler (berfungsi sebagai lensa pembalik)fok < Sok < 2 fok (di belakang lensa okuler) S’ok = -SnUntuk mata tak berakomodasi:Prinsip kerja : - lensa objektif : Sob = ~ ; S’ob = fob- lensa okuler : Sok = fok (di belakang lensa okuler)S’ok = ~Contoh soal :1. Sebuah teropong bintang dengan fob = 100 cm dan fok = 5 cm, digunakanuntuk melihat bulan purnama oleh orang bermata normal tanpa berako-modasi. Jika sudut lihat diameter bulan tanpa alat 3°, maka berapakahsudut lihat diameter bulan dengan alat?Penyelesaian:Diketahui: fob = 100 cmfok = 5 cmα= 3°Ditanya: β= ...?Jawab:γγβαββ=fobfok 20 kali= =60o==⇔=⇔1005203Perbesaran sudut : =fobfokPanjang tubus : = fob + fokγdPerbesaran sudut : =fobSokPanjang tubus : = fob + Sokγd
2. Sebuah teropong bumi dengan fob = 80 cm; fp = 5 cm dan fok = 20 cmdigunakan untuk melihat benda jauh oleh orang bermata normal denganberakomodasi maksimum. Tentukan:a) Perbesaran sudutb) Panjang tubusPenyelesaian:Diketahui: fob = 80 cm ; fp = 5 cm ; fok = 20 cmDitanya: a) γ = ...? ; b) d = ...?Jawab:a.b. d = fob + 4 fp + Sokd = 80 + 20 + 11,1 = 111,1 cm3. Sebuah teropong panggung dengan fob = 50 cm dan fok = -5 cm diguna-kan untuk melihat bintang oleh orang yang bermata normal tanpaberakomodasi. Tentukan: a) perbesaran sudutb) panjang tubusPenyelesaian:Diketahui: fob = 50 cm ; fok = -5 cmDitanya: a) γ= ...?b) d = ...?Jawab:a.b. d = fob + fokd = 50 – 5 = 45 cmUji Pemahaman 3.1Kerjakan soal berikut!1. Seorang yang bermata jauh tidak bisa melihat jelas benda yang lebihdekat dari 150 cm. Ia ingin membaca normal. Berapakah nomor kaca-mata (kuat lensa) yang harus dipakai?γ=fobSok kali==505101Sok1Sok1Sok1251Sok cm=fobSok x 9100 kali+=−= ⇔ =+⇔==== ='112054100100911 180807 21009fokSok,,γFisika SMA/MA Kelas X87
Alat Optik882. Seseorang memakai kacamata dengan lensa yang berkekuatan -2,5dioptri. Berapakah titik dekat orang tersebut?3. Seorang bermata normal mengamati benda dengan sebuah lup dari 18dioptri, berapakah perbesaran sudutnya jika: a. mata berakomodasi maksimum b. mata tidak berakomodasi4. Panjang tabung mikroskop 10 cm. Panjang fokus objektif dan okulernya0,5 cm dan 2 cm. Hitunglah perbesaran sebuah benda yang diletakkanpada jarak 0,7 cm di muka lensa!5. Sebuah teropong bumi dengan jarak titik fokus lensa objektif, pemba-lik, dan okuler berturut-turut 100 cm, 5 cm dan 2 cm digunakan untukmelihat pemandangan dari jarak jauh dengan mata tak berakomodasi.Berapa cm lensa okuler harus digeser dan ke mana arah pergeserannyaagar orang tersebut dapat melihat dengan berakomodasi maksimum?- Jenis mata antara lain mata normal, miopi, hipermetropi, dan presbiopi.- Lup adalah alat yang terbuat dari sebuah lensa positif yang berfungsiuntuk melihat benda-benda kecil.- Mikroskop adalah alat untuk melihat benda-benda renik.- Teropong adalah alat untuk melihat benda jauhMacam-macam teropong: teropong bintang, teropong bumi, dan teropongtonil.γβα=tantanMSSSSdS SSSSSobobokokob okobobn===''''' x + x γγβαβα== =tantanSSnRRaannggkkuummaann
- kornea mata- pupil- iris- lensa mata- retina- titik jauh- titik dekat-emetrop-miopi-presbiopi- kekuatan lensa- daya akomodasiFisika SMA/MA Kelas X89KATA KUNCIUJI KOMPETENSIA. Pilihlah salah satu jawaban yang benar!1. Perbesaran sudut pada lupuntuk mata yang berakomodasimaksimal ....a. sama dengan perbesaranliniernya.b. lebih besar daripada perbe-saran 1iniernyac. lebih kecil daripada perbe-saran liniernyad. jarak titik dekat mata dibagijarak fokus lupe. jarak fokus lup dibagi titikdekat mata2. Pernyataan tentang cacat mataberikut ini yang benar adalah ....a. rabun jauh dapat dinor-malkan dengan memakaikacamata bikonvek.b. rabun dekat dapat dinor-malkan dengan memakaikacamata positifc. rabun jauh dapat dinor-malkan dengan memakaikacamata positifd. rabun dekat dapat dinor-malkan dengan memakaikacamata negatife. rabun jauh, sebaiknyamenggunakan kacamatajenis silindrik3. Seorang yang cacat mata miopitak mampu melihat denganjelas benda yang terletak lebih50 cm dari mata. Kacamatayang dibutuhkan untuk melihatbenda jauh harus mempunyaikekuatan sebesar ....a. -4 dioptri d. + 5 dioptrib. -2 dioptri e. + 2 dioptric. + 2 dioptri4. Dalam sebuah mikroskop,bayangan yang dibentuk olehlensa objektif ....a. nyata, tegak, diperbesarb. nyata, terbalik, diperbesarc. nyata, terbalik, diperkecild. maya, tegak, diperbesare. maya, tegak, diperkecil
Alat Optik905. Untuk melihat suatu benda dibawah mikroskop yang jarakfokus objektifnya 8 mm, makabenda tersebut tidak bolehdiletakkan di bawah objektifsejauh ....a. 9 mmd. 17 mmb. 15 mm e. 13 mmc. 11 mm6. Benda setinggi 2 mm dile-takkan di depan lup yangberkekuatan 50 dioptri sehing-ga dapat diamati dengan jelasoleh mata tanpa berakomodasi.Menurut pengamat tinggibenda tersebut adalah ....a. 2,6 cm d. 25 cmb. 2,5 cm e. 32 cme. 26 cm7. Sebuah teropong bintangdiarahkan ke bulan denganpengamatan tanpa berako-modasi. Agar dapat mengamatidengan berakomodasi maksi-mal maka lensa okuler ....a. harus digeser ke dalamb. tetap pada tempat semulac. harus digeser keluard. diganti lensa negatife. kekuatan lensa diganti yanglebih kuat8. Sebuah lup yang jarak titikapinya 6 cm digunakan untukmengamati sebuah benda padajarak baca 25 cm. Jarak bendaperbesaran lup dan perbesaranliniernya masing-masingadalah ....a. 11719cm ; 516cm ; 516cmb. 71719cm ; 416cm ; 316cmc. 42631cm ; 516cm ; 516cmd. 42631cm ; 416cm ; 316cme. 25 cm ; 416cm ; 1 cm9. Mata dan kamera mempunyaibeberapa kesamaan, pasanganyang tidak merupakan ke-samaan yang dimaksud ituadalah ....a. retina dan filmb. iris dan lensac. kelompok mata dan shutterd. pupil dan lubang diafragmae. lensa mata dan lensa ka-mera10. Pernyataan berikut menunjuk-kan jenis lensa yang digunakanpada alat optik. Pernyataanyang benar adalah ....AlatObjektif Okulera. mikroskop(+)(–)b. lup(+)(–)c. teropong bintang (+)(–)d. teropong tonil(+)(–)e. kamera(+)(–)
Fisika SMA/MA Kelas X91B. Kerjakan soal di bawah ini!1. Seorang yang berpenglihatan jauh tidak dapat melihat benda denganjelas pada jarak lebih dekat dari 50 cm. Hitung kuat lensa pada kaca-mata yang harus dipakai untuk melihat normal!2. Seorang yang bertitik dekat 40 cm mengamati benda kecil denganmenggunakan lup yang berkekuatan 10 dioptri, dengan berakomodasimaksimum. Berapa perbesaran sudutnya jika posisi mata orangtersebut:a) berimpit dengan lupb) berjarak 5 cm dari lup3. Toni memotret menggunakan kamera yang lensanya berkekuatan 20,5dioptri. Jarak lensa sampai film = 5 cm. Berapakah jarak benda yangdipotret dengan lensa agar diperoleh bayangan jelas pada film?4. Teropong bintang dengan jarak titik fokus lensa objektif dan lensaokuler berturut 2 m dan 5 cm digunakan oleh orang bermata normaluntuk melihat bulan purnama. Diameter bulan purnama yang terlihatmelalui teropong 32o. Berapakah diameter bulan purnama yang terlihatjika tanpa menggunakan teropong?5. Sebuah mikroskop dengan kekuatan lensa objektif dan lensa okulerberturut-turut 25 Dioptri dan 10 Dioptri digunakan melihat benda renikoleh orang yang mempunyai titik dekat 40 cm. Letak benda renik 6 cmdi bawah lensa objektif dan jarak mata terhadap lensa okuler = 5 cm.Jika ia ingin melihat dengan berakomodasi pada jarak 50 cm, tentukan:a. perbesaran sudut mikroskopb. panjang tubus mikroskop