ULIMORANGKIR

Sabtu, 05 Maret 2022

Alat – alat optik 1 kelas VIII SMP

Maret 05, 2022 FISIKA VIII No comments

Sekolah : SMP WR Supratman 2 Medan

Tahun Pelajaran : ……

Semester : II (Dua)

Kelas : VIII – SMP

Materi Ajar : Alat – alat optik

Hari/tanggal : ……

Waktu : 3 x 40 menit

ALAT – ALAT OPTIK

1. Pengertian Alat Optik

Alat optik adalah alat yang menggunakan lensa dan cermin

yang memanfaatkan sifat cahaya yang dapat dipantulkan dan

dibiaskan.

2. Jenis – Jenis Alat Optik

Alat optik ada 2 macam, yaitu : alat optik alamiah yaitu mata, dan alat optik buatan seperti kaca mata, kamera, lup/lensa pembesar, mikroskop, teleskop/teropong, periskop, episkop, diaskop, dan sebagainya.

2.1. MATA

Bagian-bagian Mata :

· Kornea, bagian terluar bola mata. Kornea merupakan

bagian lapisan tipis yang bening dan dapat tembus

cahaya.

· Aqueous Humor, cairan yang terdapat di belakang

kornea. Aqueous Humor berfungsi untuk membiaskan

cahaya yang masuk ke dalam mata.

· Lensa Mata, lensa yang terbuat dari bahan bening,

berserat, dan elastis. Berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan aqueus humor di depan lensa. Lensa mata berfungsi sebagai lensa cembung yaitu pembentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil.

· Iris, selaput di depan lensa mata yang membentuk celah

lingkaran. Iris berfungsi mengatur banyak sedikitnya

cahaya yang boleh masuk melalui pupil. Iris juga berfungsi

memberi warna pada mata.

· Pupil, celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi

untuk mengatur banyak tidaknya cahaya yang masuk ke

bola mata. Apabila cahaya yang masuk ke mata sangat

kuat, pupil akan menyempit. Sehingga cahaya yang masuk

ke bola mata lebih sedikit. Apabila cahaya yang masuk ke

mata redup, maka pupil akan melebar sehingga cahaya

yang masuk lebih banyak.

· Retina atau selaput jala, berfungsi sebagai layar penangkap

bayangan.

· Bintik kuning, bagian pada retina yang sangat peka

terhadap cahaya. Agar bayangan jelas, bayangan harus

terbentuk di retina tepat di bintik kuning.

· Saraf optik, saraf yang menghubungkan bintik kuning

dengan otak sehingga sinyal-sinyal bayangan dari bintik

kuning sampai ke otak. Selanjutnya otak akan

menerjemahkannya.

Daya akomodasi mata adalah 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

(punctum proximum/PP) dan titik jauh mata (Punctum

Remotum/PR). Titik dekat mata normal rata-rata adalah 25

cm. sedangkat titik terjauh mata normal adalah tidak

terhingga (~)

Cacat Mata

Cacat mata dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : Miopi ( rabun jauh), Hipermetropi (rabun dekat ) dan presbiopi ( mata Tua ).

2.2. KAMERA

Kamera (alat memotret) adalah alat untuk menghasilkan

foto. Kamera yang sederhana disebut kamera obskura. Persamaan kamera dengan mata antara lain : menggunakan lensa cembung, celah diafragma berfungsi sama dengan isir, film, tempat film sama dengan bintik kuning pada mata. Bayangan yang dihasilkan kamera bersifat Nyata, terbalik, dan diperkecil.

2.3. LUP

Lup adalah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa

cembung dan berfungsi mengamati benda kecil agar

tampak besar dan jelas. Bayangan yang dihasilkan lup

bersifat Maya, Tegak dan Diperbesar.

Pembesaran pada lup

Mata tak berakomodasi,

Mata berakomodasi (maksimum),

Dimana

S_n = jarak baca normal (25 cm)

f = titik fokus lensa (m)

M = perbesaran bayangan

2.4. MIKROSKOP

Mikroskop adalah alat optik untuk 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

obejektif 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 pada lensa cembung, karena lensa

objektif dan okuler merupakan lensa cembung.

Sedang perbesaran mikroskop sama dengan perkalian dari

perbesaran lensa objektif dan okuler.

Dimana

M = perbesaran mikroskop

M_ob = perbesaaran objektif

M_ok = perbesaran okuler

Panjang mikroskop merupakan jumlah jarak bayangan

lensa objektif dengan jarak benda lensa okuler.

Secara matematis panjang mikroskop dirumuskan

sebagai berikut :

Dimana

d = panjang tabung mikroskop (m)

S_ob’ = jarak bayangan lensa objektif (m)

S_ok = jarak benda ke lensa okuler (m)

Contoh : 1

Perbesaran mikroskop 20 kali. Jika perbesaran lensa okuler

4 kali, tentukan perbesaran lensa objektif ( M_ob ) !

Pembahasan :

M = 20 kali dan M_ok = 4 kali

M_ob = … ?

M = M_ob x M_ok

20 = M_ob x 4

M_ob = 5 kali

Contoh : 2

Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif dengan fokus

5 cm dan lensa okuler dengan fokus 8 cm. Jika benda

terletak pada jarak 8 cm dari lensa objektif dan panjang

mikroskop 18 cm, tentukan perbesaran mikroskop !

Pembahasan :

Dari soal di atas, tidak dijelaskan berakomodasi atau tidak

berakomodasi. Berarti kita asumsikan tidak berakomodasi

saja.

Maka s_ok = f_ok = 8 cm

Perbesaran oleh lensa objektif,

Perbesaran oleh lensa okuler,

Perbesaran mikroskop,

2.5. TELESKOP (TEROPONG)

Teropong adalah alat optik yang digunakan untuk

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.

a. Teropong bintang

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 Bintang, Mata Tidak Berakomodasi

Panjang teropong.

b. Teropong Bumi

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. Perhatikan proses pembentukan bayangan pada teropong bumi berikut ini.

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 :

2.6. PERISKOP

Periskop adalah alat optik yang berfungsi untuk mengamati

benda dalam jarak jauh atau berada dalam sudut tertentu.

Bentuknya sederhana, yaitu 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 sejajartadi akan dipantulkan kembali ke mata kita

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 yg 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.

Alat - alat optik 2 kelas VIII SMP

Maret 05, 2022 FISIKA VIII No comments

Sekolah : SMP WR Supratman 2 Medan

Tahun Pelajaran : ……

Semester : II (Dua)

Kelas : VIII – SMP

Materi Ajar : Alat – alat optik

Hari/tanggal : ……

Waktu : 2 x 40 menit

Contoh : 1

Jika lensa mata dianggap sferis bola dengan jarak permukaan depan lensa dengan retina 3 cm, hitunglah:

a. Kuat lensa mata normal ketika mata melihat benda yang jauh

sekali (mata tidak berakomodasi) dan ketika melihat benda

pada jarak 25 cm (mata berkomodasi maksimum).

b. Perubahan kekuatan lensa mata dari tidak berakomodasi sampai

berakomodasi maksimum.

Penyelesaian:

Diketahui:

s' = 3 cm = 0,03 m

s = ~

Ditanyakan: kuat lensa mata normal saat tidak berakomodasi dan saat berakomodasi maksimum serta perubah kekuatan lensa.

a. Kuat lensa mata normal

Pada saat mata tidak berakomodasi (s = ~)

Dengan demikian, daya lensa untuk mata tidak berakomodasi adalah sebagai berikut.

Pada saat mata berakomodasi (s = 25 cm)

Dengan demikian, daya lensa untuk mata berakomodasi adalah sebagai berikut.

Jadi, kuat mata normal pada saat tidak berakomodasi adalah 33,3 dioptri dan pada saat mata berakomodasi adalah 37,03 dioptri.

b. Perubahan kekuatan lensa

∆P = 33,3 – 37,03 = − 4 dioptri

Jadi, perubahan kekuatan lensa adalah − 4 dioptri

Contoh : 2

Seorang anak penderita rabun dekat mempunyai titik dekat 50 cm. Jika ingin membaca dengan jarak normal (25 cm), maka berapa kekuatan lensa kacamata yang harus dipakai ?

Penyelesaian:

Diketahui:

s = 25 cm

s’ = -50 cm (tanda negatif menunjukkan bayangan bersifat maya, di depan lensa)

Ditanyakan: P = …?

Jawab:

Kuat lensa,

Contoh : 3

Seseorang tidak dapat melihat benda jauh tak hingga dengan jelas. Kemudian dia memeriksakan diri ke dokter mata. Untuk mengatasi kelemahan itu dia diberi saran oleh dokternya untuk memakai kaca mata dengan kekuatan -1/3 dioptri. Berapakah titik jauh mata orang tersebut.

Penyelesaian:

s = ~

P = -1/3 D

s’ = -PR

Titik jauh s’ = - PR

Contoh : 4

Seorang kakek penderita presbiopi memiliki titik dekat 75 cm dan titik jauh 300 cm. Agar ia dapat melihat benda yang dekat (seperti mata normal) dan dapat melihat benda jauh, berapakah jarak fokus lensa bifokal dan kuat lensa kacamata yang harus digunakan kakek tersebut?

Penyelesaian :

Kacamata bifokal tersusun atas dua lensa bagian atas lensa negatif (cekung) agar dapat melihat jauh dan bagian bawah lensa positif (cembung) agar dapat membaca normal.

Untuk dapat melihat jauh, s = ~ dan s’ = -300 cm

Kuat lensa,

Untuk dapat melihat dekat, s = 25 dan s’ = -75 cm

Kuat lensa,

Jadi lensa bifokalnya, - 3 m dan 3/8 m serta kuat lensanya – 0,33 dioptri dan + 2,67 dioptri.

Contoh : 5

Surya tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang berjarak di bawah 40 cm. Ia ditawari temannya kacamata minus 1 dioptri. Seandainya anda adalah Surya, apakah anda akan menerima tawaran tersebut? Berapakah kekuatan kacamata yang harus dipakai Surya agar dapat melihat benda secara normal?

Penyelesaian:

Diketahui:

PP = s_n = 40 cm

Ditanyakan:

Kuat lensa kaca mata Surya, P = … ?

Kesimpulan :

Surya pastinya menolak menggunakan kaca mata temannya.

Contoh : 6

Daniel ingin membelikan kacamata untuk temannya yang hanya dapat melihat benda terjauh pada jarak 3 meter. Jenis kacamata apakah yang harus dibelinya?

Penyelesaian:

Diketahui:

mata miopi dengan PR = 3 m

Ditanyakan:

jenis kacamata yang sesuai

untuk menentukan kacamata yang sesuai, berarti kita menghitung kekuatan kacamata dengan rumus sebagai berikut:

Jadi, kacamata yang sesuai adalah kacamata negatif dengan kekuatan −1/3 dioptri.

Contoh : 7

Sebuah kamera memiliki titik api 80 mm, awalnya digunakan untuk mengambil gambar benda yang cukup jauh. Kemudian, kamera digunakan untuk mengambil gambar sebuah benda yang jaraknya 2 m dari lensa. Tentukan ke mana dan berapa jauh lensa kamera harus digeser.

Pembahasan :

Jawab:

f = 80 mm = 0,08 m

keadaan mula-mula s₁ = ~, maka :

keadaan akhir s₂ = 2 m, maka

Maka besar pergeseran lensa kamera adalah sebagai berikut.

d = s₂’ – s₁’

d = 0,0833 – 0,08

d = 0,0033 m

d = 3,3 mm

Oleh karena s₂’ > s₁’ maka d > 0, artinya lensa kamera harus digeser menjauhi film.

Contoh : 8

Jarak fokus lensa sebuah kamera adalah 50 mm. Kamera tersebut diatur untuk memfokuskan bayangan benda pada jauh tak terhingga. Berapa jauh lensa kamera harus digeser agar dapat memfokuskan bayangan benda yang terletak pada jarak 2,5 m?

Pembahasan :

Ketika digunakan untuk memfokuskan benda yang letaknya jauh di tak terhingga, bayangan benda tersebut akan tepat berada di titik fokus lensa. Dengan kata lain, s' = f = 50 mm. Ketika jarak benda ke lensa, s = 2,5 m = 2.500 mm, bayangannya adalah sebagai berikut.

Dengan demikian, lensa harus digeser sejauh

= 51,02 mm – 50 mm

= 1,02 mm.

Contoh : 9

Seorang tukang arloji bermata normal menggunakan lup yang berkekuatan 10 dioptri. Tentukanlah jarak benda ke lup dan perbesaran anguler lup jika mata tukang arloji berakomodasi maksimum.

Penyelesaian:

Diketahui:

s’ = −sn = −25 cm (mata normal)

P = 10 dioptri → f = 1/P = 1/10 = 0,1 m = 10 cm

Ditanyakan: s dan M untuk mata berakomodasi maksimum.

Menentukan jarak benda (s) ke lup

Untuk menentukan jarak bayangan benda atau s dari lup, maka kita gunakan persamaan yang berlaku pada lensa cembung, yaitu sebagai berikut.

Jadi jarak benda ke lup adalah 7 1/7 cm.

Menentukan perbesaran anguler lup

Perbesaran sudut lup untuk penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.

Jadi, perbesaran anguler lup untuk mata berakomodasi maksimum adalah 3,5 kali.

Contoh : 10

Sebuah lup berfokus 5 cm digunakan untuk mengamati benda yang panjangnya 4 mm. tentukanlah panjang bayangan benda apabila mata tidak berakomodasi.

Penyelesaian:

Diketahui:

s_n = 25 cm

f = 5 cm

h = 4 mm = 0,4 cm

Ditanyakan: h’ untuk mata tidak berakomodasi

Untuk menentukan panjang bayangan (h’), pertama kita hitung dahulu perbesaran anguler lup untuk mata tidak berakomodasi yaitu sebagai berikut.

Selanjutnya, panjang bayangan kita tentukan dengan menggunakan rumus perbesaran bayangan pada lensa cembung, yaitu sebagai berikut.

Jadi, panjang bayangan saat menggunakan lup untuk keadaan mata berakomodasi maksimum adalah 2 cm.

Contoh : 11

Seseorang mengamati sebuah benda dengan menggunakan lup berkekuatan 10 dioptri. Apabila titik dekat mata orang tersebut adalah 25 cm, berapakah perbesaran lup itu jika mata berakomodasi pada jarak 50 cm?

Penyelesaian:

Diketahui:

PP = 25 cm

P = 10 dioptri → 1/f = 10,

maka f = 0,1 m = 10 cm

x = 50 cm

Ditanyakan:

Manguler ketika mata berakomodasi pada jarak 50 cm.

Perbesaran anguler lup dihitung untuk mata berakomodasi pada jarak 50 cm dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.