Optika

Optika adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Optika menerangkan dan diwarnai oleh gejala optis. Kata optik berasal dari bahasa Latin ὀπτική, yang berarti tampilan.

Bidang optika biasanya menggambarkan sifat cahaya tampak, inframerah dan ultraviolet; tetapi karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik, gejala yang sama juga terjadi di sinar-X, gelombang mikro, gelombang radio, dan bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan juga gejala serupa seperti pada sorotan partikel muatan (charged beam). Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan. Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optika hingga mekanika kuantum. Dalam prakteknya, kebanyakan dari gejala optis dapat dihitung dengan menggunakan sifat elektromagnetik dari cahaya, seperti yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell.

Bidang optika memiliki identitas, masyarakat, dan konferensinya sendiri. Aspek keilmuannya sering disebut ilmu optik atau fisika optik. Ilmu optik terapan sering disebut rekayasa optik. Aplikasi dari rekayasa optik yang terkait khusus dengan sistem iluminasi (iluminasi) disebut rekayasa pencahayaan. Setiap disiplin cenderung sedikit berbeda dalam aplikasi, keterampilan teknis, fokus, dan afiliasi profesionalnya. Inovasi lebih baru dalam rekayasa optik sering dikategorikan sebagai fotonika atau optoelektronika. Batas-batas antara bidang ini dan "optik" sering tidak jelas, dan istilah yang digunakan berbeda di berbagai belahan dunia dan dalam berbagai bidang industri.

Karena aplikasi yang luas dari ilmu "cahaya" untuk aplikasi dunia nyata, bidang ilmu optika dan rekayasa optik cenderung sangat lintas disiplin. Ilmu optika merupakan bagian dari berbagai disiplin terkait termasuk elektro, fisika, psikologi, kedokteran (khususnya optalmologi dan optometri), dan lain-lain. Selain itu, penjelasan yang paling lengkap tentang perilaku optis, seperti dijelaskan dalam fisika, tidak selalu rumit untuk kebanyakan masalah, jadi model sederhana dapat digunakan. Model sederhana ini cukup untuk menjelaskan sebagian gejala optis serta mengabaikan perilaku yang tidak relevan dan / atau tidak terdeteksi pada suatu sistem.

Di ruang bebas suatu gelombang berjalan pada kecepatan c = 3×108 meter/detik. Ketika memasuki medium tertentu (dielectric atau nonconducting) gelombang berjalan dengan suatu kecepatan v, yang mana adalah karakteristik dari bahan dan kurang dari besarnya kecepatan cahaya itu sendiri (c). Perbandingan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya di medium adalah indeks bias n bahan sebagai berikut : n = c⁄v

Optika klasik

Sebelum optika kuantum menjadi penting, asarnya terdiri dari aplikasi elektromagnetik klasik dan pendekatan frekuensi tinggi untuk cahaya. Optik klasik terbagi menjadi dua cabang utama: optika geometris dan optika fisis.

Optika geometris, atau optika sinar, menjelaskan propagasi cahaya dalam bentuk "sinar". Sinar dibelokkan di antarmuka antara dua medium yang berbeda, dan dapat berbentuk kurva di dalam medium yang mana indeks-refraksinya merupakan fungsi dari posisi. "Sinar" dalam optik geometris merupakan objek abstrak, atau "instrumen", yang sejajar dengan muka gelombang dari gelombang optis sebenarnya. Optik geometris menyediakan aturan untuk penyebaran sinar ini melalui sistem optis, yang menunjukkan bagaimana sebenarnya muka gelombang akan menyebar. Ini adalah penyederhanaan optik yang signifikan, dan gagal untuk memperhitungkan banyak efek optis penting seperti difraksi dan polarisasi. Namun hal ini merupakan pendekatan yang baik, jika panjang gelombang cahaya tersebut sangat kecil dibandingkan dengan ukuran struktur yang berinteraksi dengannya. Optik geometris dapat digunakan untuk menjelaskan aspek geometris dari penggambaran cahaya (imaging), termasuk aberasi optis.

Optika geometris sering disederhanakan lebih lanjut oleh pendekatan paraksial, atau "pendekatan sudut kecil." Perilaku matematika yang kemudian menjadi linear, memungkinkan komponen dan sistem optis dijelaskan dalam bentuk matrik sederhana. Ini mengarah kepada teknik optik Gauss dan penelusuran sinar paraksial, yang digunakan untui order pertama dari sistem optis, misalnya memperkirakan posisi dan magnifikasi dari gambar dan objek. Propagasi sorotan Gauss merupakan perluasan dari optik paraksial yang menyediakan model lebih akurat dari radiasi koheren seperti sorotan laser. Walaupun masih menggunakan pendekatan paraksial, teknik ini memperhitungkan difraksi, dan memungkinkan perhitungan pembesaran sinar laser yang sebanding dengan jarak, serta ukuran minimum sorotan yang dapat terfokus. Propagasi sorotan Gauss menjembatani kesenjangan antara optik geometris dan fisik.

Optika fisis atau optika gelombang membentuk prinsip Huygens dan memodelkan propagasi dari muka gelombang kompleks melalui sistem optis, termasuk amplitudo dan fase dari gelombang.

Pembiasan Cahaya Pada Lensa

Letak bayangan benda akibat proses refraksi pada lensa

Perhitungan letak bayangan pada lensa dan cermin akan mengikuti:

di mana : 1/S1 + 1/S2 = 1/fS1 adalah jarak objek/benda dari lensa/cerminS2 adalah jarak bayangan benda dari lensa/cerminf adalah jarak fokus = R/2.Rumus perhitungan untuk perbesaran bayangan, M:

M = – S2/S1 = f/f-S1 ; di mana tanda negatif menyatakan objek yang terbalik (objek yang berdiri tegak memakai tanda positif).Hukum Snellius juga disebut Hukum pembiasan atau Hukum sinus dikemukakan oleh Willebrord Snellius pada tahun 1621 sebagai rasio yang terjadi akibat prinsip Fermat. Pada tahun 1637, René Descartes secara terpisah menggunakan heuristic momentum conservation in terms of sines dalam tulisannya Discourse on Method untuk menjelaskan hukum ini. Cahaya dikatakan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi pada medium yang lebih padat karena cahaya adalah gelombang yang timbul akibat terusiknya plenum, substansi kontinu yang membentuk alam semesta.Pembiasan Cahaya Pada LensaApabila lensa tebal hanya memiliki sebuah permukaan, maka lensa tipis mempunyai dua buah permukaan dan tebal lensa dianggap nol. Lensa tipis merupakan benda tembus cahaya yang terdiri dari dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar.Lensa cembung (lensa positif)Tiga sinar istimewa pada lensa Cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif F12. Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama3. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Lensa cekung (lensa negatif)Tiga sinar istimewa pada lensa cekung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus aktif F1

2. Sinar datang seakan-akan menuju titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama

3. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasanRumus Lensa Tipis1/f = 1/So + 1/SiM = Si / SoP = 1 / fKeterangan:So = jarak benda (m)Si = jarak bayangan (m)f = jarak fokus (m)M = Perbesaran linier bayanganP = Kuat lensa (dioptri)

Rumus-rumus di atas dipergunakan dengan perjanjian sebagai berikut.1). Jarak fokus lensa bernilai:a). positif untuk lensa cembung, karena lensa cembung bersifat mengumpulkan cahaya.b). negatif untuk lensa cekung. karena lensa cekung bersifat menyebarkan

cahaya.2). Untuk benda dan bayangan nyata, nilai So, Si, ho dan hi bernilai positif.3). Untuk benda dan bayangan maya, nilai So, Si, ho dan hi bernilai negatif.4). Untuk perbesaran bayangan maya dan tegak, nilai M positif5). Untuk perbesaran bayangan nyata dan terbalik, nilai M negatif.

Persamaan Lensa Tipis

Keterangan:f = jarak fokus (m)n1 = indeks bias medium disekitar lensan2 = indeks bias lensaR1 = jari-jari kelengkungan permukaan 1R2 = jari-jari kelengkungan permukaan 2R1 dan R2 bertanda positif jika cembungR1 dan R2 bertanda negatif jika cekung

Pembiasan cahaya pada prisma dan kaca plan paralela. kaca plan paralelKaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar

Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca :

Keterangan :

d = tebal balok kaca, (cm)

i = sudut datang, (°)

r = sudut bias, (°)

t = pergeseran cahaya, (cm)

b. PrismaPrisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

r1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki bidang batas udara-prisma

i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara

Secara otomatis persamaan di atas dapat digunakan untuk mencari besarnya i2 bila besar sudut pembias prisma diketahui….

Persamaan sudut deviasi prisma :

Keterangan :

D = sudut deviasi ; i1 = sudut datang pada bidang batas pertama ; r2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma ; β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

Hasilnya disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara sudut deviasi (D)

dan sudut datang pertama i1 :

dalam grafik terlihat devisiasi minimum terjadi saat i1 = r2Persamaan deviasi minimum : a.  Bila sudut pembias lebih dari 15°

Keterangan :

n1 = indeks bias medium ; n2 = indeks bias prisma ; Dm = deviasi minimum ; β = sudut pembias prisma

b.  Bila sudut pembias kurang dari 15°Keterangan

δ = deviasi minimum untuk b = 15° ; n2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium ; β = sudut pembias prisma

c. Pembiasan pada bidang lengkung

Keterangan :

n1 = indeks bias medium di sekitar permukaan lengkung ; n2 = indeks bias permukaan lengkung

s = jarak benda ; s’ = jarak bayangan

R = jari-jari kelengkungan permukaan lengkung

Seperti pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga ada perjanjian tanda berkaitan dengan persamaan-persamaan pada permukaan lengkung seperti dijelaskan dalam tabel berikut ini :

Untuk lebih jelasnya kita perhatikan contoh berikut ini :

Seekor ikan berada di dalam akuarium berbentuk bola dengan jari-jari 30 cm. Posisi ikan itu 20 cm dari dinding akuarium dan diamati oleh seseorang dari luar akuarium pada jarak 45 cm dari dinding akuarium. Bila indeks bias air akuarium 4/3 tentukanlah jarak orang terhadap ikan menurut

a) orang itu ; b) menurut ikan

a. Menurut orang (Orang melihat ikan, berarti Sinar datang dari ikan ke mata orang)

Diketahui :

n1 = nair = 4/3 ; n2 = nu = 1

s = 20 cm ; R = -30 ; (R bertanda negatif karena sinar datang dari ikan menembus permukaan cekung akuarium ke mata orang)

Ditanya : s’

Jawab :Jadi, jarak bayangan ikan atau jarak ikan ke dinding akuarium menurut orang hanya 18 cm (bukan 20 cm!). Tanda negatif pada jarak s’ menyatakan bahwa bayangan ikan yang dilihat orang bersifat maya. Sedangkan jarak orang ke ikan menurut orang adalah 45 cm ditambah 18 cm, yaitu 63 cm (bukan 65 cm!).

b. Menurut Ikan (Ikan melihat orang, berarti Sinar datang dari orang ke mata ikan)Diketahui :

n1 = nu = 1 ; n2 = nair = 4/3

s = 45 cm ; R = +30 (R bertanda positif karena sinar datang dari orang menembus permukaan cekung akuarium ke mata ikan)

Ditanya : s’

Jawab :Jadi, jarak bayangan orang atau jarak orang ke dinding akuarium menurut ikan bukan 45 cm melainkan 120 cm. Tanda minus pada jarak bayangan menyatakan bahwa bayangan bersifat maya. Jarak orang ke ikan menurut ikan sama dengan 20 cm ditambah 120 cm, yakni 140 cm. Disebabkan jarak benda dengan bayangan yang dibentuk berbeda maka bayangan juga mengalami perbesaran (M) sebesar :

Refleksi [ Pemantulan Cahaya ]

Diagram refleksi sinar cahaya spekular

Sebelumnya kalian sudah membaca mengenai Pendahuluan OPTIK, dan sekarang kita akan masuk kedalam materi refleksi atau pemantulan cahaya.Refleksi atau pantulan cahaya terbagi menjadi 2 tipe: specular reflection dan diffuse reflection. Specular reflection menjelaskan perilaku pantulan sinar cahaya pada permukaan yang mengkilap dan rata, seperti cermin yang memantulkan sinar cahaya ke arah yang dengan mudah dapat diduga. Kita dapat melihat citra wajah dan badan kita di dalam cermin karena pantulan sinar cahaya yang baik dan teratur. Menurut hukum refleksi untuk cermin datar, jarak subyek terhadap permukaan cermin berbanding lurus dengan jarak citra di dalam cermin namun parity inverted, persepsi arah kiri dan kanan saling terbalik. Arah sinar terpantul ditentukan oleh sudut yang dibuat oleh sinar cahaya insiden terhadap normal permukaan, garis tegak lurus terhadap permukaan pada titik temu sinar insiden. Sinar insiden dan pantulan berada pada satu bidang dengan masing-masing sudut yang sama besar terhadap normal.Citra yang dibuat dengan pantulan dari 2 (atau jumlah kelipatannya) cermin tidak parity inverted. Corner retroreflector memantulkan sinar cahaya ke arah datangnya sinar insiden.Diffuse reflection menjelaskan pemantulan sinar cahaya pada permukaan yang tidak mengkilap (Inggris:matte) seperti pada kertas atau batu. Pantulan sinar dari permukaan semacam ini mempunyai distribusi sinar terpantul yang bergantung pada struktur mikroskopik permukaan. Johann Heinrich Lambert dalam Photometria pada tahun 1760 dengan hukum kosinus Lambert (atau cosine emission law atau Lambert’s emission law) menjabarkan intensitas radian luminasi sinar terpantul yang proposional

dengan nilai kosinus sudut θ antara pengamat dan normal permukaan Lambertian dengan persamaan:

Ada 3 buah bentuk cermin pemantul, yaitu : cermin datar, cermin cekung dan cermin cembung. Pada ketiga cermin itu berlaku persamaan umum yang digunakan untuk menghitung jarak bayangan (s`) dari suatu benda yang terletak pada jarak tertentu (s) dari cermin itu.

s = jarak benda

s’ = jarak bayanganf = jarak titk api (fokus)

sedang pembesarannya :

h’ = tinggi (besar) bayangan

h = tinggi (besar) benda

Catatan :o Pemakaian persamaan umum tersebut, harus tetap memperhatikan

perjanjian tanda.o Bila s` menghasilkan harga negatip, berarti bayangan maya, sebaliknya jika

positip, berarti bayangan nyata.o Bila bayangan benda bersifat maya, berarti bayangan tegak terhadap

bendanya.a. Cermin Datar

Permukaan cermin datar sangat halus dan memiliki permukaan yang datar pada bagian pemantulannya, biasanya terbuat dari kaca. Di belakang kaca dilapisi logam tipis mengilap sehingga tidak tembus cahaya.

Pembentukan Bayangan pada Cermin DatarKetika kita bercermin, bayangan kita tidak pernah dapat dipegang atau ditangkap dengan layar. Bayangan seperti itu disebut bayangan maya atau bayangan semu.Bayangan maya selalu terletak di belakang cermin. Bayangan ini terbentuk karena sinar-sinar pantul yang teratur pada cermin.

Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah sebagai berikut:

a. Bayangannya maya.b. Bayangannya sama tegak dengan bendanya.c. Bayangannya sama besar dengan bendanya.d. Bayangannya sama tinggi dengan bendanya.Permukaan datar dapat dianggap permukaan sferis dengan R = ∞Jadi, jarak titik api (focus) untuk permukaan datar ialah :Sehingga pemakaian persamaan umum menjadi sebagai berikut : 

sedang pembesarannya :

Sifat-sifat bayangan pada cermin datar :1. Bayangan bersifat maya, terletak di belakang cermin bayangan tegak2. Jarak bayangan = jarak benda3. Tinggi benda = tinggi bayangan4. Bayangan tegak

Banyaknya bayangan (n) yang dibentuk oleh dua buah cermin datar yang membentuk sudut tertentu (a) adalah : n = (360°/a)-1

Contoh SoalDua cermin datar membentuk sudut 30° satu sama yang lain. Jika suatu benda diletakkan diantara kedua cermin, tentukan jumlah bayangan yang terbentuk.Diket : a = 300

Dit: n =…?Jawab:n=(3600/a)-1n=(3600/300)-1n=11jadi bayangan yg terbentuk ada 11

Fisikawan OptikIbnu Haitham

Dunia mendapuknya sebagai Bapak Optik. Gelar kehormatan itu dianugerahkan kepada Ibnu Haitam atas kontribusinya dalam mengembangkan ilmu optik. Alhazen, begitu orang Barat menyebutnya, bernama lengkap Abu Ali Muhammad ibnu Al-Hasan ibnu Al-Haitham. Ia merupakan sarjana Muslim terkemuka yang lahir di Basrah, Irak pada 965 M.

Sejak kecil Ibnu Haitham yang berotak encer menempuh pendidikan di tanah kelahirannya. Ia merintis kariernya sebagai pegawai pemerintah di Basrah. Namun ia ternyata tak betah berlama-lama berkarir di dunia birokrasi. Ibnu Haitham yang lebih tertarik untuk menimba ilmu akhirnya memutuskan untuk berhenti sebagai pegawai pemerintah.

Ia pun lalu memilih merantau ke Ahwaz dan pusat intelektual dunia saat itu, yakni kota Baghdad. Di kedua kota itu ia menimba beragam ilmu. Ghirah keilmuannya yang tinggi membawanya terdampar hingga ke Mesir. Di negeri piramida itu, Ibnu Haitham meneliti aliran dan saluran sungai Nil serta menerjemahkan buku-buku tentang matematika dan ilmu falak.

Ibnu Haitham juga sempat mengenyam pendidikan di Universitas Al-Azhar. Setelah itu, secara otodidak ia mempelajari hingga menguasai beragam disiplin ilmu seperti ilmu falak, matematika, geometri, pengobatan, fisika, dan filsafat. Secara serius dia mengkaji dan mempelajari seluk-beluk ilmu optik. Beragam teori tentang ilmu optik telah dilahirkan dan dicetuskannya.

Penelitiannya tentang cahaya memberikan ilham kepada ahli sains Barat seperti Boger, Bacon, dan Kepler yang menciptakan mikroskop serta teleskop. Dialah orang pertama yang menulis dan menemukan pelbagai data penting mengenai cahaya. Konon, dia telah menulis tak kurang dari 200 judul buku.

Sayangnya, hanya sedikit yang terisa. Bahkan karya monumentalnya, Kitab Al-Manadhir, tidak diketahui lagi rimbanya. Orang hanya bisa mempelajari terjemahannya yang ditulis dalam bahasa Latin. Kekurangpedulian umat Islam terhadap karya-karya ilmuwan terdahulu, telah membuat Islam tertinggal.

Melalui Al-Manadhir, teori optik pertama kali dijelaskan. Hingga 500 tahun kemudian, teori Ibnu Haitham ini dikutip banyak ilmuwan. Tak banyak orang yang tahu bahwa orang pertama yang menjelaskan soal mekanisme penglihatan pada manusia—yang menjadi dasar teori optik modern—adalah ilmuwan Muslim asal Irak. 

Selama lebih dari 500 tahun, Al-Manadhir terus bertahan sebagai buku paling penting dalam ilmu optik. Pada 1572, karya Ibnu Haitham ini diterjemahkan ke dalam bahasa Latin dengan judul Opticae Thesaurus.

Bab tiga volume pertama buku ini mengupas ide-ide dia tentang cahaya. Dalam buku itu, Haitham meyakini bahwa sinar cahaya keluar dari garis lurus dari setiap titik di permukaan yang bercahaya. Ia membuat percobaan yang sangat teliti tentang lintasan cahaya melalui berbagai media dan menemukan teori tentang pembiasan cahaya. Ia jugalah yang melakukan eksperimen pertama tentang penyebaran cahaya terhadap berbagai warna.

Dalam buku yang sama, ia menjelaskan tentang ragam cahaya yang muncul saat matahari terbenam, dan juga teori tentang berbagai macam fenomena fisik seperti bayangan, gerhana, dan juga pelangi. Ia juga melakukan percobaan untuk menjelaskan penglihatan binokular dan memberikan penjelasan yang benar tentang peningkatan ukuran matahari dan bulan ketika mendekati horison.

Haitham mencatatkan namanya sebagai orang pertama yang menggambarkan seluruh detil bagian indra pengelihatan manusia. Ia memberikan penjelasan yang ilmiah tentang bagaimana proses manusia bisa melihat. Salah satu teorinya yang terkenal adalah ketika ia mematahkan teori penglihatan yang diajukan dua ilmuwan Yunani, Ptolemy dan Euclid.

Kedua ilmuwan ini menyatakan bahwa manusia bisa melihat karena ada cahaya yang keluar dari mata yang mengenai objek. Berbeda dengan keduanya, Ibnu Haitham mengoreksi teori ini dengan menyatakan bahwa justru objek yang dilihatlah yang mengeluarkan cahaya yang kemudian ditangkap mata sehingga bisa terlihat.

Dalam buku ini, ia menjelaskan bagaimana mata bisa melihat objek. Ia menjelaskan sistem penglihatan mulai dari kinerja syaraf di otak hingga kinerja mata itu sendiri. Ia juga menjelaskan secara detil bagian dan fungsi mata seperti konjungtiva, iris, kornea, lensa, dan menjelaskan peranan masing-masing terhadap penglihatan manusia.

Salah satu karyanya yang paling menomental adalah ketika Haitham bersama muridnya, Kamaluddin, untuk pertama kali meneliti dan merekam fenomena kamera obsecura. Inilah yang mendasari kinerja kamera yang saat ini digunakan umat manusia. Oleh kamus Webster, fenomena ini secara harfiah diartikan sebagai

“ruang gelap”. Biasanya bentuknya berupa kertas kardus dengan lubang kecil untuk masuknya cahaya.

Sementara dalam kitab Mizan Al-Hikmah, ia mendiskusikan kepadatan atmosfer dan membangun korelasi antara hal tersebut dengan faktor ketinggian. Ia juga mempelajari pembiasan atmosfer dan menemukan fakta bahwa senja hanya muncul ketika matahari berada 19 derajat di bawah horison. Dengan dasar itulah, ia mencoba mengukur tinggi atmosfer. Dalam buku ini, ia juga membahas teori daya tarik massa, suatu fakta yang menunjukkan ia menyadari korelasi percepatan dengan gravitasi.

Selain di bidang fisika, Ibnu Haitham juga memberikan kontribusi penting terhadap ilmu matematika. Dalam ilmu ini, ia mengembangkan analisis geometri dengan membangun hubungan antara aljabar dengan geometri.

Haitham juga membuat buku tentang kosmologi yang diterjemahkan ke dalam bahasa Latin dan Ibrani di abad pertengahan. Karya lainnya adalah buku tentang evolusi, yang hingga kini masih menjadi perhatian ilmuwan dunia.

Huygens

Huygens lahir pada 14 April 1629 di Hague, Belanda dari keluarga terpandang. Ayahnya, Constantin Huygens adalah sarjana fisika dan seorang diplomat. Ia berharap anaknya menjadi ilmuwan hebat, sehingga meminta Mersenne dan Descartes, dua ilmuwan terkenal masa itu, untuk memberi kursus pada Huygens muda.

Huygens belajar geometri, mekanika dan kemampuan dalam memainkan alat musik di rumah hingga berusia 16 tahun. Gurunya yang amat berpengaruh adalah Descartes yang berhasil memompa minatnya dalam bidang matematika.

Christiaan Huygens belajar hukum dan matematika di Unversitas Leiden antara tahun 1645 hingga 1647. Van Schooten mengajarinya matematika. Lalu, dari tahun 1647 hingga 1649, Huygens

belajar hukum dan matematika. Beruntung, ia belajar matematika pada John Pell. Lalu, berkorespondensi dengan Marsene.

Pada tahun 1649, Huygens pergi ke Denmark sebagai diplomat dan berharap melanjutkan ke Stockholm untuk menjumpai Descartes. Sayangnya, cuaca tidak mendukung.

Mengamati Titan

Karya ilmiah Huygens pertama kali diterbitkan tahun 1651 yaitu Cyclometriae yang membahas tentang lingkaran. Lalu, tahun 1654 ia menghasilkan De Circuli Magnitudine Inventa yang membahas berbagai macam hal persoalan ilmiah.

Ia juga menaruh minat pada pembuatan lensa dan teleskop. Tahun 1654, ia menemukan metode baru pembuatan lensa. Setahun kemudian, ia berhasil mengamati satelit Saturnus yaitu Titan. Lensa yang dikembangkannya di kemudian hari dipakai pula untuk mengamati planet, satelit, dan nebula Orion. Pada tahun itu pula ia pergi ke Paris dan menemui Boulliau yang menyarankannya belajar tentang probabilitas pada Pascal dan Fermat.

Ketika kembali ke Belanda, Huygens menghasilkan karyanya mengenai kalkulus probabilitas, yaitu De Ratiociniis in Ludo Aleae. Selanjutnya, ia menemukan cincin Saturnus, namun berbeda dengan teori tentang cincin Saturnus yang diajukan Roberval dan Boulliau. Galileo beberapa tahun sebelumnya menganggap cincin Saturnus sebagai bagian dari Saturnus.

Abbe Ernst

Abbe Ernst adalah ahli fisika berkebangsaan Jerman, merupakan pelopor dalam bidang optic. Ia lahir di Eisenach, pada tanggal 23 Januari 1840 dan meninggal di Jena, pada tanggal 14 januari 1905. Setelah menyelesaikan studinya di Gottingen. Ia menjadi direktur sebuah riset pada perusahaan optic Carl Zeiss pada tahun 1866. Pada tahun 18 70, ia menjadi professor di Jena. Pada tahun 1899 ia mendirikan yayasan Carl Zeiss yang bergerak dalam bidang social dan penelitian ilmiah. Karyanya antara lain pengembangan lensa pemotretan, mikroskop serta menciptakan refraktometer Abbe. 

Alat Alat Optik

MataLensa Mata sebagai Alat OptikMengapa mata dikatakan sebagai alat optik? Untuk menjawab pertanyaan itu, perhatikan Gambar.

Order gambar mata indara penglihatan dan bagian-bagiannya

Bentuk mata menyerupai bola. Pada bola mata terdapat benda bening yang disebut lensa mata. Lensa mata bersifat tembus cahaya.Apa jenis lensa mata? Apa pula fungsi lensa mata itu? Lensa mata berupa lensa cembung. Lensa mata memiliki fungsi

membiaskan sinar-sinar yang datang ke mata. Dengan demikian, bayangan benda dapat tepat jatuh di retina mata. Jadi, mata memiliki fungsi seperti pada kamera. Oleh karena itu, mata disebut alat optik.b. Proses Terjadinya Bayangan pada RetinaApakah fungsi pupil, retina, dan bintik kuning? Bagaimana proses melihat benda itu terjadi? Pupil adalah bagian mata yang berfungsi mengatur besar kecilnya cahaya yang masuk ke bola mata. Retina adalah selaput tipis di bagian belakang bola mata. Lapisan itu paling banyak mengandung saraf penglihatan. Fovea atau bintik kuning adalah bagian retina, tempat berkumpulnya ujing-ujung saraf penglihatan sehingga paling peka terhadap rangsang (impuls) cahaya.Syarat kita dapat melihat benda adalah harus ada cayaha. Cahaya dapat berasal langsung dari sumber cahaya atau berasal dari cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda yang ada di sekeliling kita. Cahaya masuk menembus kornea, terus melewati lensa mata, dan akhirnya sampai ke retina. Bayangan benda jatuh tepat di bintik kuning, bersifat nyata, terbalik,

dan diperkecil. Bayangan itu merupakan rangsangan atau informasi yang dibawa oleh syaraf penglihatan menuju pusat syaraf penglihatan di otak. Di otak, rangsangan ditafsirkan dan barulah kemudian kita mendapat kesan melihat benda.Bagaimanakah cara lensa mata mengatur agar bayangan benda tepat jatuh di retina?Lensa mata mengatur penyesuaian terhadap jarak benda dengan jalan mengatur cembung dan pipihnya lensa sehingga bayangan jatuh di retina. Proses itu disebut berakomodasi. Apabila jarak benda sangat dekat, lensa akan mencembung. Sebaliknya, apabila jarak benda jauh, lensa mata akan memipih.Lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya, dikatakan berakomodasi maksimum. Sebaliknya, lensa mata dalam keadaan sepipih-pipihnya, dikatakan berakomodasi minimum atau tidak berakomodasi.c. Batasan PenglihatanApakah ada batasannya penglihatan mata itu? Penglihatan mata berada antara titik dekat dan titik jauh.1) Titik dekat(punctum proximum), adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas apabila lensa mata berakomodasi maksimum atau lensa mata secembung-cembungnya. Pada waktu berakomodasi maksimum, oto-otot silliaris atau otot-otot lensa mata bekerja sekuat-kuatnya agar lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya. Keadaan seperti itu menyebabkan kelelahan mata. Daya akomodasi maksimum pun terbatas. Semakin dekat benda dengan mata, semakin kuat lensa mata harus dicembungkan, sampai suatu saat tidak mampu lagi untuk dicembungkan. Hal itu terjadi apabila bendanya berada di titik dekat. Apabila bendanya didekatkan lagi melewati batas titik dekat, penglihatan kita akan semakin kabur.Kemampuan otot-otot lensa mata untuk bekerja dipengaruhi usia seseorang. Pada usia anak-anak otot lensa mata sangat kuat untuk mencembungkan lensa mata. Oleh karena itu, anak-anak mampu melihat benda-benda yang sangat dekat jaraknya. Pada orang dewasa otot-otot lendsa matanya semakin lemah sehingga jarak punctum proximumnya makin jauh.Pada mata emetrop atau mata normal anak-anak, jarak punctum

proximumnya antara 10 cm sampai 15 cm, sedangkan pada orang dewasa antara 20 cm sampai 30 cm.2) Titik jauh (punctum remotum), adalah titik terjauh yang masih dapat dilihat jelas oleh mata tanpa berakomodasi. Pada waktu lensa mata tidak berakomodasi (dalam keadaan sepipih-pipihnya), berkas-berkas sinar sejajar berkumpul di retina. Keadaan ini terjadi jika mata sedanng beristirahat atau mata melihat benda yang letaknya jauh sekali. Oleh karena itu punctum remotum mata normal berada di tempat yang jauh tak terhingga.

Kamera

Kamera digunakan manusia untuk merekam kejadian penting atau kejadian yang menarik. Banyak jenis dan model kamera dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari .Kamera yang dipakai wartawan berbeda dengan yang dipakai fotografer. Kamera video dipakai dalam pengambilan gambar untuk siaran televisi ataupembuatan film. Kamera elektronik (autofokus) lebih mudah dipakai karena tanpa pengaturan lensa. Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melalui proses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer.

Kamera digunakan manusia untuk merekam kejadian penting atau kejadianyang menarik.Banyak jenis dan model kamera dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.Kamera yang dipakai wartawan berbeda dengan yang dipakai fotografer.Kamera video dipakai dalam pengambilan

gambar untuk siaran televisi atau pembuatan film.Kamera elektronik (autofokus) lebih mudah dipakai karena tanpa pengaturanlensa.Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melaluiproses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer.

Bagian-bagian kamera mekanik (bukan otomatis) menurut kegunaan fisis :

1.Lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda yangdifoto

2. Diafragma berfungsi untuk membuat sebuah celah/lubang yang dapat diatur luasnya

3. Aperture yaitu lubang yang dibentuk diafragma untuk mengatur banyak cahaya

4. Shutter pembuka/penutup ³dengan cepat´ jalan cahaya yang menuju ke pelat film

5. Pelat film berfungsi sebagai layar penangkap/perekam bayangan.Setiapbenda yang di foto, terletak pada jarak yang lebih besar dari dua kali jarakfokus di depan lensa kamera, sehingga bayangan yang jatuh pada pelat filmmemiliki sifat nyata, terbalik dan diperkecil.Untuk memperoleh bayangan yang tajam dari benda-benda pada jarak yangberbeda-beda, lensa cembung kamera dapat digeser ke depan atau kebelakang.

Lup (Kaca Pembesar)

Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas.Oleh tukang arloji, lup dipakai agar bagian jam yang

diperbaikinyakelihatan lebih besar dan jelas.Oleh siswa-siswi saat praktikum biologi, lup dipakai untuk meng amatibagian hewan atau tumbuhan agar kelihatan besar dan jelas.

Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal

(berfokuspendek).Sifat bayangan yang diharapkan dari benda kecil yang dilihat denganlup adalah tegak dan diperbesar.Orang yang melihat benda dengan menggunakan lup akanmempunyai sudut penglihatan (sudut anguler) yang lebih besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa.

Ada dua cara memakai lup :

Melihat dengan mata tak berakomodasi

Untuk melihat tanpa berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak berhingga.Keuntunganya adalah untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah,Kelemahannya dari segi perbesaran berkurang.

Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.

Melihat dengan mata berakomodasi

Agar mata dapat melihat dengan berakomodasi maksimum, maka bayanganyang dibentuk oleh lensa harus berada di titik dekat mata.Kelemahannya untuk pengamatan lama mata cepat lelah.Keuntungannya dari segi perbesaran bertambah.

Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan diperbesar.

Mikroskop

Komponen-komponen mikroskop terdiri dari

1. Lensa okuler Merupakan bagian yang dekat dengan mata pengamat saat mengamati objek. Lensaokuler terpasang pada tabung atas mikroskop. Perbesaran pada lensa okuler ada tigamacam, yaitu 5x,10x, dan12,5x.

2. Tabung mikroskopMerupakan penghubung lensa o kuler dan lensa objektif. Tabung terpasang pada

bagianbergerigi yang melekat pada pegangan mikroskop sebelah atas. Melalui bagian yangbergerigi, tabugn dapat digerakkan ke atas dan ke bawah.

3. Makrometer (sekrup pengarah kasar)Merupakan komponen untuk menggerakkan tabung mikroskop ke atas dan ke bawah dengan pergeseran besar

4. Mikrometer (sekrup pengarah halus)Merupakan komponen untuk menggerakkan tabung ke atas dan ke bawah denganpergeseran halus

5. Revolver Merupakan pemutar lensa untuk menempatkan lensa objektif yang dikehendaki.

6. Lensa objektif Merupakan komponen yang langsung berhubungan dengan objek atauspecimen. Lensa objektif terpasang pada bagian bawah revolver.Perbesaran pada lensa objektif bervariasi, bergantung pada banyaknya lensaobjektif pada mikroskop. Misalnya, ada perbesaran lensa objektif 10 x dan 40x(mikroskop dengan dua lensa objektif); 4x,10x, dan 40x (mikroskop dengan tigalensa objektif); dan 4x,10x, 45x, dan 400x (mikroskop dengan empat lensaobjektif).

7. Panggung mikroskopMerupakan meja preparat atau tempat sediaan obek/specimen.Pada bagian tengah panggung mikroskop terdapat lubang untuk jalan masukcahaya ke mata pengamat.Panggung digunakan untuk meletakkan sediaan objek atau specimen. Padapanggung terdapat dua penjepit untuk menjepit object glass. Pada beberapamikroskop lain, panggung dapat digerakkan ke atas dan ke bawah.

8. DiafragmaMerupakan komponen untuk mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk melaluilubang pada panggung mikroskop. Diafragma ini terpasang pada bagian bawah panggungmikroskop.9. Kondensor Merupakan alat untuk memfokuskan cahaya pada objek atau specimen. Alat ini terdapat dibawah panggung.

10. Lengan mikroskopMerupakan bagian yang dapat dipegang waktu mengangkat mikroskop atau menggeser mikroskop.

11. Cermin reflektor Digunakan untuk menangkap cahaya yang masuk melalui lubang pada panggungmikroskop, yakni dengan cara mengubah-ubah letaknya. Cermin ini memiliki permukaandatar dan permukaan cekung. Permukaan datar digunakan jika sumber cahaya cukupterang dan permukaan cekung digunakan jika cahaya kurang terang.

12. Kaki mikroskopMerupakan tempat mikroskop bertumpu. Kebanyakan kaki mikroskop berbentuk sepertitapal kuda.

Teropong/Telescope

Dasar Kerja Teropong /Telescope

Obyek benda yang diamati berada di tempat yang jauh takterhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yangsejajar.Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayanganyang bersifat nyata,

diperkecil dan terbalik berada pada titikfok us.Bayangan yang dibentuk lensa obyektif menjadi benda bagilensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus lensa okuler.

Macam-macam Teropong/Telescope

1.Teropong Bintang

Teropong bintang adalah alat yang digunakan untuk melihat ataumengamati benda-benda di luar angkasa seperti bulan, bintang, komet,dan lain sebagainya.

Sifat bayangannya adalah maya, terbalik dandiperbesar.

2.Teropong Bumi

Teropong bumi adalah alat yang digunakan untuk melihat atau mengamatibenda-benda jauh yang ada di permukaan bumi. Bayangan yang terbentuksifatnya maya, diperbesar dan tegak.

3.Teropong Prisma

Teropong prisma adalah tropong yang berfungsi untuk melihat benda yang jauh agar tampak lebih dekat dan terlihat jelas.

4. Periskop adalah teropong yang digunakan oleh kapal selam yang padaumumnya digunakan untuk melihat keadaan sekitar di luar kapal selam.

5.Teropong Cermin

Tropong Cermin adalah teropong yang digunakan untuk melihat benda-benda langit antariksa dengan sifat gambar tidak terbalik, diperbesar,maya.

6.Teropong Radio

Teropong radio adalah benda optik yang digunakan untuk melihat bendaangkasa di luar angkasa yang jaraknya sangat jauh sekali.

7. EpiskopEpiskop adalah suatu benda yang berguna untuk memproyeksikan gambaryang tidak tembus cahaya dengan sifat bayangan tegak diperbesar.

8. Proyektor

SlideProyektor slide adalah alat yang memiliki fungsimenampilkan bayangan sebuah gambar positif yangdapat ditembus cahaya.

9. Overhead Proyektor / OHPOver Head Projectror adalah benda yang bergunauntuk melihat bayangan gambar diapositif seperti yang umumnya di gunakan untuk presentasi di kelas.

Rumus Pada Alat OptikLup (Kaca Pembesar)

Pembesaran bayangan saat mata berakomodasi maksimum

Dengan ketentuan:

= Pembesaran = Titik dekat (cm) = Fokus lup (cm)

Pembesaran bayangan saat mata tidak berakomodasi

Dengan ketentuan:

= Pembesaran = Titik dekat (cm) = Fokus lup (cm)

MikroskopPembesaran mikroskop adalah hasil kali pembesaran lensa objektif dan pembesaran lensa okuler, sehingga dirumuskan:

M = fob x fok

M = Perbesaran Mikroskopfob = fokus lensa obyektiffok = fokus lensa okuler

Karena lensa okuler mikroskop berfungsi seperti lup, pembesaran mikroskop dirumuskan sebagai berikut:

Pembesaran Mikroskop pada saat mata berakomodasi maksimum

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

Dengan ketentuan:

= Pembesaran mikroskop = Pembesaran oleh lensa objektif = Titik dekat mata = Jarak fokus lensa okuler = jarak bayangan oleh lensa objektif = jarak benda di depan lensa objektif = jarak lensa objektif dan lensa okuler

Pembesaran Mikroskop pada saat mata tidak berakomodasi

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

Dengan ketentuan:

= Pembesaran mikroskop = Pembesaran oleh lensa objektif = Titik dekat mata = Jarak fokus lensa okuler = jarak bayangan oleh lensa objektif = jarak benda di depan lensa objektif = jarak lensa objektif dan lensa okuler

Teropong Bintang

Pembesaran Teropong Bintang

Dengan ketentuan:

= Pembesaran teropong bintang = Jarak fokus lensa objektif = Jarak fokus lensa okuler

Jarak lensa objektif dan lensa okuler

Dengan ketentuan:

= Jarak lensa objektif dan lensa okuler = Jarak fokus lensa objektif = Jarak fokus lensa okuler

Teropong Bumi

Pembesaran Teropong Bumi

Dengan ketentuan:

= Pembesaran teropong bumi = Jarak fokus lensa objektif = Jarak fokus lensa okuler

Jarak lensa objektif dan lensa okuler

Dengan ketentuan:

= Jarak lensa objektif dan lensa okuler = Jarak fokus lensa objektif = Jarak fokus lensa pembalik = Jarak fokus lensa okuler

Jenis Jenis Gangguan Mata

Rabun Jauh ( MIOPI )

Rabun jauh yaitu mata tidak dapat melihat benda-benda jauh dengan jelas, disebut juga mata perpenglihatan dekat (terang dekat/mata dekat).Penyebabterbiasa melihat sangat dekat sehingga lensa mata terbiasa tebal.

Miopi sering dialami oleh tukang arloji, penjahit, orang yang suka baca buku (kutu buku)dan lain-lain.Untuk mata normal (emetropi) melihat benda jauh dengan akomodasi yang sesuai,sehingga bayangan jatuh tepat pada retina.

Mata miopi melihat benda jauh bayangan jatuh di depan retina, karena lensa mataterbiasa tebal.

Mata miopi ditolong dengan kacamata berlensa cekung (negatif).

Rabun dekat (hipermetropi)

Rabun dekattidak dapat melihat jelas benda dekat, disebut juga mataperpenglihatan jauh (terang jauh/mata jauh).

Rabun dekat mempunyai titik dekat yang lebih jauh daripada jarak baca normal.Penyebab terbiasa melihat sangat jauh sehingga lensa mata terbiasa pipih.

Rabun dekat sering dialami oleh penerbang (pilot), pelaut, sopir dan lain-lain.

Rabun jauh ditolong dengan kacamata berlensa cembung (positif).

Mata tua (presbiopi)

Mata tua tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang sangat jauh danbenda-benda pada jarak baca normal, disebabkan daya akomodasi telah berkurangakibat lanjut usia (tua).Pada mata tua titik dekat dan titik jauh keduanya telah bergeser.

Mata tua diatasi atau ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa rangkap(cembung dan cekung).Pada kacamata dengan lensa rangkap, lensa negatif bekerja seperti lensa pada kacamata miopi, sedangkan lensa positif bekerja seperti halnya pada kacamata hipermetropi.

Astigmatisma (mata silindris)

Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik(irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari padabidang lainnya.

Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis.

Mataastigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebihpendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal.

Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata silindris.