Pengertian Alat Optik dan Macam-macam Alat Optik merupakan pembahasan kita
pada kali ini, This is itu. Adakah di antara teman sekelas Anda yang memakai kacamata? Pernahkah Anda
menggunakan mikroskop atau lup saat melakukan percobaan di Laboratorium? Atau
pernahkah Anda melihat orang sedang memotret? Alat-alat yang digunakan dalam
kegiatan tersebut dinamakan alat-alat optik. Pada postingan ini kita akan membahas
tentang alat-alat optik yang terdapat di sekitar kita dan juga akan menganilis
alat-alat optik tersebut secara kualitatif dan kuantitatif.
A. Pengertian
Alat optik merupakan alat yang bekerja
berdasarkan prinsip cahaya. Alat optik membuat hidup manusia lebih mudah dan
berarti. Anda dapat menikmati keindahan alam semesta, mengabadikan saat-saat
terindah pada lembaran foto, atau bahkan bisa membuat sehelai rambut di kepala
menjadi terlihat sebesar lengan.
B. Macam-Macam Alat Optik
1. Mata
Setiap manusia memiliki alat optik tercanggih yang pernah ada, yaitu mata.
Mata merupakan bagian dari pancaindra yang berfungsi untuk melihat. Mata
membantu kita menikmati keindahan alam, melihat teman-teman, mengamati
benda-benda di sekeliling, dan masih banyak lagi yang dapat kita nikmati
melalui mata. Coba bayangkan bila manusia tidak mempunyai mata atau mata kita
buta, tentu dunia ini terlihat gelap gulita.
Apabila diamati, ternyata mata terdiri
atas beberapa bagian yang masing-masing mempunyai fungsi berbeda-beda tetapi
saling mendukung. Bagian-bagian mata yang penting tersebut, antara lain,
kornea, pupil, iris, aquaeus humour, otot akomodasi, lensa mata, retina,
vitreous humour, bintik kuning, bintik buta, dan saraf mata.
• Kornea. Kornea merupakan bagian luar mata yang tipis, lunak, dan transparan. Kornea
berfungsi menerima dan meneruskan cahaya yang masuk pada mata, serta melindungi
bagian mata yang sensitif di bawahnya.
• Pupil. Pupil merupakan celah sempit berbentuk lingkaran dan berfungsi agar cahaya
dapat masuk ke dalam mata.
• Iris. Iris adalah selaput berwarna hitam, biru, atau coklat yang berfungsi untuk
mengatur besar kecilnya pupil. Warna inilah yang Anda lihat sebagai warna mata
seseorang.
• Aquaeus Humour. Aquaeus humour merupakan cairan di depan lensa mata untuk membiaskan cahaya
ke dalam mata.
• Otot Akomodasi. Otot akomodasi adalah otot yang menempel pada lensa mata dan berfungsi
untuk mengatur tebal dan tipisnya lensa mata.
• Lensa Mata. Lensa mata berbentuk cembung, berserat, elastis, dan bening. Lensa ini
berfungsi untuk membiaskan cahaya dari benda supaya terbentuk bayangan pada
retina.
• Retina. Retina adalah
bagian belakang mata yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya bayangan.
• Vitreous Humour. Vitreous humour adalah cairan di dalam bola mata yang berfungsi untuk
meneruskan cahaya dari lensa ke retina.
• Bintik Kuning. Bintik kuning adalah bagian dari retina yang berfungsi sebagai tempat
terbentuknya bayangan yang jelas.
• Bintik Buta. Bintik buta adalah bagian dari retina yang apabila bayangan jatuh pada
bagian ini, maka bayangan tampak tidak jelas atau kabur.
• Saraf Mata. Saraf mata befungsi untuk meneruskan rangsangan bayangan dari retina menuju
ke otak.
Proses terlihatnya benda oleh mata yaitu benda yang berada di depan mata
memantulkan cahaya. Cahaya tersebut masuk ke mata melalui pupil yang kemudian
akan dibiaskan oleh lensa mata sehingga terbentuk bayangan pada retina. Oleh
saraf, bayangan tadi diteruskan ke pusat saraf (otak), sehingga Anda terkesan
melihat benda.
a. Daya Akomodasi Mata
Bola mata Anda bentuknya tetap, sehingga jarak lensa mata ke retina juga
tetap. Hal ini berarti jarak bayangan yang dibentuk lensa mata selalu tetap,
padahal jarak benda yang kita lihat berbeda. Bagaimana supaya kita tetap dapat
melihat benda dengan jarak bayangan yang terbentuk tetap, meskipun jarak benda
yang dilihat berubah? Tentu kita harus mengubah jarak fokus lensa mata, dengan
cara mengubah kecembungan lensa mata. Hal inilah yang menyebabkan kita bisa
melihat benda yang memiliki jarak berbeda tanpa mengalami kesulitan. Kemampuan
ini merupakan karunia Tuhan yang sampai sekarang manusia belum bisa menirunya.
Lensa mata dapat mencembung atau pun memipih secara otomatis karena adanya otot
akomodasi (otot siliar). Untuk melihat benda yang letaknya dekat, otot siliar
menegang sehingga lensa mata mencembung dan sebaliknya untuk melihat benda yang
letaknya jauh, otot siliar mengendur (rileks), sehingga lensa mata memipih.
Kemampuan otot mata untuk menebalkan atau memipihkan lensa mata disebut daya
akomodasi mata.
Agar benda/objek dapat terlihat jelas, objek harus terletak pada daerah
penglihatan mata, yaitu antara titik dekat dan titik jauh mata. Titik dekat (punctum
proximum = pp) adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas
oleh mata (± 25 cm). Pada titik dekat ini lensa mata akan mencembung maksimal.
Titik jauh (punctum remotum = pr) adalah titik terjauh yang masih dapat
dilihat dengan jelas oleh mata, jaraknya tak terhingga. Pada titik jauh ini,
lensa mata akan memipih maksimal.
b. Cacat Mata
Tidak semua mata manusia dapat membentuk bayangan tepat pada retina, ada
mata yang mengalami anomali. Hal ini dapat terjadi karena daya akomodasi mata sudah
berkurang sehingga titik jauh atau titik dekat mata sudah bergeser. Keadaan
mata yang demikian disebut cacat mata.
Cacat mata yang diderita seseorang dapat disebabkan oleh kerja mata
(kebiasaan mata) yang berlebihan atau cacat sejak lahir.
1) Miopi (Rabun Jauh)
Miopi adalah kondisi mata yang tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda
yang letaknya jauh. Penderita miopi titik jauhnya lebih dekat daripada tak
terhingga (titik jauh < ~) dan titik dekatnya kurang dari 25 cm. Hal ini
terjadi karena lensa mata tidak dapat dipipihkan sebagaimana mestinya sehingga
bayangan dari benda yang letaknya jauh akan jatuh di depan retina. Untuk dapat
melihat benda-benda yang letaknya jauh agar nampak jelas, penderita miopi
ditolong dengan kaca mata berlensa cekung (negatif).
Miopi dapat terjadi karena mata terlalu sering/terbiasa melihat benda yang
dekat. Cacat mata ini sering dialami tukang jam, tukang las, operator komputer,
dan sebagainya.
2) Hipermetropi (Rabun Dekat)
Hipermetropi adalah cacat mata dimana mata tidak dapat melihat dengan jelas
benda-benda yang letaknya dekat. Titik dekatnya lebih jauh daripada titik dekat
mata normal (titik dekat > 25 cm).
Penderita hipermetropi hanya dapat melihat dengan jelas benda-benda yang
letaknya jauh sehingga cacat mata ini sering disebut mata terang jauh.
Hipermetropi disebabkan lensa mata terlalu pipih dan sulit dicembungkan
sehingga bila melihat benda-benda yang letaknya dekat, bayangannya jatuh di
belakang retina. Supaya dapat melihat benda-benda yang letaknya dekat dengan
jelas, penderita hipermetropi ditolong dengan kaca mata berlensa cembung
(positif).
Hipermetropi dapat terjadi karena mata terlalu sering/terbiasa melihat
benda-benda yang jauh. Cacat mata ini sering dialami oleh orang-orang yang bekerja
sebagai sopir, nahkoda, pilot, masinis, dan sebagainya.
3) Presbiopi (Mata Tua)
Orang-orang yang sudah tua, biasanya daya akomodasinya sudah berkurang. Pada
mata presbiopi, titik dekatnya lebih jauh daripada titik dekat mata normal
(titik dekat > 25 cm) dan titik jauhnya lebih dekat daripada titik jauh mata
normal (titik jauh < ~). Oleh karena itu, penderita presbiopi tidak dapat
melihat benda-benda yang letaknya dekat maupun jauh.
Untuk dapat melihat jauh dengan jelas dan untuk membaca pada jarak normal,
penderita presbiopi dapat ditolong dengan kaca mata berlensa rangkap (kacamata
bifokal). Kacamata bifokal adalah kaca mata yang terdiri atas dua lensa, yaitu
lensa cekung dan lensa cembung. Lensa cekung berfungsi untuk melihat benda jauh
dan lensa cembung untuk melihat benda dekat/membaca.
4) Astigmatisma
Astigmatisma adalah cacat mata dimana kelengkungan selaput bening atau
lensa mata tidak merata sehingga berkas sinar yang mengenai mata tidak dapat
terpusat dengan sempurna. Cacat mata astigmatisma tidak dapat membedakan
garis-garis tegak dengan garis-garis mendatar secara bersama-sama. Cacat mata
ini dapat ditolong dengan kaca mata berlensa silinder.
c. Tipuan Mata
Selain memiliki banyak keunggulan, mata manusia juga memiliki beberapa
keterbatasan. Oleh karena itu, dalam pengamatan dan pengukuran, mata tidak
selalu memberikan hal-hal yang benar. Perhatikan gambar berikut!
2. LUP
Lup atau kaca pembesar adalah alat optik
yang terdiri atas sebuah lensa cembung. Lup digunakan untuk melihat benda-benda
kecil agar nampak lebih besar dan jelas. Ada 2 cara dalam menggunakan lup,
yaitu dengan mata berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.
Pada saat mata belum menggunakan lup,
benda tampak jelas bila diletakkan pada titik dekat pengamat (s = sn) sehingga
mata melihat benda dengan sudut pandang α . Pada Gambar (b), seorang pengamat
menggunakan lup dimana benda diletakkan antara titik O dan F (di ruang I) dan
diperoleh bayangan yang terletak pada titik dekat mata pengamat (s' = sn).
Karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, yaitu β , maka mata pengamat
berakomodasi maksimum.
Menggunakan lup untuk mengamati benda
dengan mata berakomodasi maksimum cepat menimbulkan lelah. Oleh karena itu,
pengamatan dengan menggunakan lup sebaiknya dilakukan dengan mata tak
berakomodasi (mata dalam keadaan rileks).
Pada kehidupan sehari-hari, lup biasanya
digunakan oleh tukang arloji, pedagang kain, pedagang intan, polisi, dan
sebagainya.
3. KAMERA
Kamera adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan
bayangan fotografi pada film negatif. Pernahkah Anda menggunakan kamera?
Biasanya Anda menggunakan kamera untuk mengabadikan kejadian-kejadian penting.
Kamera terdiri atas beberapa bagian,
antara lain, sebagai berikut :
• Lensa cembung, berfungsi
untuk membiaskan cahaya yang masuk sehingga terbentuk bayangan yang nyata,
terbalik, dan diperkecil.
• Diafragma, adalah lubang
kecil yang dapat diatur lebarnya dan berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya
yang masuk melalui lensa.
• Apertur, berfungsi untuk
mengatur besar-kecilnya diafragma.
• Pelat film, berfungsi
sebagai tempat bayangan dan menghasilkan gambar negatif, yaitu gambar yang
berwarna tidak sama dengan aslinya, tembus cahaya.
Dalam kamera terdapat lensa cembung yang
berfungsi sebagai pembentuk bayangan. Jika sebuah benda diletakkan di ruang
tiga sebuah lensa cembung akan terbentuk bayangan nyata, terbalik, dan
diperkecil. Antara kamera dan mata manusia terdapat persamaannya, yaitu benda
yang diambil oleh kamera dan benda yang dilihat mata manusia berada di ruang
tiga dan lensa kamera atau lensa mata. Sehingga terbentuk bayangan yang
sifatnya nyata, terbalik, dan diperkecil.
Pada kamera bayangan ini diusahakan
jatuh tepat di plat film yang mempunyai sifat sangat peka terhadap cahaya. Jika
plat film yang peka cahaya ini dikenai cahaya maka plat film mengalami
perubahan kimia sesuai dengan cahaya dan benda di depan kamera. Plat ini masih
peka cahaya, agar plat film ini menjadi tidak peka terhadap cahaya dalam studio
perlu dicuci atau dimasukkan ke dalam larutan kimia tertentu. Setelah plat film
dicuci atau dimasukkan ke dalam larutan kimia tadi, plat film menjadi tidak
pekat terhadap cahaya dan terlihat gambar pada plat film yang disebut gambar
negatif (negatif film). Untuk memperoleh gambar yang sesuai dengan gambar
semula yang diambil di depan kamera, film negatif ini kemudian dicetak pada
kertas film (biasanya kertas film warnanya putih). Gambar pada kertas film
merupakan gambar dan benda yang diambil di depan kamera tersebut dan disebut
gambar positif. Gambar positif sangat tergantung pada proses pembentukan
bayangan pada plat film ini, jika bayangan terjadi pada plat film ini kabur
atau kurang jelas menyebabkan hasil cetakannya nanti juga kabur atau tidak jelas.
Untuk memperoleh hasil pemotretan yang
bagus, lensa dapat Anda geser maju mundur sampai terbentuk bayangan paling
jelas dengan jarak yang tepat, kemudian Anda tekan tombol shutter.
Pelat film menggunakan pelat seluloid
yang dilapisi dengan gelatin dan perak bromida untuk menghasilkan negatifnya.
Setelah dicuci, negatif tersebut dipakai untuk menghasilkan gambar positif
(gambar asli) pada kertas foto. Kertas foto merupakan kertas yang ditutup
dengan lapisan tipis kolodium yang dicampuri dengan perak klorida. Gambar yang
ditimbulkan pada bidang transparan disebut gambar diapositif.
4. MIKROSKOP
Mikroskop adalah alat yang digunakan
untuk melihat benda-benda kecil agar tampak jelas dan besar. Mikroskop terdiri
atas dua buah lensa cembung. Lensa yang dekat dengan benda yang diamati (objek)
disebut lensa objektif dan lensa yang dekat dengan pengamat disebut lensa
okuler. Mikroskop yang memiliki dua lensa disebut mikroskop cahaya lensa ganda.
Karena mikroskop terdiri atas dua lensa
positif, maka lensa objektifnya dibuat lebih kuat daripada lensa okuler (fokus
lensa objektif lebih pendek daripada fokus lensa okuler). Hal ini dimaksudkan
agar benda yang diamati kelihatan sangat besar dan mikroskop dapat dibuat lebih
praktis (lebih pendek).
Benda yang akan amati diletakkan pada
sebuah kaca preparat di depan lensa objektif dan berada di ruang II lensa
objektif ( fobj < s < 2 fobj ). Hal ini menyebabkan
bayangan yang terbentuk bersifat nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang
dibentuk lensa objektif merupakan benda bagi lensa okuler.
Untuk memperoleh bayangan yang jelas,
Anda dapat menggeser lensa okuler dengan memutar tombol pengatur. Supaya
bayangan terlihat terang, di bawah objek diletakkan sebuah cermin cekung yang
berfungsi untuk mengumpulkan cahaya dan diarahkan pada objek. Ada dua cara
dalam menggunakan mikroskop, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan
mata tak berakomodasi.
Sifat-sifat bayangan yang terbentuk pada
mikroskop sebagai berikut.
• Bayangan yang dibentuk lensa
objektif adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.
• Bayangan yang dibentuk lensa
okuler adalah maya, tegak, dan diperbesar.
• Bayangan yang dibentuk mikroskop
adalah maya, terbalik, dan diperbesar terhadap bendanya.
5. TEROPONG
Teropong atau teleskop adalah alat yang
digunakan untuk melihat benda-benda yang jauh agar tampak lebih jelas dan
dekat. Ditinjau dari objeknya, teropong dibedakan menjadi dua, yaitu teropong
bintang dan teropong medan.
a. Teropong Bintang
Teropong bintang adalah teropong yang
digunakan untuk melihat atau mengamati benda-benda langit, seperti bintang,
planet, dan satelit. Nama lain teropong bintang adalah teropong astronomi.
Ditinjau dari jalannya sinar, teropong bintang dibedakan menjadi dua, yaitu
teropong bias dan teropong pantul.
1) Teropong
Bias
Teropong bias terdiri atas dua lensa
cembung, yaitu sebagai lensa objektif dan okuler. Sinar yang masuk ke dalam
teropong dibiaskan oleh lensa. Oleh karena itu, teropong ini disebut teropong
bias.
Benda yang diamati terletak di titik
jauh tak hingga, sehingga bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif tepat
berada pada titik fokusnya. Bayangan yang dibentuk lensa objektif merupakan
benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berfungsi sebagai lup.
Lensa objektif mempunyai fokus lebih panjang
daripada lensa okuler (lensa okuler lebih kuat daripada lensa objektif). Hal
ini dimaksudkan agar diperoleh bayangan yang jelas dan besar. Bayangan yang
dibentuk oleh lensa objektif selalu bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil.
Bayangan yang dibentuk lensa okuler bersifat maya, terbalik, dan diperkecil
terhadap benda yang diamati. Seperti pada mikroskop, teropong bintang juga
dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tak
berakomodasi.
2) Teropong Pantul
Karena jalannya sinar di dalam teropong
dengan cara memantul maka teropong ini dinamakan teropong pantul. Pada teropong
pantul, cahaya yang datang dikumpulkan oleh sebuah cermin melengkung yang
besar. Cahaya tersebut kemudian dipantulkan ke mata pengamat oleh satu atau
lebih cermin yang lebih kecil.
b. Teropong Medan /
Teropong Bumi
Teropong medan digunakan untuk mengamati
benda-benda yang jauh di permukaan bumi. Teropong bumi terdiri atas tiga lensa
cembung, masing-masing sebagai lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa
okuler. Lensa pembalik hanya untuk membalikkan bayangan yang dibentuk lensa
objektif, tidak untuk memperbesar bayangan.
Lensa okuler berfungsi sebagai lup.
Karena lensa pembalik hanya untuk membalikkan bayangan, maka bayangan yang
dibentuk lensa objektif harus terletak pada titik pusat kelengkungan lensa
pembalik. Lensa okuler juga dibuat lebih kuat daripada lensa objektif. Teropong
bumi atau medan sebenarnya sama dengan teropong bintang yang dilengkapi dengan
lensa pembalik.
Sifat bayangan yang dibentuk teropong
medan adalah maya, tegak, dan diperbesar.
Ada teropong bumi yang hanya menggunakan
dua lensa (teropong panggung), yaitu lensa cembung sebagai lensa objektif dan
lensa cekung sebagai lensa okuler. Lensa cekung di sini berfungsi sebagai
pembalik bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif dan sekaligus sebagai lup.
Sifat bayangan yang dibentuk maya,
tegak, dan diperbesar daripada bayangan yang dibentuk lensa objektif. Teropong
ini sering disebut teropong panggung atau teropong Belanda atau teropong
Galileo.
Teropong bumi dan teropong panggung
memang tidak bisa dibuat praktis. Untuk itu, dibuat teropong lain yang
fungsinya sama tetapi sangat praktis, yaitu teropong prisma. Disebut teropong
prisma karena pada teropong ini digunakan dua prisma yang didekatkan
bersilangan antara lensa objektif dan lensa okuler sehingga bayangan akhir yang
dibentuk bersifat maya, tegak, dan diperbesar.
6. PERISKOP
Periskop adalah teropong pada kapal
selam yang digunakan untuk mengamati benda-benda di permukaan laut. Periskop
terdiri atas 2 lensa cembung dan 2 prisma siku-siku sama kaki.
Jalannya sinar pada periskop adalah
sebagai berikut:
ɸ Sinar sejajar dari benda yang
jauh menuju ke lensa obyektif.
ɸ Prisma P1 memantulkan sinar dari
lensa objektif menuju ke prisma P2.
ɸ Oleh prisma P2 sinar tersebut
dipantulkan lagi dan bersilangan di depan lensa okuler tepat di titik fokus
lensa okuler.
|
|
Jalannya Sinar pada Periskop
|
7. PROYEKTOR SLIDE
Proyektor slide adalah alat yang
digunakan untuk memproyeksikan gambar diapositif sehingga diperoleh bayangan
nyata dan diperbesar pada layar. Bagian-bagian yang penting pada proyektor
slide, antara lain lampu kecil yang memancarkan sinar kuat melalui pusat kaca,
cermin cekung yang berfungsi sebagai reflektor cahaya, lensa cembung untuk
membentuk bayangan pada layar, dan slide atau gambar diapositif.
|
|
Proyektor Slide Tahun 1895
|
8. OPTALMOSKUP
Alat ini dipakai untuk memeriksa retina
mata. pada gambar melukiskan bagian-bagian penting dari optalmoskup. berkas
cahaya yang datang dari sumber cahaya S yang terletak pada fokus lensa L1 dibiaskan
sejajar ke cermin C. dari cermin C sinar dpantulkan ke amta. selanjutnya
dokter dapat mengamati retina melalui lubang ditengah-tengah cermin C dan
lensa L2 bertindak sebagai lup.