Alat Optik

Alat-alat optik adalah alat-alat yang menggunakan lensa dan/atau cermin untuk memanfaatkan sifat-sifat cahaya yaitu dapat dipantulkan dan dapat dibiaskan, cahaya tersebut digunakan untuk melihat.

Selain dari mata kita, alat-alat optik digunakan bersamaan dengan mata kita, bisa juga untuk membantu kita melihat ataupun membutuhkan mata kita untuk menggunakannya.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Gelombang Mekanik
Teori Relativitas

Macam-macam Alat Optik

Alat optik terdiri dari dua macam: alat optik alamiah dan alat optik buatan.

Alat optik alamiah tentu saja adalah mata kita, sedangkan alat optik buatan adalah alat-alat optik yang dibuat oleh manusia seperti kaca mata, kaca pembesar/lup, mikroskop, teropong, kamera, periskop, episkop, diaskop, dan masih banyak lagi.

1. Mata

Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ tubuh kita yang dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Perbedaan spektrum cahaya yang mampu ditangkap mata kita itulah yang menyebabkan kita dapat melihat warna. Tanpa cahaya, mata kita susah untuk melihat, kecuali pada mata binatang-binatang nokturnal yang memiliki struktur yang berbeda.

Mata berfungsi dengan cara menerima, memfokuskan, dan mentransmisikan cahaya melalui lensa mata yang menghasilkan bayangan objek yang kemudian ditangkap oleh retina mata. Bayangan objek yang ditangkap retina tersebut kemudian dikirmkan ke otak melalui saraf optik untuk kemudian diolah menjadi gambar yang mampu kita lihat secara nyata.

Perhatikan struktur anatomi mata di bawah ini untuk lebih jelasnya.

mata sebagai alat optik

2. Kacamata

Kacamata merupakan alat optik yang digunakan untuk membantu melihat pada orang yang memiliki cacat mata, baik itu rabun jauh, rabun dekat, ataupun mata silindris. Kacamata terdiri dari lensa cembung atau cekung (tergantung jenis cacat matanya), frame atau kerangka yang menyangga lensa.

kacamata

Kacamata berfungsi dengan cara mengatur bayangan agar jatuh tepat di retina, dengan cara menjauhkan titik jatuh bayangan pada penderita rabun jauh dan mendekatkan titik jatuh bayangan pada penderita rabun dekat.

titik jatuh bayangan pada lensa kacamata

Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa (kacamata) yang digunakan tergantung pada letak objek, jarak fokus lensa, dan kekuatan atau daya lensa.

Kekuatan atau daya lensa dirumuskan dengan:

P = \frac{1}{f}

di mana:

P = kekuatan atau daya lensa (dioptri)
f = jarak fokus lensa (m)

Untuk mencari jarak fokus lensa, kita bisa mendapatkannya dengan menggunakan rumus:

\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}

dimana,

s = jarak benda ke lensa (m)
s’ = jarak bayangan ke lensa (m)

Oleh karena itulah saat kita memeriksa matanya ke dokter mata, maka kita disuruh membaca rangkaian huruf-huruf di depan kita dengan jarak yang sudah ditentukan sehingga dokter dapat menentukan jarak fokus lensa untuk mengetahui besarnya daya lensa yang dibutuhkan.

3. Kamera

Kamera merupakan alat untuk menghasilkan foto. Cara kerja kamera hampir sama dengan cara kerja mata, yakni cahaya masuk difokuskan oleh lensa dan kemudian ditangkap oleh retina yang merupakan sensor pada kamera.

Rumus untuk mencari titik fokus pada lensa kamera sama seperti yang kita gunakan pada lensa (kacamata) diatas.

Pada gambar di bawah ini merupakan cara kerja kamera modern yang kita pakai. Terdapat sistem lensa yang terdiri lebih dari satu lensa dan sensor yang dipakai adalah sensor digital.

alat optik kamera

4. Mikroskop

Mikroskop merupakan alat optik yang digunakan untuk melihat objek-objek yang sangat kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata. Cara kerja mikroskop adalah dengan memperbesar bayangan sehingga tampak lebih besar dan jelas.

Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung, yakni lensa okuler dan lensa objektif. Perbesaran pada mikroskop sama dengan perkalian antara pembesaran pada lensa okuler dengan pembesaran pada lensa objektif.

macam macam alat optik mikroskop

Perbesaran total mikroskop dapat dirumuskan dengan:

M = M_{ob} \times M_{ok}

di mana:

Mob = perbesaran lensa objektif
Mok = perbesaran lensa okuler

Untuk perbesaran lensa objektif, dapat dihitung dengan rumus:

M_{ob} = \frac{s'_{ob}}{s_{ob}}

Untuk perbesaran lensa okuler dengan pengamatan tanpa akomodasi, kita bisa menghitungnya dengan rumus:

M_{ok} = \frac{s_n}{f_{ok}}

Sedangkan, untuk perbesaran lensa okuler dengan mata berakomodasi maksimum:

M_{ok} = \frac{s_n}{f_{ok}} + 1

Dengan menjumlahkan jarak bayangan dari lensa objektif ke lensa objektif dan lensa objektif ke lensa okuler, kita dapat mengetahui panjang mikroskop yang dituliskan dengan:

d = s'_{ob} + s'_{ok}

5. Teropong/Teleskop

Teropong merupakan alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang jaraknya jauh dari pengamat sehingga tampak lebih dekat dan lebih jelas. Galileo L. Galilei merupakan penemu teleskop, atau yang saat ini kita kenal sebagai teropong.

Teropong terdiri dari dua macam: teropong bintang untuk melihat benda-benda angkasa, dan teropong bumi untuk mengamati benda-benda di bumi yang jaraknya jauh dari pengamat. Komponen alat optik pada teropong secara umum dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

komponen alat optik teropong

Teropong bintang saat ini sudah jauh berbeda dengan yang terdahulu. Teropong bintang saat ini menggunakan cermin pantulan untuk memperjelas objek.

Untuk perbesaran teropong pada saat mata tidak berakomodasi dapat dihitung dengan rumus:

M = \frac{f_{ob}}{f_{ok}}

Sedangkan, untuk perbesaran teropong dengan mata berakomodasi maksimum:

M = \frac{f_{ob}}{s_{ok}}

6. Kaca Pembesar

Kaca pembesar merupakan alat optik yang sangat sederhana, terdiri dari satu lensa cembung yang berfungsi untuk mengamati benda kecil agar terlihat lebih besar dan jelas.

Rumus untuk mencari pembesaran pada kaca pembesar baik untuk mata tanpa akomodasi maupun untuk mata berakomodasi maksimum sama dengan rumus pada lensa okuler mikroskop.

Contoh Soal Alat Optik dan Pembahasan

Contoh Soal 1

Berapa pembesaran mikroskop jika lensa okulernya memiliki pembesaran 10x, dan lensa objektifnya memiliki pembesaran 4x?

a) 14x
b) 24x
c) 40x
d) 44x

Pembahasan:

Jawaban yang benar adalah C.

Pembesaran pada mikroskop merupakan perkalian kedua lensanya, maka:

M = M_{ob} \times M_{ok}

M = 10 \times 4

M = 40

Contoh Soal 2

Setelah pengukuran di dokter mata, kamu menderita rabuyn dekat dan hanya dapat melihat dengan jelas dari jarak 40 cm dimana normalnya adalah 25 cm. Berapa kekuatan lensa yang harus kamu pakai agar fungsi mata kembali normal?

a) 1
b) 1,5
c) 2
d) 2,5

Pembahasan:

s = 25 cm
s’ = -40 cm

(tanda negatif menunjukkan bayangan bersifat maya di depan lensa)

Untuk menghitung titik fokusnya, kita dapat mencarinya dengan:

\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}

\frac{1}{f} = \frac{1}{25} - \frac{1}{40} = \frac{1,5}{100}

1,5 f = 100

f = 66,67 cm = 0.667m

Maka, kita dapat mengetahui kekuatan lensa yang dibutuhkan sebesar:

P = \frac{1}{f}

P = \frac{1}{0,154}

P = 1,5

Jadi, kamu perlu memakai kacamata dengan kekuatan 1,5 (plus 1,5).

Jawaban yang benar adalah B.

Kontributor: Ibadurrahman