Definisi, Contoh dan Fungsi Alat Optik, Materi Fisika Kelas XI SMA

Karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, yaitu β, maka mata pengamat berakomodasi maksimum. Untuk jenis mata normal (emetropi) dan berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk berada pada jarak baca normal (sn) yaitu 25 cm.

Oleh karena itu, perbesaran bayangan pada lup mata berakomodasi maksimum dapat dituliskan sebagai berikut.

M= S_n/S=S_n/f+1

Keterangan:
M = perbesaran bayangan (kali)
f = jarak fokus lup (meter)
s_n = jarak baca normal (25 cm)

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).

Menggunakan lup dengan mata tak berakomodasi dapat diperoleh bila benda diletakkan pada titik fokus lup (s = f).

Untuk mata tidak berakomodasi, bayangan terbentuk di tak terhingga (s’ = ~) dan benda terletak di titik fokus (s = f) sehingga perbesaran bayangan yang dibentuk lup untuk mata tak berakomodasi adalah sebagai berikut. 

M= S_n/S = S_n/f+1

Keterangan:
M = perbesaran bayangan (kali)
f = jarak fokus lup (meter)
s_n = jarak baca normal (25 cm)

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).

Menggunakan lup dengan mata tak berakomodasi dapat diperoleh bila benda diletakkan pada titik fokus lup (s = f).

Untuk mata tidak berakomodasi, bayangan terbentuk di tak terhingga (s’ = ~) dan benda terletak di titik fokus (s = f) sehingga perbesaran bayangan yang dibentuk lup untuk mata tak berakomodasi adalah sebagai berikut.

M = S_n/f

Keterangan:
M = perbesaran bayangan (kali)
f = jarak fokus lup (meter)
s_n = jarak baca normal (25 cm)

5. Mikroskop

Mikroskop merupakan alat optik untuk melihat benda-benda kecil dengan perbesaran yang lebih besar dari perbesaran lup (dapat mencapai lebih dari 100 kali lipat dari besar benda). Mikroskop pertama kali ditemukan oleh Zacharias Janssen dari Belanda pada tahun 1590.

Mikroskop terdiri dari 2 lensa. Lensa pertama dinamakan lensa obyektif yang diletakkan sekat dengan benda yang akan diamati. Sedangkan lensa kedua yang diletakkan dekat dengan mata pengamat dinamakan lensa okuler. Lensa okuler bertindak sebagai lup. Ada dua cara dalam menggunakan mikroskop, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tak berakomodasi.

Bayangan akhir yang dihasilkan oleh dua lensa dalam mikroskop bersifat maya, diperbesar dan terbalik terhadap benda semula. Panjang mikroskop (L) dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut.

L = s’_ob + s_ok

Keterangan:
L = panjang mikrokop (meter)
s’_ob = jarak bayangan lensa objektif
s_ok = jarak benda lensa okuler

Perbesaran lensa obyektif merupakan perbesaran lensa positif:

M_ob = h'_ob/h_ob = | -s'_ob/s_ob |

Keterangan:
M_ob = perbesaran lensa objektif
s’_ob = jarak bayangan bagi lensa objektif
s_ob = jarak benda bagi lensa objektif
h’_ob = tinggi bayangan
h_ob = tinggi benda

Oleh karena lensa okuler bersifat sebagai lup maka perbesaran lensa okuler mikroskop adalah sebagai berikut. Untuk mata berakomodasi maksimum.

Mata berakomodasi maksimum:

Mok =  sn/fok+1

Keterangan:
s_n = jarak titik dekat mata normal
f_ok = jarak fokus lensa okuler

Mikroskop terdiri atas lensa objektif dan lensa okuler. Maka dapat dikatakan bahwa perbesaran pada mikroskop merupakan perkalian antara perbesaran oleh lensa objektif (m_ob) dengan perbesaran oleh lensa okuler (m_ok) dan secara matematis dituliskan sebagai berikut.

Perbesaran total mikroskop:

M_tot = M_ob x M_ok

Keterangan:
M = perbesaran total mikroskop
m_ob = perbesaran lensa objektif
m_ok = perbesaran lensa okuler

Pada mikroskop, lensa okuler berfungsi sebagai lup. Agar mata pengamat dalam menggunakan mikroskop tidak berakomodasi, maka lensa okuler harus diatur/digeser sedemikian rupa supaya bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif tepat jatuh di titik fokus lensa okuler (fok). Lukisan bayangan untuk mata tak berakomodasi dapat dilihat pada gambar berikut.

Perbesaran lensa objektif selalu sama baik digunakan pada saat pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum maupun mata tidak berakomodasi. Hal ini dikarenakan lensa objektif digunakan untuk membentuk bayangan objek asli dan tidak berhubungan langsung dengan mata pengamat.

Oleh karena lensa okuler bersifat sebagai lup maka perbesaran lensa okuler untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.

M_ok = s_n/f_ok

Sehingga untuk perbesaran total mikrokop untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, sebagai berikut:

M=s'_ob/s_ob x s_n/f_ok

Sedangkan panjang mikroskop (jarak tubulus) untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi dinyatakan dengan persamaan berikut.

L = s’_ob + f_ok

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.

1. Sinar sejajar dari benda yang jauh menuju ke lensa obyektif.
2. Prisma P1 memantulkan sinar dari lensa objektif menuju ke prisma P2.
3. Oleh prisma P2 sinar tersebut dipantulkan lagi dan bersilangan di depan lensa okuler tepat di titik fokus lensa okuler.

Contoh Soal

1. Reni yang menderita rabun dekat mempunyai titik dekat 50 cm. Jika ingin membaca dengan jarak normal (25 cm), maka berapa kekuatan lensa kaca mata yang harus dipakai Reni?
Penyelesaian:

Diketahui:
s = 25 cm
s’ = -50 cm (tanda negatif menunjukkan bayangan bersifat maya, di depan lensa)
Ditanyakan: P = …?

Jawab:
1/f = 1/s + 1/s’
1/f = 1/25 – 1/50
1/f = 2/50 – 1/50
1/f = 1/50
f = 50 cm = 0,5 m
P = 1/f = 1/0,5 = 2 dioptri
Jadi, kekuatan lensa kaca mata yang harus dipakai reni adalah 2 dioptri.

2. Seorang siswa melihat sebuah benda kecil dengan menggunakan lup yang berjarak fokus 10 cm. Jika benda diletakkan di titik fokus lup, tentukan perbesaran lup.
Penyelesaian:

Diketahui:
f = 10 cm
s = 10 cm (karena benda diletakkan di titik fokus lup)
Ditanyakan: M

Jawab:
Jika benda diletakkan di titik fokus lensa, maka pengamat mengamati dengan mata tidak berakomodasi. Jadi, perbesarannya dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut.
M = sn/f
M = 25/10
M = 2,5 kali
Jadi, perbesaran bayangannya adalah 2,5 kali.