Cara Kerja Alat-alat Optik

Alat optik adalah alat yang digunakan untuk memanipulasi atau memproses cahaya sehingga dapat membantu kita melihat objek lebih jelas atau memperbesar gambar. Cara Kerja Alat-alat Optik

Baca juga: Alat-alat Optik: Mata dan Kaca Mata

Ada beberapa alat-alat optik yang paling umum diketahui dan digunakan, berikut beberapa penjelasan alat-alat optik.

Cara Kerja Alat-alat Optik

Berikut Cara Kerja Alat-alat Optik, yaitu:

1. Lup atau Kaca Pembesar

Lup adalah alat optik yang hanya mempunyai satu lensa. Lup digunakan untuk melihat benda yang kecil agar tampak lebih besar. Lup ini sering digunakan oleh tukang servis arloji, tukang servis barang elektronik, dan sebagainya. Prinsip kerja lup dapat dijelaskan pada Gambar 3.4. dan Gambar 3.5.

Jika suatu benda  yang tingginya y berada pada titik fokus suatu lensa maka bayangan terbentuk di retina, seperti ditunjukkan pada gambar 3.6.

Suatu lensa cembung dengan panjang fokusnya f  (f < Xnp), diletakkan di depan mata dan digunakan untuk melihat 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, dan
f = jarak fokus lensa.

2. Kamera

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melihat banyak orang memotret atau mengabadikan suatu kejadian-kejadian tertentu dengan cara memotret atau mengambil gambar-gambar tertentu, misalnya gambar orang, pemandangan, dan sebagainya. Alat yang digunakan untuk memotret disebut kamera.

Pada tahun 1826, seorang penemu kamera dari Perancis  Joseph Niepce berhasil membuat kamera nyata yang pertama. Kamera ini terdiri dari kotak kayu dengan sebuah lensa di depannya dan berhasil membuat gambar permanen pertama pada sebuat pelat logam.

Orang yang difoto dengan kamera ini harus berfose selama 8 jam agar gambarnya dapat terekam pada
pelat logam. Ilmuwan Perancis, Louis J. Mande Daguerre berhasil mengembangkan proses tersebut di atas dan berhasil membuat kamera praktis yang pertama, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Sedang dengan kamera ini, orang yang difoto cukup berfose selama 30 menit agar gambarnya dapat terekam pada pelat tembaga.

Pada tahun 1888, ilmuwan Amerika, George Eastman berhasil memproduksi kamera populer yang memiliki satu rol film yang dapat digunakan untuk mengambil 100 foto. Perkembangan saat ini, kamera dibedakan menjadi kamera dengan film dan kamera tanpa film (kamera digital) seperti ditunjukkan pada Gambar 3.9

Kamera sederhana terdiri atas  lensa positif dan atau celah yang dapat berubah,  rana yang dapat dibuka untuk waktu yang singkat dan dapat bervariasi,  kotak kedap cahaya, dan film seperti ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Prinsip kerja kamera ini hampir sama dengan mata. Ada perbedaan pokok antara mata dan kamera. Pada mata jarak fokusnya dapat berubah dengan mengatur ketegangan otot siliari agar bayangan terbentuk di retina. Pada kamera letak bayangan dapat diatur dengan memariasi jarak antara lensa dengan  film  agar bayangan terbentuk pada film tersebut. Proses pembentukan bayangan pada mata dan kamera ditunjukkan pada Gambar 3.11.

3. Mikroskop

Dalam laboratorium biologi atau farmasi kita sering melihat banyak orang melihat hal-hal yang sangat kecil, seperti sel darah, hewan bersel satu, amuba, mata serangga dan sebagainya. Hal-hal yang kecil-kecil ini tidak akan tampak jika hanya dilihat dengan mata biasa.

Alat untuk melihat benda-benda yang sangat kecil ini pada jarak yang sangat dekat ini disebut mikroskop. Contoh sebuah mikroskop ditunjukkan pada Gambar 3.12.

Pada tahun 1590, pembuat lensa asal Belanda yaitu Zacharias Janssen berhasil membuat mikroskop pertama yang berupa tabung sederhana dengan lensa cembung di tiap ujungnya. Pada tahun 1650, ilmuwan asal Belanda Antoni van Leeuwenhoek  berhasil membuat mikroskop dengan perbesaran
250 kali. Dia berhasil melihat benda-benda yang sangat kecil, seperti sel darah, hewan bersel satu, amuba, mata serangga dan susunan sel daun dengan mikroskop ini. Dengan adanya penemuan mikroskop ini  ilmuwan-ilmuwan biologi berhasil melihat dan menyelidiki bagaimana bakteri menyerang tubuh manusia dan menyebabkan manusia terserang penyakit. Bidang mikrobiologi berkembang dengan pesat setelah ditemukan mikroskop.

Mikroskop cahaya yaitu mikroskop yang menggunakan cahaya untuk membentuk bayangan dari benda yang akan dilihat. Mikroskop cahaya ini mempunyai perbesaran 1.000 -2.000. Sedang mikroskop elektron mempunyai perbesaran lebih dari 1.000.000 kali sehingga mampu melihat virus AIDS seperti ditunjukkan pada Gambar 3.14.

Mikroskop majemuk adalah salah satu contoh dari suatu mikroskop yang telah ada seperti ditunjukkan pada Gambar 3.15.

Lensa yang berada terdekat dengan benda disebut  lensa objektif, sedang lensa yang berada  terdekat dengan mata disebut lensa mata atau lensa okuler. Lensa objektif membentuk bayangan benda yang sejati, diperbesar dan terbalik (lihat Gambar 3.15). Lensa mata digunakan sebagai kaca pembesar sederhana untuk melihat bayangan yang dibentuk oleh obyektifnya. Posisi lensa mata ditentukan sehingga bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektifnya  jatuh di titik fokus pertama dari lensa mata.

Jarak antara titik fokus kedua lensa objektif dan titik fokus pertama lensa mata disebut panjang tabung L. Panjang tabung dibuat tetap. Benda yang akan dilihat ditempatkan di luar titik fokus lensa objektif sehingga bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif tersebut  akan diperbesar dan berada di
titik fokus pertama lensa mata berjarak L + fo dari lensa objektif, dengan  fo adalah panjang fokus lensa objektif. Perbesaran yang ditimbulkan oleh lensa objektif adalah:

 ……..(3.4)

Perbesaran sudut lensa mata adalah:

 …………..(3.5)

dengan:
Xnp = titik-dekat orang yang menggunakan mikroskop tersebut
fe = adalah panjang fokus lensa mata

Kekuatan perbesaran mikroskop majemuk adalah hasil kali perbesaran yang dibentuk oleh lensa obyektif  dan perbesaran yang dibentuk oleh lensa mata:

 ……………..(3.6)

4. Teleskop

Teleskop (teropong) digunakan untuk melihat benda-benda besar yang letaknya jauh. Fungsi teleskop untuk membawa bayangan benda yang terbentuk lebih dekat sehingga tampak benda lebih besar.
Pada tahun 1608, Hans  Lippershey ilmuwan Belanda berhasil membuat teleskop. Pada tahum 1611, seorang ilmuwan Italy, Galileo berhasil membuat teropong dengan perbesaran sampai dengan 30 kali.
Galileo adalah orang pertama yang menggunakan teleskop untuk mengamati benda-benda langit. Dia berhasil mengamati adanya pegunungan di Bulan dan bulan-bulan yang mengitari planet Yupiter. Teleskop ini lebih sering digunakan untuk mengamati benda-benda langit sehingga sering disebut teleskop astronomis. Contoh diagram sketsa teleskop astronomis ditunjukkan pada Gambar 3.16.

Teleskop ini terdiri atas dua lensa positif. Lensa positif yang dekat dengan benda disebut  lensa objektif, yang berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda sejati dan terbalik. Lensa yang dekat dengan mata disebut lensa mata atau  lensa okuler yang berfungsi sebagai kaca pembesar sederhana untuk melihat bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif.  Letak benda sangat jauh sehingga bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif berada pada titik fokus lensa tersebut, dan jarak bayangan sama dengan panjang fokus lensa tersebut.

Kekuatan perbesaran teleskop M dengan perbandingan

M = θe/θ₀

dengan:
θe = Sudut yang dibentuk oleh bayangan akhir sebagaimana tampak oleh lensa mata,
θ₀ = Sudut yang dibentuk benda apabila benda tersebut dilihat langsung oleh mata telanjang.

Dengan menggunakan pendekatan untuk sudut kecil yaitu tan θ =  θ maka dari gambar (3.16) diperoleh bahwa :

………….(3.7)

(tanda – diambil agar jika y’ negatif maka θ₀ positif). Sudut θe pada Gambar (3.16) adalah sudut yang dibentuk oleh bayangan akhir yaitu sebesar:

………….(3.8)

sehingga kekuatan perbesaran teleskop adalah:

………….(3.9)

dengan:
fe = jarak fokus lensa mata atau okuler, dan
fo = jarak fokus lensa objektif.

Dalam pengembangan selanjutnya, para ilmuwan berhasil mengganti lensa objektif suatu teleskop dengan sebuah cermin cekung besar yang berfungsi sebagai pemantul cahaya. Teleskop ini disebut teleskop pantul. Teleskop pantul terdiri atas satu cermin cekung besar, satu cermin datar kecil dan satu lensa cembung untuk mengamati benda, seperti ditunjukkan pada Gambar  3. 17.

Pada tahun 1990, NASA mengenalkan teleskop pantul untuk mengamati benda-benda langit. Teleskop ini dikenal sebagai  teleskop (teropong)  Hubble. Contoh teropong Hubble ditunjukkan
pada Gambar 3.18.

Suatu teropong sering digunakan juga pada kapal selam untuk mengintai musuh disebut  periskop.

Demikian artikel tentang Cara Kerja Alat-alat Optik. Semoga bermanfaat!

Refrensi:

(Fisika SMA Kelas X, Karyono, Dwi Satya Palupi, Suharyanto, 2009 Hal.84-95)