Daftar isi
Ketika mempelajari ilmu fisika seringkali membahas mengenai alat optik? Lalu apa itu alat optik? Berikut pembahasannya.
Apa itu Alat Optik?
Optik merupakan salah satu bagian cabang fisika yang mempelajari perilaku dan sifat cahaya, termasuk interaksinya dengan materi dan konstruksi instrumen yang menggunakan atau mendeteksinya.
Optik biasanya menggambarkan perilaku cahaya tampak, ultraviolet, dan inframerah.
Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik, bentuk lain dari radiasi elektromagnetik seperti sinar-X, gelombang mikro, dan gelombang radio menunjukkan sifat yang serupa.
Sebagian besar fenomena optik dapat dipertanggungjawabkan dengan menggunakan deskripsi elektromagnetik cahaya klasik.
Deskripsi gelombang elektromagnetik lengkap dengan cahaya, bagaimanapun, seringkali sulit untuk diterapkan dalam praktek.
Optik praktis biasanya dilakukan dengan menggunakan model yang disederhanakan.
Yang paling umum dari ini, optik geometris, memperlakukan gelombang cahaya sebagai kumpulan sinar yang bergerak dalam garis lurus dan menekuk ketika mereka melewati atau memantul dari permukaan.
Optik fisik adalah model cahaya yang lebih komprehensif, yang mencakup efek gelombang seperti difraksi dan interferensi yang tidak dapat dijelaskan dalam optik geometris.
Secara historis, model cahaya berbasis sinar dikembangkan pertama kali, diikuti oleh model gelombang cahaya.
Kemajuan dalam teori elektromagnetik pada abad ke-19 mengarah pada penemuan bahwa gelombang cahaya sebenarnya adalah radiasi elektromagnetik.
Beberapa fenomena bergantung pada fakta bahwa cahaya memiliki sifat seperti gelombang dan partikel.
Penjelasan efek ini membutuhkan mekanika kuantum. Ketika mempertimbangkan sifat seperti partikel cahaya, cahaya dimodelkan sebagai kumpulan partikel yang disebut “foton“.
Optik kuantum berkaitan dengan penerapan mekanika kuantum ke sistem optik.
Ilmu optik relevan dengan dan dipelajari dalam banyak disiplin ilmu terkait termasuk astronomi, berbagai bidang teknik, fotografi, dan kedokteran (khususnya oftalmologi dan optometri).
Aplikasi praktis optik ditemukan dalam berbagai teknologi dan benda sehari-hari, termasuk cermin, lensa, teleskop, mikroskop, laser, dan serat optik.
Macam-macam Alat Optik
Alat optik ada 2 macam, yaitu alat optik alamiah dan alat optik buatan. Berikut dibahas macam-macam alat optik :
Alat Optik Alamiah
Mata berfungsi sebagai organ penglihatan. Mata bekerja dengan cara menerima, memfokuskan, dan menstransmisikan cahaya melalui lensa untuk menghasilkan bayangan objek yang dilihatnya.
Daya akomodasi mata yaitu kemampuan mata untuk mengubah kecembungan lensa mata baik menebal atau menipis supaya menghasilkan bayangan tepat pada retina.
Mata dapat melihat benda dengan jelas apabila benda berada dalam jangkauan penglihatan, yaitu antara titik dekat mata (PP=punctum proximum) dan titik jauh mata (PR=Punctum Remotum).
Titik dekat mata normal rata-rata adalah 25 cm dan titik terjauh mata normal adalah tidak terhingga
Alat Optik Buatan
1. Kamera
Kamera berfungsi menghasilkan foto. Persamaan kamera dengan mata antara lain yaitu menggunakan lensa cembung, celah diafragma berfungsi sama dengan iris, film, tempat film sama dengan bintik kuning pada mata.
Bayangan yang dihasilkan kamera bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil.
2. Lup
Lup berfungsi mengamati benda kecil agar tampak besar dan jelas dengan menggunakan lensa cembung.
Bayangan yang dihasilkan lup bersifat maya, tegak dan diperbesar. Pembesaran pada lup, dapat dirumuskan:
3. Mikroskop
Mikroskop berfungsi melihat benda-benda yang sangat kecil agar tampak lebih besar dan jelas.
Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung : lensa okuler (dekat mata) dan lensa objektif (dekat benda).
Fokus objektif lebih kecil dari fokus okuler. Lensa Objektif menghasilkan bayangan nyata terbalik, diperbesar.
Bayangan ini sekaligus manjadi benda bagi lensa okuler. Sifat Bayangan Akhir pada mikroskop adalah maya, terbalik dan diperbesar.
Persamaan dalam mikroskop sama dengan persamaan cembung karena lensa objektif dan okuler merupakan lensa cembung.
Sedangkan perbesaran mikroskop sama dengan perkalian dari perbesaran lensa objektif dan okuler.
Panjang mikroskop merupakan jumlah jarak bayangan lensa objektif dengan jarak benda lensa okuler.
4. Teropong
Teropong berfungsi mengamati benda-benda yang letaknya jauh agar tampak lebih dekat dan lebih jelas.
Teropong juga sering disebut teleskop. Teleskop pertama kali ditemukan oleh Galileo Galilei.
Teropong ada dua macam, yaitu teropong bintang dan teropong bumi.
- Teropong bintang
Digunakan untuk mengamati benda-benda angkasa, sedangkan teropong bumi digunakan untuk mengamati benda-benda di bumi yang letaknya jauh dari pengamat.
Teropong bintang sederhana terdiri atas dua buah lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa objektif dan lensa okuler.
Pengamatan benda-benda angkasa dengan menggunakan teropong bintang dilakukan dengan mata tidak berakomodasi.
Bayangan yang terbentuk pada teropong bintang bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil.
Perbesaran pada teropong bintang dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut.
- Teropong bumi
Sering disebut sebagai teropong yojana atau teropong medan. Teropong bumi terdiri atas tiga buah lensa cembung, yaitu lensa objektif, lensa okuler, dan lensa pembalik.
Bayangan yang terbentuk pada teropong bumi bersifat nyata, tegak, dan diperkecil.
Bayangan benda pada teropong bumi bersifat tegak karena adanya lensa pembalik yang berfungsi membalik bayangan dari lensa objektif.
Panjang teropong bumi dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
5. Periskop
Periskop berfungsi mengamati benda dalam jarak jauh atau berada dalam sudut tertentu.
Berupa tabung yang dilengkapi dengan cermin/prisma pada ujung-ujungnya.
Prisma ini akan memantulkan cahaya yang datar sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa sehingga membentuk sudut 45 derajat terhadap sumbu tabung.
Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator kapal di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati gerak-gerik yang terjadi di permukaan laut.
Ketika kita melihat ujung bawah, cahaya sejajar masuk lewat ujung atas mengenai cermin, oleh cermin akan dipantulkan membentuk sudut 45 derajat ke cermin bawah yang juga membentuk 45 derajat.
Sinar-sinar pantul sejajar tadi akan dipantulkan kembali ke mata yang melihat dari ujung bawah sehingga kamu dapat melihat benda-benda yang berada di ujung atas.
Prinsip kerja Periskop:
Cahaya dari benda akan masuk secara horizontal kemudian turun dan mengarah ke mata pengamat secara horizontal juga.
Bagian periskop yang berada diatas permukaan air haruslah tidak menarik perhatian atau mencolok.
Oleh karena itu, pipa periskop dibuat dengan bentuk panjang menyempit dan kecil .
Sebuah periskop terdiri atas dua buah lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa okuler, serta dua buah prisma siku-siku sama kaki.
Ketika seberkas cahaya mengenai lensa objektif, cahaya tersebut akan diteruskan menuju prisma siku-siku pertama.
Prisma siku-siku pertama akan memantulkan berkas cahaya tersebut menuju ke prisma siku-siku kedua.
Berkas cahaya yang menembus prisma siku-siku kedua akan diteruskan ke lensa okuler.
Contoh Soal dan Pembahasan
Soal 1
Seorang siswa (Sn = 25 cm) melakukan percobaan menggunakan mikroskop, dengan data seperti diagram berikut:
Perbesaran mikroskop adalah ….
a. 30 kali
b. 36 kali
c. 40 kali
d. 46 kali
e. 50 kali
Jawaban: A
Diketahui:
sn = 25 cm
fob = 1 cm
sob = 1,2 cm
fob = 5 cm
Ditanyakan: Perbesaran bayangan (M)?
Jawab:
Soal 2
Alat optik di bawah ini yang selalu menghasilkan bayangan maya, tegak dan diperkecil dari suatu benda nyata, adalah ….
a. cermin datar
b. cermin cekung
c. cermin cembung
d. lensa positif
e. lensa negatif
Jawaban: C
Sifat bayangan dari cermin cembung adalah maya, tegak dan diperkecil.