Alat optik

43

Transcript of Alat optik

Page 1: Alat optik
Page 2: Alat optik

REVIEW MATERI OPTIK GEOMETRI

OPTIK GEOMETRI

Hukum Refleksi dan Refraksi

1. Sinar yang direfleksikan dan yang direfraksikan terletak pada satu bidang yang dibentuk oleh sinar datang dan normal bidang batas dititik datang

2. Untuk refleksi: sudut sinar datang terhadap normal bidang batas sama dengan sudut sinar pantul terhadap normal bidang batas.

3. Untuk refraksi: perbandingan sinus sudut datang terhadap sinus sudut bias sama dengan pernadingan indek bias meduim 2 terhadap medium 1.

n1

n2

β1 β2

β3

Page 3: Alat optik

PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA CERMIN

A. CERMIN DATAR

Karakteristik cermin datar:

1. Bayangan yang dibentuk identik dengan bendanya.

2. Jarak bayangan kecermin sama dengan jarak benda kecermin.

3. Terjadi pertukaran posisi kanan dan kiri.

Pertanyaaan :

Berapakah tinggi cermin datar vertikal agar orang yang tingginya 160 m dapat melihat seluruh tubuhnya ketika bercermin ?

Page 4: Alat optik

B. CERMIN SFERIS CEKUNG

1. Sinar datang paralel terhadap sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus.

Pembentukan bayangan dengan sinar-sinar istimewa :

2. Sinar datang melalui titik fokus cermin akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik tersebut.

I C

F

O

Page 5: Alat optik

B. CERMIN SFERIS CEMBUNG

1. Sinar datang paralel terhadap sumbu utama dipantulkan seolah-olah dari titik fokus.

Pembentukan bayangan dengan sinar-sinar istimewa :

2. Sinar datang melalui titik fokus cermin akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik tersebut.

IC

FO

Page 6: Alat optik

PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA LENSA

I

FO

F

A. LENSA CEMBUNG

Pembentukan bayangan dengan sinar-sinar istimewa :

1. Sinar datang paralel terhadap sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus.

2. Sinar datang melalui titik fokus cermin akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin tidak dibiaskan.

Pertanyaaan :

Coba sebutkan manfaat lensa cembung dalam kehidupan sehari-hari ?

Page 7: Alat optik

B. LENSA CEKUNG

Pembentukan bayangan dengan sinar-sinar istimewa :1. Sinar datang paralel terhadap

sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.

2. Sinar datang melalui titik fokus lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui pusat kelengkungan lensa dibiaskan melalui titik tersebut.

Pertanyaaan : Coba sebutkan manfaat lensa

cekung dalam kehidupan sehari-hari ?

IF

OF

Page 8: Alat optik

KONVENSI TANDA UNTUK PEMBIASAN

SO [ objek nyata ] untuk benda didepan

permukaan sisi datang+

[ objek nyata ] untuk benda didepan permukaan sisi datang

-

[ bayangan nyata ] untuk bayangan-bayangan depan sisi tranmisi

+

[ bayangan maya ] untuk bayangan-bayangan depan sisi datang

-

Si

Pusat kelengkungan dan fokus berada pada sisi tranmisi.

+

Jika pusat kelengkungan dan fokus berada pada sisi datang.

-

r.f

f1 f2

f1f2

Anggapan sinar datang dari arah kiri

Page 9: Alat optik

MATA

BAGIAN MATA DAN FUNGSINYA

scleraSaraf optik

Otot siliari

Pertanyaan

1. Jelaskan fungsi dari bagian mata pada gambar diatas ?

2. Mengapa mata dapat melihat benda berwarna warni ?

3. Bagian mata manakah yang selalu berubah ketika melihat benda yang jaraknya berbeda ?

Page 10: Alat optik

Lensa mata tanpa akomodasi Lensa mata berakomodasi

Jelaskan Bagaimana mata normal membentuk bayangan benda pada retina ?

Pertanyaan :

1. Jenis bayangan apakah yang dibentuk oleh lensa mata ?

2. Dalam usaha untuk melihat detail yang jauh, orang kadangkala menyempitikan matanya. Mengapa hal ini bisa membantu ?

3. Apakah bayangan yang dibentuk pada retina mata manusia tegak atau terbalik ? Bahas implikasi ini untuk persepsi kita mengenai benda.

MATA NORMAL

Page 11: Alat optik

Jangkauan penglihatan

PR PP

PR = ∞ PP = 25 cm

Mata normal

JANGKAUAN PENGLIHATAN

Titik dekat (PP) : Titik paling dekat kemata dimana suatu benda dapat diletakkan dan masih menghasilkan suatu bayangan tajam pada retina.

Titik jauh (PR) : Titik paling jauh benda dimana mata yang relaks dapat memfokuskan benda.

Bagaimana jangkaun penglihatan untuk orang bermata normal ?

Page 12: Alat optik

CACAT MATA RABUN JAUH

Seseorang mempunyai kacamata yang kekuatan lensanya -1 dioptri, apa artinya ?

PR = tertentu PP = 25 cm

Rabun jauh

Dimana letak bayangan bayangan benda ditak hingga untuk orang rabun jauh ?

Bagaimana solusi untuk orang yang cacat mata rabun jauh agar bisa melihat dengan normal ?

Pertanyaan

Page 13: Alat optik

CACAT MATA RABUN DEKAT

PR = ∞ PP > 25 cm

Rabun dekat

Dimana letak bayangan bayangan benda berhingga untuk orang rabun dekat ?

Bagaimana solusi untuk orang yang cacat mata rabun dekat agar bisa melihat dengan normal ?

Pertanyaan

Seseorang mempunyai kacamata yang kekuatan lensanya + 1 dioptri, apa artinya ?

Page 14: Alat optik

CACAT MATA PRESBIOPI

Apa penyebab terjadinya presbiopi ?

Dengan menggunakan kaca mata apa penderita presbiopi dapat ditolong ?

ASTIGMATISME

Apa penyebab terjadinya astigmatisme ?

Dengan menggunakan kaca mata apa penderita astigmatisme dapat ditolong ?

Apa penyebab terjadinya katarak ?

Bagaiamana penderita katarak dapat ditolong ?

Apa penyebab terjadinya glukoma ?

Bagaiamana penderita glukoma dapat ditolong ?

CACAT MATA GLUKOMA

CACAT MATA KATARAK

Page 15: Alat optik

Contoh soal no. 10.1 hal 7

Seorang penderita miopi hanya Seorang penderita miopi hanya dapat melihat benda paling jauh dapat melihat benda paling jauh 2 meter. Supaya orang ini dapat 2 meter. Supaya orang ini dapat melihat benda jauh seperti orang melihat benda jauh seperti orang bermata normal, tentukanlah bermata normal, tentukanlah kuat lensa kacamata yang harus kuat lensa kacamata yang harus digunakan oleh orang ini !digunakan oleh orang ini !

Jawab : Diketahui : -s’ = 2 m = 200 cm

s = ~

Ditanya : P kacamata = ???Pembahasan :

1 / s + 1 / s` = 1 / f

1 / ~ + 1 / -200 = 1 / f

f = -200 cm

P = 100 / f

P = 100 / -200

P = - 0,5 Dioptri

Cara Lain :

P = -100 / PR

= - 100 / 200

= - 0,5 D

Page 16: Alat optik

ContohContoh Soal 10.2 Soal 10.2

hal 8hal 8

Jawab : Diketahui : -s` = 50 cm

s = 25 cm

Ditanya : f kacamata = ?

Pembahasan : 1 / s + 1 / s` = 1 / f

1 / 25 + 1 / -50 = 1 / f

f = 50 cm

Cara Lain :

P = 4 – 100 / PP

P = 4 – 100 / 50

P = 4 – 2 = 2

f = 1 / P = 1 / 2 m = 50 cm

Seorang penderita hipermetropi Seorang penderita hipermetropi harus membaca koran dgn jarak harus membaca koran dgn jarak koran ke matanya paling dekat koran ke matanya paling dekat 50 cm. Agar ia dapat membaca 50 cm. Agar ia dapat membaca seperti orang bermata normal, seperti orang bermata normal, tentukanlah jarak fokus lensa tentukanlah jarak fokus lensa kacamata yang harus digunakan kacamata yang harus digunakan oleh orang ini !oleh orang ini !

Page 17: Alat optik

Latihan soal

Seorang wanita dapat melihat jelas hanya dengan mata kanannya saja ketika benda berada antara 40 cm dan 180 cm. berapa daya bifokal yang disarankan untuknya agar bisa melihat benda seperti mata normal ?

Titik jauh seorang berpenglihatan dekat adalah 4 m dan ia menggunakkan kacamata yang memungkinkan melihat benda jauh dengan jelas. Sebuah pohon dengan tinggi 3.16 m berada 12 m jauhnya dari orang itu.

a. Ketika ia melihat pohon dengan kacamata, berapakah jarak bayangan pohon ?

b. Berapa tinggi bayangan yang dibentuk oleh kacamata ?

Seorang yang berpenglihatan jauh dengan titik dekat 0.8 m dapat melihat benda pada jarak 25 cm dengan jelas menggunakan kacamata. Ketika ia melihat poster, kacamatanya membentuk bayangan 2.2 m dari matanya.

a. Berapa jarak poster sesungguhnya dan jika tinggi poster 0. 5 m berapa bayangan yg dibentuk kacamata ?

Page 18: Alat optik

Quis :

Mata rabun jauh memiliki titik dekat dan jauh masing-masing 12 cm dan 17 cm. berapa kekuatan lensa yang dibutuhkan untuk orang ini agar dapat melihat benda jauh dengan jelas dan kemudian berapa titik dekatnya ? Anggap lensa kacamata berada 2 cm dari mata.

Sam membeli kacamata + 3.2 D yang mengkoreksi penglihatannya dengan meletakkan titik dekatnya pada 25 cm. ( anggap ia memakai lensa 2 cm dari mata ).

a. Apakah sam rabun jauh atau rabun dekat ?

b. Hitung panjang fokus kacamata sam ?

c. Hitung titik dekat sam tanpa kacamata ?

d. Pam dengan mata normal titik dekatnya 25 cm, memakai kacamata sam. Hitung titik dekat pam dengan memakai kacamata tersebut ?

Catatan : persamaan lensa tipis adalah 1/ f = 1/ so + 1/ si

Page 19: Alat optik

KAMERAAlat optik yang digunakan untuk merekam suatu tempat, kejadian atau peristiwa.

BAGIAN KAMERA 1

23

4

51. Celah penglihat: untuk

melihat objek

2. Film: sebagai tempat terbentuknya bayanagan

3. Lensa: sebagai pemfokus bayangan di film

4. Diafragma: pengatur berkas sinar yang masuk

5. Shutter: sebagi pembuka dan penutup lensa

Page 20: Alat optik

PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA KAMERA

Pembentukan bayangan pada kamera mirip dengan pembentukan bayangan pada mata

Benda Yang Jauh

f

Catatan: fokus lensa dan bayangan berada pada titik yang sama

Page 21: Alat optik

Benda Yang Dekat

Catatan: fokus lensa dan bayangan berada pada titik yang berbeda. Bagimana membuat hal ini terjadi ?

f

o i

Pertanyaan: Bagimana cara mengatur akomodasi pada kamera ?

Coba sebutkan beberapa persamaan dan perbedaan prinsip kerja mata dengan kamera ?

Page 22: Alat optik

PERBESARAN BAYANGAN PADA KAMERA Perbesaran bayangan pada kamera sama seperti pada lensa biasa

Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

s

sM

Pengaturan Diafragma

Besar kecil ukuran diafragma suatu kamera dinyatakan dalam f-stop. Hal ini dilakukan untuk mengatur intensitas berkas sinar yang masuk kamera

Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

D

fstopf

Page 23: Alat optik

KACA PEMBESARApa kegunaan dari kaca pembesar (lup) ?

Lup merupakan mikroskop paling sederhana

Lensa apa yang digunakan untuk sebuah lup ?

β

25 cm

Bagaimana bayangan yang dibentuk oleh lensa mata dalam normal ?

Bagaimana bayangan yang dibentuk benda jika benda dilihat dengan bantuan lup dan diletakan pada fokus lensa lup ?

Page 24: Alat optik

f

β

Bagaimana bayangan yang dibentuk benda jika benda dilihat dengan bantuan lup diletakan diantara fokus lensa dan pusat optik gabungan lensa lup dengan lensa mata ?

f

β

25 cm

Page 25: Alat optik

Pertanyaan:

Apa yang terjadi jika benda diletakkan antara titik F dan 2F atau antara 2F dan tak hingga ? Dapatkah mata melihat bayangan ini? gambarkan pembentukan bayangannya

PERBESARAN SUDUT

Definisi: perbandingan ukuran bayangan diretina sebagaimana dilihat melalui lup terhadap bayangan sebagaimana dilihat mata dengan berakomodasi maksimum

s = sp

h β

Page 26: Alat optik

L = -s`+d

h β`

s

f

d-s`

h`

β

Keterangan: h = tinggi benda

h`= tinggi bayangan benda dibentuk oleh lup

s = jarak benda

-s`= jarak bayangan yang dibentuk oleh lup

f = fokus lensa positif

d = jarak mata ke lensa

Page 27: Alat optik

RUMUS PERBESARAN SUDUT PADA LUP

M

dsf

d

fdss p

11M

1. Mata Berakomodasi Maksimum

d-s`

sn

Bayangan yang dibentuk lensa harus berada dititik sn. Maka berlaku hubungan sn = -s`+d

Page 28: Alat optik

f

d

f

s p 1M

f

s p1M

dsf

d

fdss p

11M

Jadi kalau besarnya nilai d diabaikan maka diperoleh persamaan:

2. Mata Berakomodasi Pada Jarak x

Bayangan yang dibentuk lensa harus berada dititik x. Maka berlaku hubungan x = -s`+d

x

s

f

s pp M

xf

d

fxs p

11M

Page 29: Alat optik

d-s`

sR

3. Mata Tanpa BerakomodasiBayangan yang dibentuk lensa harus berada dititik jauh mata. Maka berlaku hubungan sR = -s`+d

Rumus perbesarnnya adalah

f

s

s

s p

R

p M

f

s pM

Untuk mata normal berlaku bahwa s =~

Page 30: Alat optik

MIKROSKOPMikroskop merupakan suatu alat optik untuk melihat benda-benda kecil dengan perbesaran yang lebih besar dari perbesaran lup

BAGIAN MIKROSKOP

Objektif Okuler

L

I II

L = Panjang mikroskop

I = Daerah benda lensa obejektif dan bayangan akhir terbentuk

II = Daerah benda lensa okuler dan bayangan lensa objektif maupun okhir terbentuk

Page 31: Alat optik

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH MIKROSKOP

Objektif Okuler

I1fokI2

o

Catatan: Benda harus diletakan antara fob dan 2fob.

Bayangan akhir oleh lensa okuler bersifat maya terbalik dan diperbesar

Untuk mata berakomodasi maksimum maka bayangan lensa okuler harus berada dititik dekat pengamat ( s`ok = -sn )

Untuk mata tak berakomodasi maka bayangan lensa okuler harus berada dititik jauh pengamat ( s`ok = -~ ) atau ( sok = fok )

Page 32: Alat optik

PERBESARAN BAYANGAN OLEH MIKROSKOP

Objektif Okuler

I1I2

o

sob s`ob

sok

s`ok

Perbesaran Objektif

Perbesaran yang dilakukan oleh lensa objektif. Penghitungan perbesaran sama seperti perbesaran lensa positif ( + )

ob

ob

s

sobM

Page 33: Alat optik

Perbesaran Okuler

Perbesaran yang dilakukan oleh lensa Okuler.Perbesaran yang yang terjadi sama seperti pada lup. Ada dua perbesaran yaitu untuk mata berakomodasi maksimum dan tanpa akomodasi.

Rumus umum perbesaran okuler yaitu

okokn fs

s11

okM

a. Mata berakomodasi maksimum ( -s`ok = sn )

b. Mata tanpa berakomodasi ( -s`ok = sR )

11

okn f

sokM

okn f

s1

okM

Page 34: Alat optik

Perbesaran Total Mikroskop

Perbesaran total mikroskop merupakan perkalian antara peerbesaran objektif dengan perbesaran okuler.

Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

okobt MMM

Panjang Mikroskop

Ob

jektif

Oku

ler

I2

o

s`

ob

sok

Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler pada mikroskop

Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

okob ss L

Page 35: Alat optik

TELESKOP ATAU TEROPONG

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

Ada dua jenis teropong atau teleskop yang dikenal saat ini yaitu :

1. Teropong bias yang terdiri dari beberapa lensa untuk membiaskan berkas sinar yang datang dari benda. Beberapa contoh yang termasuk teropong bias adalah:

Teropong bumi

Teropong prisma

Teropong panggung

Teropong bintang

2. Teropong patul yang terdiri dari beberapa cermin dan lensa sebagai pemantul dan pembias sinar datang.

Page 36: Alat optik

TEROPONG BUMI

Teropong bumi digunakan untuk melihat benda benda jauh dibumi.

Teropong bumi terdiri tiga lensa yaitu okuler, pembalik dan objektif.

Proses pembentukan bayangan pada teropong bumi adalah:

objektif

pembalik

okuler

fob 2fp2fp

sok

I1

I2

Page 37: Alat optik

Panjang teropong bumi merupakan jarak antara lensa objektif dengan lensa okuler.

Panjang Teropong Bumi

Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

dokob fsf 4L

TEROPONG PRISMA

Teropong prisma disebut juga sebagai teropong binokuler ( terdiri dari 2 prisma )

Teropong prisma merupakan variasi dari teropong bumi

Teropong prisma menggunakan prisma sebagai lensa pembalik

Page 38: Alat optik

Proses pembentukan bayangan pada teropong prisma adalah:

1

2

1

2

Catatan: prisma pertama membalikan bagian atas-bawah dan prisma kedua membalikan posisi kanan-kiri.

TEROPONG PANGGUNG Teropong panggung dibuat dengan tujuan

membuat bayangan tegak.

Page 39: Alat optik

Teropong panggung terdiri dari lensa okuler (-) dan lensa objektif (+)

Proses pembentukan bayangan pada teropong panggung adalah:

objektif okuler

fobfok

I

L

Panjang teropong adalah L = fob + fok

Perbesaran bayangan oleh teropong adalah:

ok

ob

f

f

M

Page 40: Alat optik

TEROPONG PANTUL Teropong pantul menggunakan cermin cekung

sebagai pemantul berkas sinar datang dari benda.

Keuntungan penggunaan cermin sebagai pemantul adalah: murah dan mudah didapat, tidak mengalami penguraian warna, dan mudah ditopang atau digantung pemasangannya dalam teropong.

Teropong pantul yang terkenal adalah teropong newton, cassegrain, dan gregorian.

a. Teropong Newton

Teropong newton menggunakan cermin cekung sebagai cermin objektif, cermin datar sebagai pemantul sinar dari cermin cekung dan lensa okuler sebagai lup.

Panjang lintasan cahaya sampai okuler adalah fob + fok

Page 41: Alat optik

Proses pembentukan bayangan pada teropong newton adalah:

Cerm

in objektif

Cermin datar

Lensa okuler

f cermin objektif

Perbesaran bayangan yang dibentuk oleh teropong newton adalah:

ok

ob

f

fM

Catatan: pada beberapa versi teropong newton, cermin datar kadang-kadang diganti dengan prisma segitiga siku-siku yang mampu membalikan bayangan seperti pada teropong prisma.

Page 42: Alat optik

b. Teropong Cassegrain

Teropong cassegrain menggunakan cermin hiperbolik sebagai pengganti cermin datar pada teropong newton, cermin objektif diberi lubang sebagai pentranmisi sinar dari cermin hiperbolik menuju lensa okuler sebagai lup.

Proses pembentukan bayangan pada teropong cassegrain adalah:

Cermin objektif

Cermin cembung

Lensa okuler

f cermin objektif

Perbesaran teropong adalah:

s

s

f

f

ok

obM

Page 43: Alat optik

c. Teropong Gregorian

Teropong Gregorian menggunakan cermin cekung sebagai pengganti cermin hiperbolik pada teropong cassegrain, cermin objektif diberi lubang sebagai pentranmisi sinar dari cermin cekung menuju lensa okuler sebagai lup.

Proses pembentukan bayangan pada teropong Gregorian adalah:

Cermin objektif

Cermin cembung

Lensa okuler

Perbesaran teropong adalah:

s

s

f

f

ok

obM