Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja

Sunday, March 7, 2021

Alat-alat optik: materi, rumus, soal, penyelesaian soal serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari


Sahabat fisioner tentu sudah tidak asing lagi dengan kacamata, lup, mikroskop dan teropong. Alat-alat itu merupakan alat-alat yang menggunakan sifat-sifat cahaya untuk membantu penglihatan mata dan dikenal sebagai alat-alat optik. Tahukah sahabat fisioner komponen-komponen yang ada pada alat optik itu? Ayo kita pelajari sekarang.

Mata

Mata manusia terdiri dari kornea, cairan aqueous humor, lensa mata (lensa kristalin), iris, pupil, vitreous humor, retina, otot siliar, dan saraf optik. Ketika cahaya masuk ke mata melalui kornea, dibiaskan oleh cairan aqueous humor. Iris mengendalikan besar kecilnya pupil, yang mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk ke lensa mata. Cahaya ini difokuskan oleh lensa mata ke retina, yang terdiri atas berjuta-juta sel sensitif (sel batang dan sel kerucut). Ketika dirangsang oleh cahaya sel-sel ini mengirim sinyal-sinyal melalui saraf optik ke otak. Jadi, suatu bayangan nyata benda dapat diterima dengan jelas jika bayangan tersebut jatuh di retina. Bayangan yang dibentuk pada retina adalah nyata, terbalik, dan lebih kecil, namun bayangan yang terbalik ini diinterpretasikan oleh otak sebagai bayangan tegak.

Untuk mencapai retina, cahaya mengalami 5 kali pembiasan yaitu dari udara (n = 1), kornea (n = 1,38), aqueous humor (n = 1,33), lensa (rata-rata n = 1,40), dan vitreous humor (n = 1,34). Prosentase pembiasan yang terbesar terjadi pada bidang batas antara udara-kornea karena perbedaan indeks bias antara keduanya paling besar daripada bidang batas pembiasan yang lainnya. Mata memiliki jarak bayangan tetap karena jarak lensa mata dan retina adalah tetap. Agar benda-benda dengan jarak berbeda dapat difokuskan pada retina maka jarak fokus lensa mata harus diatur. pengaturan jarak fokus ini dilakukan oleh otot siliar. Proses dimana lensa mengubah jarak fokus untuk keperluan memfokuskan benda-benda pada berbagai jarak disebut akomodasi mata. 

Cacat Mata (Aberasi) dan Cara Menanggulanginya

Mata dapat melihat dengan jelas jika letak benda berada dalam jangkauan penglihatan, yaitu antara titik dekat mata (punctum proximum) dan titik jauh mata (punctum remotum). Titik dekat mata adalah titik paling dekat ke mata dimana suatu benda dapat diletakkan dan masih menghasilkan suatu bayangan tajam pada retina ketika mata berakomodasi maksimum. Titik jauh mata adalah lokasi paling jauh benda dimana mata yang relaks (mata tak berakomodasi) dapat memfokuskan benda. Mata normal (emetropi) memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh tak berhingga (~).

1.      Rabun jauh (miopi)

Mata rabun jauh memiliki titik dekat lebih kecil daripada 25 cm dan titik jauh pada jarak tertentu. Cacat ini disebabkan oleh karena lensa mata tidak dapat menjadi pipih sebagaimana mestinya sehingga bayangan jatuh di depan retina. Cacat mata ini dapat dibantu dengan lensa cekung, karena lensa cekung akan memencarkan cahaya sebelum masuk ke mata sehingga dapat membuat bayangan jatuh tepat di retina.

2.      Rabun dekat (hipermetropi)

Mata rabun dekat memiliki titik dekat lebih besar daripada 25 cm dan titik jauh pada jarak tak terhingga. Keadaan ini terjadi karena lensa mata tidak dapat menjadi cembung sebagaimana mestinya sehingga bayangan jatuh di belakang retina. Untuk membantu penderita rabuh dekat digunakan kacamata berlensa cembung yang akan menguncupkan cahaya sebelum masuk ke mata sehingga bayangan akan jatuh tepat di retina.

3.      Mata tua (presbiopi)

Mata tua adalah cacat mata akibat berkurangnya daya akomodasi mata pada usia lanjut. Titik dekatnya lebih besar dari 25 cm dan titik jauhnya pada jarak tertentu. Mata presbiopi ditolong dengan kacamata berlensa rangkap/bifokal.

4.      Astigmatisma

Cacat mata astigmatisma disebabkan oleh kornea mata yang tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang daripada bidang lainnya (bidang silinder). Akibatnya, benda titik difokuskan sebagai garis pendek. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek daripada bidang horisontal. Cacat mata ini dapat dibantu dengan kacamata silindris.

5.      Katarak dan glaukoma

Seseorang yang berumur panjang sewaktu-waktu dalam hidupnya akan mengalami pembentukan katarak, yang membuat lensa matanya secara parsial atau secara total buram (tak tembus cahaya). Pengobatan umum untuk katarak adalah operasi pembersihan lensa. Glaukoma disebabkan oleh peningkatan abnormal pada tekanan fluida dalam mata. Peningkatan tekanan ini dapat menyebabkan pengurangan suplai darah ke retina, yang akhirnya dapat mengarah kepada kebutaan. Jika gejala penyakit ini ditemukan lebih dini, penyakit ini bisa ditanggulangi dengan obat atau pembedahan.

           

Contoh Soal

1.  Seorang penderita rabun jauh memiliki titik jauh 100 cm. Jika ia ingin dapat melihat benda-benda jauh seperti orang normal, berapa kuat lensa yang harus digunakannya? 

Penyelesaian:

(Pada penderita cacat mata, fungsi kacamata adalah untuk menghasilkan bayangan benda agar jatuh pada titik dekat/titik jauh penderita (s’ = pp atau pr), sehingga bayangan tersebut berada di depan lensa. Menurut perjanjian, untuk bayangan yang terletak di depan lensa s’ bernilai (-).)

Diketahui:                     

s’ = -100 cm

s = ~ (penderita ingin melihat benda-benda jauh seperti orang normal, dimana orang normal memiliki titik jauh tak berhingga/benda-benda dianggap berada pada jarak tak berhingga)

Ditanya:   P = .... ?

Jawab:

2.  Seorang penderita rabun dekat memiliki titik dekat 100 cm. Jika ia ingin dapat membaca pada jarak baca normal, tentukan kuat lensa yang harus digunakannya!

Penyelesaian

Diketahui:                     

s’ = -100 cm

s = 25 cm (benda terletak di titik dekat orang normal)

Ditanya:   P = .... ?

Jawab:

Kamera

Kamera memiliki sebuah lensa positif dan cara kerjanya sama dengan mata. Berkas cahaya yang masuk pada kamera akan dibiaskan sehingga benda yang ditempatkan di depan lensa akan memberikan suatu bayangan di belakang lensa yang kemudian ditangkap oleh film. Bayangan ini nyata, diperkecil, dan posisinya terbalik. Kamera mempunyai diafragma yang fungsinya sama dengan dengan fungsi pupil pada mata. Jarak fokus kamera tetap, tapi jarak bayangannya dapat diubah-ubah.

Lup (Kaca Pembesar)

Lup adalah alat optik yang paling sederhana yang hanya menggunakan sebuah lensa cembung. Lup digunakan untuk melihat angka-angka yang sangat kecil, dan banyak digunakan oleh tukang arloji untuk melihat komponen-komponen arloji yang berukuran kecil.

Mikroskop         

Mikroskop merupakan alat optik yang menggunakan dua buah lensa positif. Satu lensa diletakkan di dekat objek yang disebut lensa objektif dan lensa lainnya diletakkan dekat mata pengamat yang disebut lensa okuler. Fungsi mikroskop yaitu untuk melihat benda-benda renik (benda-benda yang sangat kecil). Sifat bayangan yang dibentuk oleh mikroskop adalah maya, diperbesar, dan terbalik.

Teropong

Teropong atau teleskop merupakan alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang jauh letaknya agar tampak lebih dekat dan jelas. Teropong dapat dikelompokkan dalam dua bagian yaitu teropong lensa (bias), yaitu teropong yang menggunakan lensa, dan teropong cermin (pantul), yaitu teropong yang menggunakan cermin dan lensa. Yang termasuk teropong bias yaitu:

1) Teropong bintang (teropong astronomi), menggunakan dua lensa positif, untuk mengamati benda-benda yang jauh.
2) Teropong bumi, digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh di permukaan bumi. Teropong ini dilengkapi dengan lensa pembalik yang juga lensa positif, yang ditempatkan setelah lensa objektif, yang fungsinya adalah untuk membalikkan bayangan sehingga bayangan akhir menjadi tegak.
3) Teropong panggung (teropong Galilei), menggunakan lensa positif sebagai lensa objektif, dan lensa negatif sebagai lensa okuler. Bayangan akhir yang dihasilkan adalah bayangan tegak.
4) Teropong prisma (binokuler), menggunakan dua lensa positif yang berfungsi sebagai lensa objektif dan lensa okuler, dan prisma sebagai pengganti lensa pembalik.

Sedangkan teropong pantul, misalnya teropong pantul astronomi, menggunakan cermin cekung besar yang berfungsi sebagai pemantul cahaya, satu cermin datar kecil, dan satu lensa cembung.

----------------------------------------------------------fisika online--------------------------------------
19 materi fisika beserta rumus, soal, penyelesaian soal berikut ini dapat Anda pelajari dengan mengklik salah satu materi yang ingin dipelajari.

No comments:

Post a Comment