Jenis Optik Geometri Beserta dengan Contoh Soal

Optik geometri adalah suatu pendekatan dengan mempelajari ilmu optika dengan panjang gelombang yang jauh lebih kecil ukurannya jika dibandingkan dengan dimensi peralatan yang dapat dipelajari pada energi foto yang jauh lebih rendah jika dibandingkan dengan sensitivitas peralatan.

Dalam melakukan sistem optika dengan menggunakan pendekatan optika geometri parameter seperti panjangnya gelombang dan karakteristik foton yang tidak perlu di bahas. Berikut jenis optik geometrik.

Cahaya

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merambat tegak lurus dengan arah perambatan. cahaya sendiri terbagi menjadi 2 yaitu :

1. Pemantulan cahaya

Pemantulan cahaya adalah pembalikan arah rambat gelombang cahaya setelah melewati bidang pantul. Jenis pemantulan cahaya ada dua, yaitu :

• Pemantulan teratur

Pemantula teratur disebabkan sinar melewati bidang pantul dengan permukaan yang rata sehingga dipantulkan dengan arah teratur.

• Pemantulan baur

Pemantulan baur merupakan pemantulan yang terjadi akibat sinar melewati bidang pantul dengan permukaan yang tidak teratur, sehingga sinar dipantulkan ke segala arah.

2. Pembiasan cahaya

Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambat cahaya dari suatu medium menuju medium lain.

• Hukum pembiasan menurut Snellius

Dirumuskan :

n₂/n₁=sin i/sin r=v₁/v₂=λ₁/λ₂ dan f₁=f₂

Keterangan :

i = sudut datang

r = sudut bias

n = indeks bias

v = kecepatan cahaya

λ = panjang gelombang

f = frekuensi (hz)

• sudut kritis (i_k)

Sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan sudut bias 90^o.

sin i_k = n₁/n₂ n₁>n₂

Mata

Mata adalah alat optik yang mempunyai sistem komplek. Bagian-bagian mata :

Alat-alat optik

Alat-alat optik adalah alat-alat yang menggunakan bahan lensa atau cermin yang bersifat cahaya yang dapat dipantulakn dan juga dibiaskan, cahaya tersebut digunakan untuk melihat.

Kamera

Kamera adalah alat yang berguna untuk mendokumentasikan peristiwa secara visual. Bagian-bagian dari kamera adalah :

• Penghubung lensa. Penghubung antara lensa dan kamera untuk settingan seperti aperture, autocokus, dan lain-lain.
• Cermin (Mirror). Berguna untuk mentransfer cahaya yang masuk pada lensa menuju pentaprisma. Usahakan debu jangan sampai masuk ke dalam bagian ini.
• Tombol untuk melepaskan lensa. Tombol untuk melepaskan lensa dengan cara ditekan kemudian putar lensa ke arah kanan.
• Flash. Flan bulit in pada kamera
• Focus assist beam. Tombol ketika kita akan mengambil gambar. Untuk auto fokus atau melihat settingan anda cukup menekan setengahnya.

Mikroskop

Mikroskop merupakan alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda yang berukuran sangat kecil.

• Panjang mikroskop

d = s_ob‘ + s_ok

Keterangan :

d = panjang mikroskop (cm)

s_ob‘ = jarak bayangan benda dari lensa objektif (cm)

s_ok = jarak benda dari lensa okuler (cm)

• Pembesaran mikroskop

Berakomodasi dengan rumus M = s_ob‘ /s_ob x (sn/f_ok + 1)

Tidak berakomodasi dengan rumus M = s_ob‘ /s_ob x (sn/f_ok)

Keterangan :

f_ok = panjang fokus okuler (cm)

M = perbesaran teropong

Teropong

Teropong atau teleskop merupakan alat optik yang digunakan untuk melihat objek-objek yang sangat jauh agar tampak lebih dekat dan jelas.

1. Teropong bias

• Teropong bintang ditentukan oleh :
  • Panjang teropong
    • Mata tidak berakomodasi d = f_ob + f_ok
    • Mata berakomodasi (s_ok‘ = s_n ) d = f_ob + s_ok
  • Perbesaran teropong
    • Mata tidak berakomodasi M = (f_ob/f_ok)
    • Mata berakomodasi s_ob‘ + s_n) M = (f_ob/s_ok) keterangan : f_ob = panjang fokus objektif (cm)

• Teropong bumi
  • Panjang teropong
    • Mata tidak berakomodasi d = f_ob + 4f_p + f_ok
    • Mata berakomodasi d = f_ob + 4f_p + s_ok
  • Perbesaran teropong
    • Mata tidak berakomodasi M = f_ob/f_ok
    • Mata berakomodasi M = f_ob/s_ok

2. Teropong pantul

Teropong pantul disebut dengan teropong karena objektif yang digunakan adalah cermin cekung besar yang digunakan untuk memantulkan cahaya.

Lup

Lup adalah kaca pembesar yang terdiri dari sebuah lensa cembung yang memiliki jarak fokus pendek.

• Perbesaran lup
  • Untuk mata tak berakomodasi M = 25/f
  • Untuk mata berakomodasi M=25/f + 1
  • Untuk mata berakomodasi pada jarak x

Cermin

Cermin adalah suatu benda dengan permukaan yang dapat memantulkan sebagian besar cahaya yang mengenainya.

1. Cermin datar

Banyaknya bayangan dari dua cermin datar diletakkan saling membentuk sudut

2. Cermin cekung

• Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus

• Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama

• Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik itu juga

• Hubungan jarak benda (s), jarak bayangan (s’), dan jarak fokus (f) di rumuskan :

1/f = 1/s + 1/s’

• Perbesaran : M = (s’/s) = (h’/h)

3. Cermin cembung

• Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama

• Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah dari titik fokus

• Sinar datang menuju titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik itu juga.

Hubungan jarak benda (s), jarak bayangan (s’), dan jarak fokus (f) dirumuskan :

1/f = 1/s + 1/s’

Perbesarannya : M = (s’/s) = (h’/h)

Lensa

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua buah bidang lengkung atau dibatasi dengan satu bidang lengkung dan satu bidang datar.

1. Lensa cekung

Lensa cekung terdapat tiga macam, yaitu :

• Lensa bikonkaf (cekung-cekung)
• Lensa plan-konkaf (cekung datar)
• Lensa konkaf-konveks (cekung cembung)

• Sinar datang sejajar sumbu utama diteruskan seolah-olah dari titik fokus lensa.

• Sinar datang menuju titik fokus lensa diteruskan sejajar sumbu utama

• Sinar datang sejajar melalui pusat lensa akan diteruskan pada pusat lensa tersebut

Hubungan jarak benda, jarak bayangan, dan jarak fokus dirumuskan :

1/f = 1/s + 1/s’ dengan perbesarannya : M = (s’/s) = (h’/h) dan kekuatan lensa P = 100/f

2. Lensa cembung

lensa cembung terdapat tiga macam, yaitu :

• Lensa plan konveks (cembung datar)
• Lensa konkaf-konveks (cembung cekung)
• Lensa plan-biokonveks (cembung-cembung)

• Sinar datang sejajar sumbu utama diteruskan menuju titik fokus lensa
• Sinar datang menuju titik fokus lensa diteruskan sejajar sumbu utama
• Sinar datang sejajar melalui pusat lensa akan diteruskan pada pusat lensa tersebut

Hubungan jarak benda, jarak bayangan, dan jarak fokus dirumuskan :

1/f = 1/s+ 1/s’ dengan pembesaran M = (s’/s) = (h’/h) dan kekuatan lensa : P = 100/f

Contoh soal

1. Seberkas sinar monokromatik dengan panjang gelombang 5×10^-7 mm. Jarak antara garis ganda yang berjarak 1mm. Jarak antara garis-garis terang pada pola interferensi yang terbentuk sejauh 2m adalah….

pembahasan :

λ = 5×10^-7 mm

L = 2m

d = 1mm= 10^-3m

Untuk menghitung jarak dua garis teang yang berdekatan, maka digunakan n=1 :

d∆p/L =nλ

(10^-3)∆p/2 = (5 x 10^-7)

∆p = 1×10^-3m = 1 mm

2. Sebuah mikroskop memiliki lensa objektif dan okuler berjarak 2cm dan 5cm. Digunakan oleh siswa bermata normal dengan mata tak berakomodasi sehingga menghasilkan perbesaran bayangan 50 kali, maka benda harus diletakkan di depan lensa objektif sejauh….

Pembahasan :

Sn=25 cm

f_ob = 2cm

f_ok = 5 cm

M = 50 kali

Perbesaran mikroskop saat mata tak berakomodasi :

M = s_{i ob}/s_{o ok} x (Sn/f_ok)

50 = s_{i ob}/s_{o ok} x (25/5)

50/5 = s_{i ob}/s_{o ok}

10 = s_{i ob}/s_{o ok} → s_{i ob} = 10 s_{o ob}

Jarak bayangan objektif :

s_{i ob} = s_{o ob}x f_ob/s_{o ob}– f_ob

10s_{o ob} = s_{o ob} x 2/s_{o ob} – 2

10 = 2/s_{o ob} – 2

10s_{o ob} – 20 = 2

10s_{o ob} = 22

s_{o ob} = 2,2 cm