OPTIK: Kuat Lensa dan Alat-alat Optik

KUAT LENSA DAN ALAT-ALAT OPTIK

(sumber)

Disusun oleh:

Kelompok 6 / Pendidikan Fisika 5B

Gita Verawati

Rhodiatussholihah

Rosita Nur Azmi

Kekuatan Lensa

Daya Lensa adalah kekuatan lensa dalam memfokuskan lensa. Daya lensa berkaitan dengan sifat konvergen (mengumpulkan berkas sinar) dan divergen (menyebarkan sinar) suatu lensa. Untuk Lensa positif, semakin kecil jarak fokus, semakin kuat kemampuan lensa itu untuk mengumpulkan berkas sinar. Untuk lensa negatif, semakin kecil jarak fokus semakin kuat kemampuan lensa itu untuk menyebarkan berkas sinar. Oleh karena itu kuat lensa didefinisikan sebagai kebalikan dari jarak fokus. Rumus kekuatan lensa (power lens):

dengan satuan P= 1/meter = Dioptri

Untuk menambah kekuatan lensa kita dapat gunakan lensa gabungan dengan sumbu utama dan bidang batas kedua lensa saling berhimpit satu sama lain. Dari penggabungan lensa ini maka akan didapatkan fokus gabungan atau daya lensa gabungan.

Suatu lensa gabungan merupakan gabungan dari dua atau lebih lensa dengan sumbu utamanya berhimpit dan disusun berdekatan satu sama lain sehingga tidak ada jarak antara lensa yang satu dengan lensa yang lain (d = 0).

                                          

Persamaan lensa gabungan dirumuskan sebagai berikut.

dan daya lensa sebagai berikut.

Berlaku ketentuan untuk lensa positif (lensa cembung), jarak fokus (f) bertanda plus, sedangkan untuk lensa negatif (lensa cekung), jarak fokus bertanda minus.

Sumber

ALAT OPTIK

Alat optik adalah alat yang berupa benda bening yang digunakan untuk menghasilkan bayangan melalui pemantulan atau pembiasan cahaya. Ada banyak macam alat optik, di antaranya seperti mata, karmera, lup, mikroskop, dan teleskop.

1.  MATA

Mata berbentuk hampir bulat dengan diameter 2,5 cm. Agar mata tidak mudah luka, mata dibungkus oleh suatu cangkang (sclera) berwarna putih yang keras. Bagian depan mata sedikit lebih lengkung dibandingkan dengan bagian belakangnya.  Bagian depan ini dibungkus selaput kuat  transparan yang cukup tebal. Selaput ini disebut kornea. Indeks bias kornea sekitar 1,376. Di belakang kornea terdapat semacam cairan yang dinamakan aqueus humour. Cairan ini mempunyai indeks bias hampir sama dengan indeks bias air, yaitu 1,33 dan berfungsi sebagai pencuci mata. Di belakang cairan ini terdapat lensa mata. Di belakang lensa terdapat cairan getah bening (Vitreourus humour) yang memiliki indeks bias 1,336. Cairan bertindak sebagai pemberi zat-zat makanan untuk sel-sel mata. Ketika memasuki mata melalui kornea, cahaya akan mengalami beberapa proses pembiasan sebelum bayangan di permukaan belakang mata yang dinamakan retina. Permukaan retina dilapisi oleh lapisan yang terdiri dari jutaan sel-sel yang dinamakan sel-sel batang dan sel-se kerucut. Di daerah retina, ada bagian yang hanya terdiri dari sel-sel kerucut saja, daerah ini dinamakan fovea. Cahaya yang tiba di retina dapat merubah sistem sel-sel ini dan merangsangnya untuk mengirimkan sinyal-sinyal listrik tertentu ke otak memalui sistem saraf optik. Di muka lensa mata terdapat iris. Warna-warna pada iris menentukn warna pada mata, apakah biru, cokelat, hijau, atau kelabu. Iris bertugas mengatur banyak sedkitnya cahaya yang masuk mata. Ini dilakukan dengan mengubah ukuran pupil/biji mata atau lubang tempat cahaya masuk. Di tempat gelap atau intensitas cahaya masuk mata sedikit, pupil akan membesar sehingga banyak cahaya yang masuk. Sedangkan di tempat yang sangat terang, pupil mengecil untuk mengurangi jumlah sinar yang masuk sehingga mata tidak silau. Pembuluh-pembuluh darah (koroid) pada mata berguna utuk memberi makanan pada sel-sel di retina. Sedangkan otot-otot siliar berguna untuk daya akomodasi mata.

Fokus lensa mata kita dapat berubah-ubah sehingga di manapun benda diletakan bayangannya akan selalu terbentuk di retina (mata normal). Fokus mata kita dapat berubah-ubah karena lensa mata kita elatis. Kemampuan mata kita utuk mengubah fokusnya disebut akomodasi. Akomodasi ini dilakukan oleh otot-otot siliar dan sendi pengikat atau perekat. Pada keadaan normal otot-otot siliar berada dalam keadaan rileks, namun sendi pengikat dalam keadaan tegang.  Bentuk lensa agak datar karena lensa tertarik. Pada keadaan ini, sina-sinar yang datang dari tempat jauh (tak hingga) akan dibiaskan ke retina. Mata yang berada pada keadaan ini disebut mata yang ttidak berakomodasi. Ketika otot-otot siliar menegang, mata disebut mata yang berakomodasi.

Berikut ini adalah beberapa penyakit pada mata:

a.  Miopi (rabun jauh/mata dekat). Penderita miopi memiliki mata yang tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas karena daya akomodasinya terlalu lemah. Pada penderita miopi, bayangan benda jatuh di depan retina. Cacat mata miopi dapat dibantu dengan cara menggunakan kacamata lensa positif (cembung).

b.  Hipermetropi (rabun dekat/mata jauh). Penderita hipermetropi memiliki mata yang tidak dapat melihat benda-benda pada jarak dekat. Karena daya akomodasi yang lemah, bayangan benda jatuh di belakang retina. Cacat mata hipermetropi dapat dibantu dengan menggunakan kacamata lensa negatif (cekung).

c.  Presbiopi (mata tua). Presbiopi adalah cacat mata yang timbul akibat daya akomodasi mata berkurang. Faktor pertambahan usia sehingga letak titik dekat dan titik jauh mata bergeser. Penderita presbiopi dapat dibantu dengan menggunakan kacamata berlensa rangkap (lensa positif dan negatif sekaligus).

d.  Astigmatisma. Astigmatisma adalah cacat mata yang disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferis (irisan bola), melainkan melengkung pada satu bidang dari bidang yang lain (berbentuk silinder). Penderita astigmatisma dapat dibantu dengan menggunakan kacamata berlensa silindris.

2.  MIKROSKOP

           Untuk melihat benda-benda yang sangat kecil atau renik tidak cukup hanya dengan lup saja. Untuk itu dalam penelitiannya Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723) menemukan sebuah alat yang dapat digunakan untuk mengamati benda-benda renik yang disebut dengan mikroskop.

           Sebuah mikroskop terdiri atas susunan dua buah lensa cembung. Lensa cembung yang dekat dengan denda yang diamati disebut dengan lensa obyektif, sedangkan lensa yang dekat dengan mata disebut dengan lensa okuler. Jarak fokus lensa okuler dibuat lebih besar daripada lensa obyektifnya.

           Bagaimanakah cara kerja mikroskop? Ketika melakukan pengamatang dengan menggunakan mikroskop maka benda harus diletakkan di antara f_ob dan 2f_ob  (f_ob <s_ob<f_ob). Bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif selanjutnya dipandang sebagai benda okuler dan terletak antara titik optik lensa okuler O dan fokus okuler f_ok

Sifat bayangan akhir pada mikroskop adalah:

a.    maya,

b.    terbalik,

c.    diperbesar,

d.   di ruang IV okuler atau tak terhingga

         

           Sebuah mikroskop selalu memiliki jarak fokus okuler  (f_ok) yang lebih besar dari pada jarak fokus obyektif ( f_ob)

           Perhatikan diagram pembiasan cahaya pada mikroskop sebagai berikut.

Semua benda yang diamati pada mikroskop terletak di ruang II lensa obyektif yaitu untuk membentuk bayangan di ruang III lensa obyektif setelah dibiaskan oleh lensa obyektif. Bayangan ini dianggap benda oleh lensa okuler dan terletak di ruang I lensa okuler. Akhirnya bayangan akhir terbentuk di ruang IV lensa okuler setelah mengalami pembiasan lensa okuler.

           Perbesaran lensa obyektif adalah perbesaran linier lensa positif  yang besarnya dinyatakan sebagai

dengan

h’_ob      : tinggi bayangan obyektif        h_ob : tinggi benda obyektif

s’_ob       : jarak bayangan obyektif         s_ob : jarak benda obyektif

M_ob      : perbesaran lensa obyektif

           Perbesaran lensa okuler mikroskop (M_ok) sama seperti perbesaran lup. perbesaran totalnya adalah

           Sedangkan untuk jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler mikroskop adalah d yang besarnya sebagai berikut.

Untuk mata berakomodasi maksimum

Bayangan hasil pembiasan lensa obyektif  terletak di antara titik fokus lensa okuler dengan titik pusat lensa okuler, sehingga  s’_ok < f_ok.

Untuk mata tak berakomodasi 

Bayangan hasil pembiasan lensa obyektif  tepat terletak di titik fokus lensa okuler sehingga  s’_ok = f_ok           

 dan  s’ ok = tak terhingga.

4. Teropong atau Teleskop

Teleskop atau alat untuk mengamati benda-benda yang jauh biasanya terdiri  dari :

a.    Sebuah lensa (+), sebagai lensa okuler , yaitu lensa yang dekat dengan mata.

b.   Sebuah lensa (+), sebagai lensa obyektif, yaitu lensa yang menghadap obyek.

c.    Ciri teleskop :  f_ob  > f_0k.

Teropong Bintang

Teropong bintang mempergunakan dua lensa cembung / positif yaitu  lensa obyektif dan lensa okuler. Benda yang diamati terletak jauh tak terhingga, sehingga bayangan jatuh pada fokus obyektif. Titik fokus obyektif berimpit dengan titik fokus okuler. Jarak fokus obyektif lebih besar  dari jarak fokus okuler.

 Mata tak berakomodasi

Bintang, sebagai benda terletak jauh tak terhingga s_0b= ~ bayangan dari lensa  obyektif di f_ob. Titik fokus okuler berimpit dengan fokus obyektif. Bayangan  dari obyektif sebagi benda pada lensa okuler.

Jadi s_ok = f_ob   dan s_ob = f_ob   dan    

        s_ok = f_ok   serta  s^’_ok= ~

Rumus perbesaran bayangan adalah sebagai berikut.

Panjang teleskop = jarak antara obyektif dan okuler

Perhatikan diagram berikut ini.

Sifat bayangan akhir pada teropong bintang untuk mata tidak berakomodasi  adalah:

a.    maya,

b.   terbalik,

c.   diperbesar,

d.   di  tak terhingga  (~)

Mata berakomodasi

Benda pada jarak jauh sekali  s_0b= ~ , sehingga bayangan lensa obyektif terletak pada titik fokus obyektif sehingga  s_{0b =} f_0b.  Bayangan tersebut sebagai benda lensa okuler . Jadi benda lensa okuler di ruang I lensa okuler.  s_0k = di ruang I. Bayangan okuler di ruang IV lensa okuler  atau  s¹_0k= - PP. Rumus perbesaran bayangan adalah sebagai berikut.

Panjang teleskop = jarak antara obyektif dan okuler

Perhatikan diagram pembiasan cahaya berikut ini.

Sifat bayangan akhir pada teropong bintang untuk mata berakomodasi adalah:

a.    maya,

b.   terbalik,

c.    diperbesar,

d.   di  ruang IV okuler

DAFTAR PUSTAKA

Surya, Yohanes.2009.OPTIKA. Tangerang: PT Kandel.

Campbell, Neil A., dkk. 1997. Biology Concepts & Connections. Kanada : Benjamin Publishing Company.

Lewis, Ricki, dkk.2007. LIFE: sixth edition. USA: McGraw Hill.