Halaman
77Fisika SMA/MA XBab IIIPrinsip Kerja Alat-Alat OptikSumber : http://www.agrupacioast renomika.comAlat-alat optik digunakan untuk meningkatkan daya penglihatan manusia. Teleskop Astronomi untukmengamati benda-benda angkasa. Di kubah observatorium yang dapat digerakkan, didalamnya terdapatsebuah teleskop modern yang digunakan untuk mengamati benda-benda angkasa
78Fisika SMA/MA XPETA KONSEPSetelah mempelajari bab ini, kalian diharapkan mampu:1. menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitaif, dan2. menerapkan alat-alat optik dalam kehidupan sehari-hari.Tujuan Pembelajaran :
79Fisika SMA/MA XAlat optik dibuat dengan bermacam tujuan, tetapi fungsi alat optik yangutama adalah untuk meningkatkan daya penglihatan manusia. Contohnyakacamata, mikroskop dan teleskop. Mikroskop dan teleskop digunakan untukmelihat benda-benda yang tak terlihat dengan mata telanjang. Bagaimanaprinsip kerja alat-alat optik tersebut dan penerapannya dalam kehidupansehari-hari? Untuk dapat mengetahuinya maka pelajarilah materi bab inidengan seksama!aberasititik dekatlensa obyektifakomodasiirislensa okulerretinapupiltitik jauhBanyak orang yang bisa melihat dengan jelas padakondisi normal tanpa menggunakan kacamata. Dalamkondisi ini orang-orang tersebut menggunakan mata untukmelihat suatu benda. Jika dengan mata kita tidak dapatmelihat dengan jelas maka kita dapat menggunakan alat bantupenglihatan. Alat bantu untuk mengamati benda-benda yangtidak jelas dilihat oleh mata disebut alat optik.Mata adalah suatu alat optik yang memiliki banyak sekaliketerbatasan. Mata kita tidak dapat melihat benda yang sangatkecil, misal bakteri, virus, dan sebagainya. Juga tidak bisamelihat benda yang tempatnya sangat jauh dengan jelas,seperti bulan, matahari, atau pesawat yang terbang tinggi,dan sebagainya. Beberapa jenis alat optik yang diciptakanuntuk membantu kesulitan manusia dalam hal melihat benda-benda kecil atau yang jauh tempatnya yaitu lup, kamera,mikroskop dan teropong. Kita akan mempelajari alat-alat optiktersebut, dan akan kita mulai dengan alat optik yangdianugerahkan oleh Tuhan kepada kita semua yaitu mata kita.Motivasi BelajarKata Kunci
80Fisika SMA/MA XA. Analisis Alat-Alat Optik Secara Kualitatif danKuantitatif1. MataSistem optik yang paling penting bagi manusia adalahmata. Bagian-bagian dari mata ditunjukkan pada Gambar 3.1.Di depan lensa mata terdapat selaput yang membentuk suatucelah lingkaran. Selaput inilah yang disebut iris dan berfungsimemberi warna pada mata. Celah lingkaran disebut pupil. Lebarpupil dikendalikan oleh iris sesuai dengan intensitas cahaya yangmengenainya. Jumlah cahaya yang memasuki matadikendalikan oleh iris. Iris mengatur ukuran biji mata, sedangtebal lensa dikendalikan oleh otot siliari. Kornea mata adalahbagian depan mata memiliki lengkung yang lebih tajam yangdilapisi oleh selaput bening. Di belakang kornea terdapat cairan(aqueous humor). Cairan ini berfungsi untuk membiaskan cahayayang masuk ke dalam mata. Di bagian yang lebih dalam lagiterdapat lensa yang dibuat dari bahan bening, berserat dankenyal. Lensa inilah yang disebut lensa mata atau lensa kristalin.Cahaya memasuki mata melalui irismenembus biji mata, dan oleh lensadifokuskan sehingga jatuh ke retina atauselaput jala. Retina adalah lapisan seratsaraf yang menutupi bagian belakang.Retina mengandung struktur indra-cahaya yang sangat halus disebutbatang dan kerucut dan memancarkaninformasi yang diterima saraf optik dandikirim ke otak.Apabila kita ingin melihat bendayang jauh letaknya maka otot siliari akanmengendor dan berakibat sistem lensakornea berada pada panjang fokusmaksimumnya yaitu kira-kira 2,5 cm(jarak dari kornea ke retina) (Tipler, 1991). Bila letak bendadidekatkan maka otot siliari akan meningkatkan kelengkunganlensa sehingga mengurangi panjang fokusnya dan bayanganakan difokuskan ke retina. Proses perubahan kelengkungan lensainilah yang disebut akomodasi.Jarak terdekat (posisi benda di depan mata) dimana lensamemfokuskan cahaya yang masuk tetap jatuh di retina disebuttitik dekat. Jika benda lebih didekatkan ke mata maka lensatidak dapat memfokuskan cahaya. Cahaya yang masuk tidakjatuh di retina maka bayangan menjadi kabur. Posisi titikGambar 3.1Bagian-bagian dari mata (Tipler, 1991)
81Fisika SMA/MA Xdekat ini beragam dari satu orang ke orang yang lain danberubah dengan meningkatnya usia. Sebagai contoh,seseorang yang usianya 10 tahun maka titik dekatnya dapatsekitar 7 cm di depan mata, sedang seseorang yang usianya60 tahun maka titik dekatnya dapat sekitar 200 cm.Bagaimana proses pembentukan bayangan di retina jika matakita melihat suatu benda? Proses pembentukan bayangan diretina ditunjukkan pada Gambar 3.2.Benda yang tingginya y terletak pada jarak S1 makatampak kecil karena bayangan yang terbentuk di retina kecildengan tinggi bayangan y’. Bayangan yang ditangkap di retinaadalah nyata, terbalik, dan diperkecil. Otak kitalah yangmenerjemahkan sehingga kalau kita melihat suatu benda makakita dapat melihat seolah-olah bayangan tegak dan tidakterbalik.Jika kemampuan otot siliari untuk mengatur keleng-kungan lensa mata kurang maka dapat berakibat lensa matakurang cembung. Hal ini mengakibatkan cahaya pembentukbayangan yang terbentuk akan jatuh di belakang retina sepertiditunjukkan pada Gambar 3.3.Orang yang mempunyai kelainan seperti ini disebut rabunjauh. Kelainan semacam ini dapat diatasi dengan memasanglensa positif atau kaca mata berlensa cembung (positif).Gambar 3.2Proses pembentukan bayangan di retina (Tipler, 1991)Gambar 3.3. Proses pembentukan bayangan yang terbentuk di belakang retinapada orang yang menderita rabun jauh.yc
82Fisika SMA/MA XKacamata berlensa cembung membantu cahaya pembentukbayangan tetap jatuh di retina. Proses pembentukan bayangandi retina pada orang yang menderita rabun jauh ditunjukkanpada Gambar 3.4.Gambar 3.4. Proses pembentukan bayangan di retina pada orang yang menderitarabun jauh dengan bantuan lensa positif.Di lain pihak, jika kemampuan otot siliari terlalu kuatdan berakibat lensa mata terlalu cembung maka bayanganyang terbentuk akan jatuh di depan retina, seperti di-tunjukkan pada gambar 3.5.Orang yang mempunyai kelainan seperti ini disebut rabundekat. Kelainan semacam ini dapat diatasi dengan memasanglensa negatif atau memakai kaca mata berlensa cekung (negatif).Kacamata berlensa cekung membantu cahaya pembentukbayangan benda tetap terbentuk di retina. Proses pembentukanbayangan di retina pada orang yang menderita rabun dekatditunjukkan pada Gambar 3.6.Gambar 3.5.Proses pembentukan bayangan yang terbentuk di depan retina pada orang yang menderita rabundekatGambar 3.6.Proses pembentukan bayangan di retina pada orang yang menderita rabun dekat setelah memakailensa negatif
83Fisika SMA/MA XHubungan posisi benda, bayangan yang terbentuk danpanjang fokus suatu lensa tipis dapat ditulis dalam rumusmatematik:.... (3.1)dengan:s= jarak benda ke mata,s’= jarak bayangan ke mata, danf= panjang fokus lensa.Kemampuan suatu lensa positif untuk mengumpulkancahaya atau kemampuan lensa negatif untuk menyebarkancahaya dinyatakan dengan istilah kekuatan lensa (P) yaitu:.... (3.2)dengan:P= kekuatan lensa (D = dioptri);f= panjang fokus lensa (m).Untuk panjang fokus suatu lensa 1 m maka kekuatan lensatersebut 1 D.Mata adalah suatu alat optik yang terdiri atas 1(satu)lensa positif. Alat optik yang juga terdiri atas 1 (satu) lensaadalah lup atau kaca pembesar.Contoh Soal 1Seseorang ingin melihat suatu benda yang berada di depan mata padajarak 25 cm. Jika jarak kornea mata ke retina adalah 2,5 cm maka hitunglahpanjang fokus sistem lensa-kornea agar benda terlihat paling jelas oleh mataorang tersebut.Penyelesaian:Jika benda berada di tempat yang jauh tak berhingga maka sinar daribenda akan sejajar sumbu lensa dan difokuskan oleh mata di retina, danmemberikan panjang fokus untuk sistem lensa kornea sebesar 2,5 cm. Untukmelihat benda yang berjarak 25 cm di depan mata, benda terlihat paling
84Fisika SMA/MA Xjelas jika bayangan terbentuk di retina. Dengan menggunakan persamaan(3.1) pada lensa tipis di atas maka panjang fokus lensa dapat dihitung sebagaiberikut:= = f= Jadi, panjang fokus lensa 2,24 cm.Sebuah lensa memiliki kekuatan -2,5 dioptri. Hitunglah panjang fokuslensa tersebut?Penyelesaian:Dengan menggunakan persamaan (3.2) diperoleh:Jadi, panjang fokus lensa di atas adalah –40 cm.Contoh Soal2. Lup atau Kaca PembesarLup adalah alat optik yang hanya mempunyai satu lensa.Lup digunakan untuk melihat benda yang kecil agar tampaklebih besar. Lup ini sering digunakan oleh tukang servis arloji,tukang servis barang elektronik, dan sebagainya. Prinsip kerjalup dapat dijelaskan pada Gambar 3.4. dan Gambar 3.5.
85Fisika SMA/MA XGambar 3.4Proses pembentukan bayangan pada lup dengan mata berakomodasi paling kuat.Jika suatu benda yang tingginya y berada pada titik fokussuatu lensa maka bayangan terbentuk di retina, sepertiditunjukkan pada gambar 3.6.Gambar 3.6Proses pembentukan bayangan oleh lensa mata dengan posisi bendaberada pada titik fokus lensa mata tersebutGambar 3.5.Proses pembentukan bayangan pada lup dengan mata tidak berakomodasiXnpbayangan maya, tegak,dan diperbesar
86Fisika SMA/MA XSuatu lensa cembung dengan panjang fokusnyaf (f < Xnp), diletakkan di depan mata dan digunakan untukmelihat benda yang diletakkan di titik fokus lensa tersebut,seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7.Pembesaran sudut atau kekuatan perbesaran M lup adalah:.... (3.3)dengan:M= perbesaran lup,Xnp= adalah jarak titik dekat, danf= jarak fokus lensa.Gambar 3.7. Proses pembentukan bayangan oleh suatu lup dengan posisi bendaberada pada titik fokus dari lensa lup tersebut.Contoh Soal 1Seseorang mempunyai titik dekat 25 cm menggunakan lensa sebagai kacapembesar. Jika orang tersebut ingin mendapat pembesar 10 kali makahitunglah kekuatan lensa tersebut.Penyelesaian:Dengan menggunakan Xnp = 25 cmdan perbesaran M = 10 maka denganmenggunakan persamaan (3.3) diperoleh jarak fokus lensa adalah:.Dengan menggunakan persamaan (3.2) diperoleh kekuatan lensa P.
87Fisika SMA/MA XSeseorang mempunyai titik dekat 40 cm menggunakan lensa sebagai kacapembesar. Jika kekuatan lensa yang digunakan adalah 20 D maka hitunglahperbesaran kaca pembesar tersebut.Penyelesaian:Dengan menggunakan Xnp = 40 cmdan kekuatan lensa 20 D maka denganmenggunakan persamaan (3-2) diperoleh jarak fokus lensa adalah:Dengan menggunakan persamaan (3-3) diperoleh kekuatan lensa P.Jadi, benda tampak 8 kali lebih besar.Contoh Soal 23. KameraDalam kehidupan sehari-hari, kita seringmelihat banyak orang memotret atau mengabadi-kan suatu kejadian-kejadian tertentu dengan caramemotret atau mengambil gambar-gambartertentu, misalnya gambar orang, pemandangan,dan sebagainya. Alat yang digunakan untukmemotret disebut kamera.Pada tahun 1826, seorang penemu kameradari Perancis Joseph Niepce berhasil membuatkamera nyata yang pertama. Kamera ini terdiridari kotak kayu dengan sebuah lensa didepannya dan berhasil membuat gambarpermanen pertama pada sebuat pelat logam.Orang yang difoto dengan kamera ini harusberfose selama 8 jam agar gambarnya dapat terekam padapelat logam. Ilmuwan Perancis, Louis J. Mande Daguerreberhasil mengembangkan proses tersebut di atas dan berhasilmembuat kamera praktis yang pertama, seperti ditunjukkanpada Gambar 3.8. Sedang dengan kamera ini, orang yangdifoto cukup berfose selama 30 menit agar gambarnya dapatterekam pada pelat tembaga.Sumber : http://www.mediahistory.comGambar 3.8. Kamera Daguerre
88Fisika SMA/MA XGambar 3.11Proses pembentukan bayangan padamata dan kameraPada tahun 1888, ilmuwan Amerika, George Eastmanberhasil memproduksi kamera populer yang memiliki saturol film yang dapat digunakan untuk mengambil 100 foto.Perkembangan saat ini, kamera dibedakan menjadi kameradengan film dan kamera tanpa film (kamera digital) sepertiditunjukkan pada Gambar 3.9.Kamera sederhana terdiri atas lensapositif dan atau celah yang dapatberubah, rana yang dapat dibuka untukwaktu yang singkat dan dapatbervariasi, kotak kedap cahaya, dan filmseperti ditunjukkan pada Gambar 3.10.Prinsip kerja kamera ini hampirsama dengan mata. Ada perbedaanpokok antara mata dan kamera. Padamata jarak fokusnya dapat berubahdengan mengatur ketegangan otot siliariagar bayangan terbentuk di retina. Padakamera letak bayangan dapat diatur dengan memariasi jarakantara lensa dengan film agar bayangan terbentuk pada filmtersebut. Proses pembentukan bayangan pada mata dankamera ditunjukkan pada Gambar 3.11.Gambar 3.10Kamera sederhanaSumber : www. digitalfunstuff.comGambar 3.9.a. Kamera dengan film, b. Kamera digital(a)(b)
89Fisika SMA/MA XPanjang fokus lensa kamera adalah 60 mm dan kamera ini diatur untukmemotret benda yang jauh. Hitunglah jarak lensa dan film agar bayanganterbentuk pada film tersebut.Penyelesaian:Sesuai dengan sifat lensa untuk benda yang berada di suatu tempat yangjauh tak berhingga maka bayangan akan terbentuk pada panjang fokus lensatersebut, sehingga filmya harus berada pada titik fokus lensa tersebut ataufilm harus berjarak 60 mm dari posisi lensa.Panjang fokus suatu lensa kamera adalah 80 mm dan kamera ini diatur untukmemotret benda yang jauh. Jika kita ingin menggunakan kamera ini untukmemotret benda yang jaraknya 2 m dari kamera, maka tentukan jarak lensadan film agar bayangan tetap terbentuk pada film tersebut.Penyelesaian:Dengan menggunakan persaman (3.1) yaitu:scJadi, lensa dan film harus dibuat 83,3 mm agar bayangan terbentuk padafilm.Contoh Soal 1Contoh Soal 24. MikroskopDalam laboratorium biologi atau farmasi kita seringmelihat banyak orang melihat hal-hal yang sangat kecil, sepertisel darah, hewan bersel satu, amuba, mata serangga dansebagainya. Hal-hal yang kecil-kecil ini tidak akan tampak
90Fisika SMA/MA XSumber : www.khoahoc.comGambar 3.14. Virus AIDS dilihat dengan mikroskopelektronjika hanya dilihat dengan mata biasa.Alat untuk melihat benda-benda yangsangat kecil ini pada jarak yang sangatdekat ini disebut mikroskop. Contohsebuah mikroskop ditunjukkan padaGambar 3.12.Pada tahun 1590, pembuat lensaasal Belanda yaitu Zacharias Janssenberhasil membuat mikroskop pertamayang berupa tabung sederhana denganlensa cembung di tiap ujungnya. Padatahun 1650, ilmuwan asal BelandaAntoni van Leeuwenhoek berhasilmembuat mikroskop dengan perbesaran250 kali. Dia berhasil melihat benda-benda yang sangat kecil, seperti seldarah, hewan bersel satu, amuba, mataserangga dan susunan sel daun denganmikroskop ini. Dengan adanya penemu-an mikroskop ini ilmuwan-ilmuwanbiologi berhasil melihat dan menyelidiki bagaimana bakterimenyerang tubuh manusia dan menyebabkan manusiaterserang penyakit. Bidang mikrobiologi berkembang denganpesat setelah ditemukan mikroskop.Mikroskop cahaya yaitu mikroskop yang menggunakancahaya untuk membentuk bayangan dari benda yang akandilihat. Mikroskop cahaya ini mempunyai perbesaran 1.000 -2.000. Sedang mikroskop elektron mempunyai perbesaran lebihdari 1.000.000 kali sehingga mampu melihat virus AIDS sepertiditunjukkan pada Gambar 3.14.Sumber : www.mercatio.comGambar 3.12Contoh sebuah mikroskop
91Fisika SMA/MA XMikroskop majemuk adalah salah satu contoh dari suatumikroskop yang telah ada seperti ditunjukkan pada Gambar3.15.Gambar 3.15. Sketsa mikroskop majemuk yang terdiri atas dua lensa positifLensa yang berada terdekat dengan benda disebut lensaobjektif, sedang lensa yang berada terdekat dengan matadisebut lensa mata atau lensa okuler. Lensa objektif membentukbayangan benda yang sejati, diperbesar dan terbalik (lihatGambar 3.15). Lensa mata digunakan sebagai kaca pembesarsederhana untuk melihat bayangan yang dibentuk olehobyektifnya. Posisi lensa mata ditentukan sehingga bayanganyang dibentuk oleh lensa obyektifnya jatuh di titik fokuspertama dari lensa mata.Jarak antara titik fokus kedua lensa objektif dan titik fokuspertama lensa mata disebut panjang tabung L. Panjang tabungdibuat tetap. Benda yang akan dilihat ditempatkan di luartitik fokus lensa objektif sehingga bayangan yang dibentukoleh lensa objektif tersebut akan diperbesar dan berada dititik fokus pertama lensa mata berjarak L + fo dari lensa objektif,dengan fo adalah panjang fokus lensa objektif. Perbesaranyang ditimbulkan oleh lensa objektif adalah:.... (3.4)Perbesaran sudut lensa mata adalah:.... (3.5)
92Fisika SMA/MA Xdengan:Xnp= titik-dekat orang yang menggunakan mikroskoptersebutfe= adalah panjang fokus lensa mataKekuatan perbesaran mikroskop majemuk adalah hasil kaliperbesaran yang dibentuk oleh lensa obyektif dan perbesaranyang dibentuk oleh lensa mata:.... (3.6)Contoh Soal 1Sebuah mikroskop terdiri atas sebuah lensa obyektif yang memilikipanjang fokus 1,4 cm dan lensa mata yang memiliki panjang fokus 2,0 cm.kedua lensa ini terpisah sejauh 20 cm. Hitunglah kekuatan perbesaranmikroskop ini jika titik-dekat orang yang menggunakan adalah 25 cm.Penyelesaian:Panjang tabung mikroskop ini adalah:20 cm 2 cm 1,4 cm = 16,6 cm. Kekuatan perbesaran mikroskop ini dapatdigunakan rumus pada persamaan (3.6) dengan L = 16,6 cm, fo = 1,4 cm, fe =2,0 cm, dan Xnp = 25 cm:(tanda negatif menunjukkan bayangan terbalik).Contoh SoalSebuah mikroskop terdiri atas sebuah lensa objektif dan lensa mata yangmemiliki panjang fokus 2,0 cm. Kedua lensa ini terpisah sejauh 20 cm.Diketahui titik-dekat orang yang menggunakan adalah 25 cm. Hitunglahdaya lensa objektif tersebut agar diperoleh kekuatan perbesaran mikroskopini adalah 200 kali dan bayangan terbalik.
93Fisika SMA/MA XPenyelesaian:Dengan persamaan (3.6) diperoleh hubungan antara perbesaranmikroskop dengan panjang fokus lensa objektif:Dengan menggunakan persamaan (3.2) diperoleh kekuatan lensa objektif:5. TeleskopTeleskop (teropong) digunakanuntuk melihat benda-benda besar yangletaknya jauh. Fungsi teleskop untukmembawa bayangan benda yangterbentuk lebih dekat sehingga tampakbenda lebih besar. Pada tahun 1608,HansLippershey ilmuwan Belandaberhasil membuat teleskop. Pada tahum1611, seorang ilmuwan Italy, Galileoberhasil membuat teropong denganperbesaran sampai dengan 30 kali.Galileo adalah orang pertama yang menggunakan teleskopuntuk mengamati benda-benda langit. Dia berhasil mengamatiadanya pegunungan di Bulan dan bulan-bulan yangmengitari planet Yupiter. Teleskop ini lebih sering digunakanuntuk mengamati benda-benda langit sehingga sering disebutteleskop astronomis. Contoh diagram sketsa teleskopastronomisditunjukkan pada Gambar 3.16.KeingintahuanCobalah kalian mengamati benda-benda yang kecil yang tak dapat diamatidengan mata biasa (jamur pada tempe, bakteri dan lain-lain) denganmikroskop. Dapatkah kamu menentukan ukuran yang sebenarnya daribenda-benda yang kalian amati tersebut. Konsultasikan dengan guru kalian!Gambar. 3. 16. Diagram sketsa teleskop astronomis(Tipler, 1991)obyektifToToycfofeTomata
94Fisika SMA/MA XTeleskop ini terdiri atas dua lensa positif. Lensa positif yangdekat dengan benda disebut lensa objektif, yang berfungsiuntuk membentuk bayangan dari benda sejati dan terbalik.Lensa yang dekat dengan mata disebut lensa mata atau lensaokuler yang berfungsi sebagai kaca pembesar sederhana untukmelihat bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif. Letakbenda sangat jauh sehingga bayangan yang dibentuk olehlensa objektif berada pada titik fokus lensa tersebut, dan jarakbayangan sama dengan panjang fokus lensa tersebut.Kekuatan perbesaran teleskop M dengan perbandingandengan:Te= Sudut yang dibentuk oleh bayangan akhir sebagaimanatampak oleh lensa mata,T0= Sudut yang dibentuk benda apabila benda tersebutdilihat langsung oleh mata telanjang.Dengan menggunakan pendekatan untuk sudut kecil yaitutan T = Tmaka dari gambar (3.16) diperoleh bahwa :`.... (3.7)(tanda - diambil agar jika yc negatif maka Topositif). Sudut Tepada Gambar (3.16) adalah sudut yang dibentuk olehbayangan akhir yaitu sebesar:.... (3.8)sehingga kekuatan perbesaran teleskop adalah:.... (3.9)dengan:fe= jarak fokus lensa mata atau okuler, danfo= jarak fokus lensa objektif.
95Fisika SMA/MA XDalam pengembangan selanjutnya, para ilmuwan berhasilmengganti lensa objektif suatu teleskop dengan sebuah cermincekung besar yang berfungsi sebagai pemantul cahaya.Teleskop ini disebut teleskop pantul. Teleskop pantul terdiri atassatu cermin cekung besar, satu cermin datar kecil dan satulensa cembung untuk mengamati benda, seperti ditunjukkanpada Gambar 3. 17.Gambar 3. 17.Diagram sinar teleskop pantul untuk pengamatan benda langitPada tahun 1990, NASA mengenal-kan teleskop pantul untuk mengamatibenda-benda langit. Teleskop ini dikenalsebagai teleskop (teropong)Hubble.Contoh teropong Hubble ditunjukkanpada Gambar 3.18.Suatu teropong sering digunakanjuga pada kapal selam untuk mengintaimusuh disebut periskop.Sumber : www.spacetekcope.comGambar 3.18Teropong Hubble yang diandalkan paraastronom untuk mengamati benda-benda langit
96Fisika SMA/MA XSuatu teleskop mempunyai lensa objektif dengan panjang fokusnya 25 m.Jika panjang fokus lensa mata 10 cm maka hitunglah kekuatan perbesaranteleskop ini.Penyelesaian:Perbesaran teleskop M dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.9),yaitu:Jadi perbesaran teleskop tersebut adalah 250 kali dan tanda negatifmenunjukkan bayangan terbalik.Contoh Soal 1Contoh Soal 2Suatu teleskop mempunyai lensa objektif dengan kekuatan daya 0,05 D(dioptri). Jika panjang fokus lensa mata 10 cm maka hitunglah kekuatan perbesar-an teleskop ini.Penyelesaian:Daya lensa objektif P = 0,005 dioptri jadi jarak fokus lensa objektif tersebutPerbesaran teleskop M dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3.9),yaitu:Hal yang perlu diperhatikan dalam hal teleskop astronomis adalah kekuatanpengumpulan cahayanya bukan pada kekuatan perbesaran teleskop. Hal inidisebabkan semakin besar objektifnya maka akan semakin terang bayangan-nya.
97Fisika SMA/MA XKerjakan soal-soal di bawah ini dan diskusikan dengan guru.Perhatikan penggalan cerita di bawah ini!Damar adalah siswa salah satu SMA Negeri di Yogyakarta. Damar saatulang tahun ke-17 diberi hadiah oleh orang tuanya sebuah kamera. Seharisebelum ulang tahunnya dia diajak oleh ayahnya pergi ke toko kamera diJalan Solo, Yogyakarta. Damar diminta memilih sendiri kamera yangdiinginkan. Damar kebingungan untuk memilih kamera tersebut karena ada2 jenis kamera yaitu kamera dengan film biasa dan kamera digital.1. Tolong bantulah Damar dengan cara kamu jelaskan prinsip kerja kameradengan film biasa dan kamera digital tersebut di atas!2. Pada kamera digital ada istilah memorinya 2 MPixel, 3 MPixel, dst. Apaartinya jika memorinya makin besar?3. Apa ada perbedaan cara kerja antara kamera digital dan kamera yangada pada sebuah hand phone?B. Penerapan Alat-Alat Optik Dalam Kehidupan Sehari-Hari1. Penerapan Alat OptikMataOrang dapat melihat segalaindahan di dunia ini dengan mengguna-kan alat optik mata. Penggunaan alatoptik mata untuk melihat sesuatuditunjukkan pada Gambar 3.19.Life Skills : Kecakapan AkademikKalian telah mempelajari teleskop. Lakukan sesuatu dengan memanfaatkanpemahaman tentang teleskop tersebut guna memberikan fasilitas kepadamasyarakat luas, misalnya pengamatan aktivitas gunung Merapi. Ciptakanproduk (sejenis teleskop) untuk mereka! Berkonsultasilah kepada guru kalian!Life Skills : Kecakapan SosialGambar 3.19Orang menggunakan mata untuk melihatSumber: www.sabah-gov.my
98Fisika SMA/MA X2. Penerapan Alat Optik KameraDalam kehidupan sehari-hari, kitasering menjumpai orang mengabadikansuatu peristiwa dengan cara mengambilgambar peristiwa tersebut. Pengambilangambar dilakukan dengan alat optikkamera. Kamera yang digunakan untukmengambil gambar bisa kamera denganfilm atau kamera tanpa film (digital).Penggunaan kamera untuk mengambilgambar ditunjukkan pada Gambar 3. 20.3. Penerapan Alat Optik Lup(Kaca Pembesar) dalamKehidupan Sehari-hariDalam kehidupan sehari-hari, kitasering melihat orang sedang memper-baiki komputer dengan menggunakan alat optik lup (kacapembesar) untuk melihat komponen elektronik yang kecil-kecilitu. Alat ini sering digunakan untuk melihat tulisan ataugambar yang kecil. Penggunaan lup (kaca pembesar)ditunjukkan pada Gambar 3.21.Sumber : www.fondguiden.comGambar 3.21Penggunaan lup (kaca pembesar) untuk melihat tulisan yang kecilSumber : www.ant.no.jpgGambar 3.20Orang memotret dengan menggunakankamera
99Fisika SMA/MA X4. Penerapan Alat Optik MikroskopPada penelitian dalam bidang biologi, farmasi, medis,dansebagainya, sering digunakan mikroskop untuk mengamatibenda-benda yang tidak mungkin dapat dilihat dengan matatelanjang. Contoh penggunaan alat optik mikroskop untukmelihat benda-benda kecil ditunjukkan pada Gambar 3.22.5. Penerapan Alat Optik TeleskopDalam kehidupan sehari-hari, kita sering melihat orangyang berekreasi membawa teleskop (teropong). Alat ini seringdigunakan untuk melihat pemandangan yang jauh agartampak lebih dekat. Penggunaan teleskop untuk melihatbenda-benda yang jauh di permukaan bumi ditunjukkan padaGambar 3.23.Sumber : www.jphpk.gov.myGambar 3.23Penggunaan teleskop untuk melihat benda-benda yang jauh.Sumber : www.vdgh.deGambar 3.22Penggunaan alat optik mikroskop untuk melihat benda-benda kecil
100Fisika SMA/MA X1. Alat optik adalah alat bantu peng-lihatan yang berguna untuk meng-amati benda-benda yang tidak jelasdilihat oleh mata.2. Alat optik antara lain mata, kamera,lup, mikroskop dan teleskop.3. Mata terdiri atas iris, pupil, kornea,otot siliari, lensa, retina dan sarafoptik.4. Iris berfungsi memberi warna padamata.5. Pupil adalah celah lingkaran yanglebarnya diatur oleh iris danberguna untuk mengatur cahayayang masuk ke mata.6. Jumlah cahaya yang memasukimata dikendalikan oleh iris.Kerjakan soal di bawah ini dan diskusikan dengan guru!Jika kamu pergi dengan pesawat udara maka semua tas yang kamu bawaharus dicek isinya oleh petugas yaitu dengan cara di kamera sinar X.Bagaimana prinsip kerja kamera yang digunakan di bandara sehingga kitatahu apa isi barang bawaan penumpang pesawat udara?RingkasanLife Skills : Kecakapan PersonalWawasan KontekstualKita sering mendengar orang yang mengalami kecelakaan mengalami patahtulang rusuknya. Kamera seperti apa yang digunakan untuk mengetahuitulang mana yang patah yang ada di dalam tubuh kita? Diskusikan denganguru kalian!Jika kita lihat foto bumi kita oleh satelit maka pikirkan kamera seperti apayang digunakan untuk memotret bumi yang kita tempati ini!Diskusikan dengan guru kalian!Kewirausahaan : Inovatif
101Fisika SMA/MA X7. Retina adalah lapisan serat sarafyang mengandung struktur indra-cahaya yang sangat halus danmemancarkan informasi yangditerima saraf optik dan dikirim keotak.8. Akomodasi adalah proses perubah-an kelengkungan lensa mata.9. Titik dekat adalah jarak terdekat(posisi benda di depan mata)dimana lensa memfokuskan cahayayang masuk tetap jatuh di retina.10. Rabun dekat adalah keadaandimana kemampuan otot siliariterlalu kuat dan berakibat lensamata terlalu cembung, sehinggabayangan yang terbentuk jatuh didepan retina.11. Penderita rabun dekat dapat diatasidengan memasang lensa positif didepan matanya sehingga bayangantetap jatuh di retina.12. Rabun jauh adalah keadaan dimanakemampuan otot siliari untukmengatur kelengkungan lensa matakurang dan berakibat lensa matakurang cembung sehingga bayang-an yang terbentuk jatuh di belakangretina.13. Penderita rabun jauh dapat diatasidengan memasang lensa negatif didepan matanya sehingga bayangantetap jatuh di retina.14. Hubungan posisi benda, bayanganyang terbentu dan panjang fokussuatu lensa tipis adalah:.15. Kemampuan suatu lensa positifuntuk mengumpulkan cahaya ataukemampuan lensa negatif untukmenyebarkan cahaya dinyatakandengan istilah kekuatan lensa (P)yaitu: .16. Lup adalah alat optik yang hanyamempunyai satu lensa.17. Lup digunakan untuk melihatbenda yang kecil agar tampak lebihbesar.18. Pembesaran sudut atau kekuatanpembesaran M lup adalah:19. Kamera adalah alat yang diguna-kan untuk merekam gambar.20. Kamera terdiri atas kamera denganmenggunakan film dan tidakmenggunakan film.21. Mikroskop adalah alat untukmelihat benda-benda yang sangatkecil pada jarak yang sangat dekat.22. Lensa objektif adalah lensa yangberada terdekat dengan benda.23. Lensa okuler adalah lensa yangberada terdekat dengan mata.24. Teleskop adalah alat optik yangdigunakan untuk melihat benda-benda besar yang letaknya sangatjauh.25. Perbesaran teleskop M dapatdihitung dengan persamaan:
102Fisika SMA/MA XKerjakan di buku tugas kalian!A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat denganmemberi tanda silang (X) pada huruf a, b, c, d, atau e!1. Penderita miopi menggunakan kacamata -2 D agarpenglihatannya menjadi normal. Apabila orang tersebuttanpa kacamata, titik jauhnya sebesar ....a. 50 cmd. 125 cmb. 75 cme. 150 cmc. 100 cm2. Mata normal berakomodasi maksimum mengamatipreparat yang berjarak 1,1 sentimeter di bawah lensaobyektif pada suatu mikroskop. Apabila lensa objektif danlensa okuler mikroskop masing-masing berkekuatan 100dioptri, panjang dan perbesaran mikroskop adalah ....a. 15 cm dan 62,5 kalib. 14,5 cm dan 72,5 kalic. 14 cm dan 75 kalid. 13,7 cm dan 80 kalie. 13 cm dan 85 kali3. Teropong bintang mempunyai lensa objektif dan okulermasing-masing berkekuatan D dan 10 D. Apabilapengamatan tanpa akomodasi dan akomodasimaksimum, maka perbesaran yang diperoleh masing-masing sebesar ....a. 10 kali dan 15 kalib. 15 kali dan 20 kalic. 20 kali dan 25 kalid. 20 kali dan 28 kalie. 26 kali dan 32 kali4. Apabila dua lensa masing-masing mempunyai jarakfokus 20 sentimeter dan -5 sentimeter, kuat lensa gabung-an sebesar ....a. -15 dioptrid. 10 dioptrib. -10 dioptrie. 15 dioptric. -5 dioptriUji Kompetensi
103Fisika SMA/MA X5. Sebuah lensa cembung mempunyai jarak fokus 25 cm.Kekuatan lensanya adalah ....a. dioptrid. 4 dioptrib. dioptrie. 25 dioptric. 2 dioptri6. Seseorang dengan mata miopi bertitik jauh 2 meter, dapatmelihat dengan normal bila memakai kacamata dengankekuatan ....a. -2 dioptrid. 2 dioptrib. dioptrie. 4 dioptric. dioptri7. Titik dekat seseorang 2 meter. Kuat kacamata baca yangdiperlukan adalah ....a. dioptrid. 2,0 dioptrib. dioptrie. 3,5 dioptric. dioptri8. Seseorang mempunyai titik dekat 100 cm di muka mata.Jika orang tersebut ingin melihat benda yang jaraknya25 cm dengan terang, maka harus ditolong dengankacamata yang jarak fokusnya ....a. -66 cmd. +33cmb. -33 cme. +66 cmc. +30 cm9. Jarak benda bagi lup 4 dioptri, tidak dapat sejauh ....a. 4 cmd. 28 cmb. 14 cme. 30 cmc. 18 cm10. Sebuah lup dengan jarak fokus 5 cm dipakai untukmelihat benda dengan mata normal tak berakomodasi,maka perbesarannya adalah ....a. kalid. 25 kalib. 1 kalie. 30 kalic. 5 kali
104Fisika SMA/MA XB. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat danjelas!1. Sebuah gedung yang tingginya 20 m. Pada foto hanya2 cm saja. Pada jarak berapa gedung ini diambilgambarnya jika digunakan alat pemotret dengan lensayang jarak fokusnya 5 cm?2. Sebuah lup yang fokusnya 6 cm digunakan untukmengamati sebuah benda dengan mata berakomodasisekuat-kuatnya. Jarak titik dekatnya adalah 25 cm.Hitunglah jarak benda dari lup dan hitung pulalahperbesarannya!3. Dua lensa yang jarak titik apinya masing-masing 1 cmdan 5 cm disusun membentuk mikroskop majemuk. Jikasebuah benda diletakkan 1,1 cm di depan lensa yangpertama dan mata berakomodasi maksimum, makahitunglah jarak kedua lensa tersebut!4. Panjang fokus lensa objektif dan okuler sebuah mikroskopberturut-turut adalah 10 cm dan 5 cm. Jika untuk matatak berakomodasi jarak antara lensa objektif dan okuleradalah 35 cm, maka tentukanlah perbesaran totalmikroskop!5. Sebuah mikroskop mempunyai panjang tabung 21,4 cm,fokus objektif 4 mm, fokus okuler 5 cm. Untuk mendapatkanbayangan yang jelas dengan mata tanpa akomodasiterhadap objektif tentukanlah jarak benda tersebut!RefleksiSetelah mempelajari materi bab ini, seharusnya kalian memahami tentang:1. bagian-bagian mata dan fungsinya serta prinsip kerjanya;2. bagian-bagian kamera dan fungsinya serta prinsip kerjanya;3. bagian-bagian lup dan fungsinya serta prinsip kerjanya;4. bagian-bagian teleskop dan fungsinya serta prinsip kerjanya;5. bagian-bagian mikroskop dan fungsinya serta prinsip kerjanya; dan6. contoh penerapan alat-alat optik tersebut dalam kehidupan sehari-hari.Apabila ada bagian-bagian yang belum kalian pahami, pelajarilah kembalisebelum melanjutkan pada bab berikutnya.