Selasa, 12 Agustus 2014
OPTIK
Mata
Salah satu alat
optik alamiah yang merupakan salah
satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam mata terdapat
lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal.
Lensa kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang
disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang
masuk ke mata diatur oleh pupil.
Bagian-bagian mata
Cahaya
yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke bagian belakang mata
yang disebut retina.
Bentuk bayangan benda yang jatuh di retina seolah-olah direkam dan
disampaikan ke otak melalui saraf optik. Bayangan inilah yang sampai ke
otak dan memberikan kesan melihat benda kepada mata. Jadi, mata dapat
melihat objek dengan jelas apabila bayangan benda (bayangan nyata)
terbentuk tepat di retina.
Lensa mata merupakan lensa yang
kenyal dan
fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan objek yang dilihat. Karena
bayangan benda harus selalu difokuskan tepat di retina, lensa mata
selalu berubah-ubah untuk menyesuaikan objek yang dilihat. Kemampuan
mata untuk menyesuaikan diri terhadap objek yang dilihat dinamakan daya
akomodasi mata.
Daya akomodasi mata
Saat mata melihat objek yang
dekat, lensa mata akan berakomodasi menjadi lebih cembung agar
bayangan yang terbentuk jatuh tepat di retina. Sebaliknya, saat melihat
objek yang jauh, lensa mata akan menjadi lebih pipih untuk memfokuskan
bayangan tepat di retina.
Titik terdekat yang mampu
dilihat oleh mata dengan
jelas disebut titik dekat mata (punctum proximum/PP). Pada saat melihat
benda yang berada di titik dekatnya, mata dikatakan berakomodasi
maksimum. Titik dekat mata disebut juga dengan jarak baca normal karena
jarak yang lebih dekat dari jarak ini tidak nyaman digunakan untuk
membaca dan mata akan terasa lelah. Jarak baca normal atau titik dekat
mata adalah sekitar 25 cm.
Adapun, titik terjauh yang dapat
dilihat oleh mata
dengan jelas disebut titik jauh mata (punctum remotum/PR). Pada saat
melihat benda yang berada di titik jauhnya, mata berada dalam kondisi
tidak berakomodasi. Jarak titik jauh mata normal adalah di titik tak
hingga (~).
CACAT MATA
Rabun Jauh
Orang yang menderita rabun jauh
atau miopi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang jauh tapi
tetap mampu melihat dengan jelas objek di titik dekatnya (pada jarak 25
cm). titik jauh mata orang yang menderita rabun jauh berada pada jarak
tertentu (mata normal memiliki titik jauh tak berhingga).
Rabun jauh dapat diperbaiki
dengan menggunakan
lensa divergen yang bersifat menyebarkan (memencarkan) sinar. Lensa
divergen atau lensa cekung atau lensa negatif dapat membantu lensa mata
agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.
Jarak fokus lensa dan kuat lensa
yang digunakan untuk memperbaiki
mata yang mengalami rabun jauh dapat ditentukan berdasarkan persamaan
lensa tipis dan rumus kuat lensa.
Di sini jarak s adalah
jarak tak hingga (titik jauh mata normal), dan s’
adalah titik jauh mata (PR). Prinsip dasarnya adalah lensa negatif
digunakan untuk memindahkan (memajukan) objek pada jarak tak hingga agar
menjadi bayangan di titik jauh mata tersebut sehingga mata dapat
melihat objek dengan jelas.
Rabun Dekat
Orang yang menderita rabun dekat
atau hipermetropi
tidak mampu melihat dengan jelas objek yang terletak di titik dekatnya
tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek yang jauh (tak hingga).
Titik dekat mata orang yang menderita rabun dekat lebih jauh dari jarak
baca normal (PP > 25 cm).
Cacat mata hipermetropi dapat
diperbaiki dengan
menggunakan lensa konvergen yang bersifat mengumpulkan sinar. Lensa
konvergen atau lensa cembung atau lensa positif dapat membantu lensa
mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.
Jarak fokus lensa dan kuat lensa
yang digunakan untuk memperbaiki
mata yang mengalami hipermetropi dapat ditentukan berdasarkan persamaan
lensa tipis dan rumus kuat lensa.
Di sini jarak s adalah
jarak titik dekat mata normal (25 cm), dan s’
adalah titik dekat mata (PP). Prinsip dasarnya adalah lensa positif
digunakan untuk memindahkan (memundurkan) objek pada jarak baca normal
menjadi bayangan di titik dekat mata tersebut sehingga mata dapat
melihat objek dengan jelas.
Kaca Pembesar (lup)
Kaca pembesar atau lup digunakan
untuk melihat
benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup
menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar
objek menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas.
Bayangan
yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Untuk
mendapatkan bayangan semacam ini objek harus berada di depan lensa dan
terletak diantara titik pusat O dan titik fokus F lensa. untuk
menghasilkan bayangan yang diinginkan, lup dapat digunakan dalam dua
macam cara, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata
tidak berakomodasi.
Lup dapat
digunakan dengan mata berakomodasi
maksimum untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan. Agar
mata berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk harus tepat berada
di titik dekat mata (s’ = sn = jarak titik
dekat mata).
Perbesaran bayangan yang
dihasilkan oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum adalah
Dimana P adalah
perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn
= 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.
Menggunakan lup
dalam keadaan mata berakomodasi
maksimum membuat mata menjadi cepat lelah. Agar mata relaks dan tidak
cepat lelah, lup digunakan dalam keadaan mata tidak berakomodasi. Untuk
mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan dalam keadaan mata tidak
berakomodasi, bayangan yang terbentuk harus berada sangat jauh di depan
lensa (jarak tak hingga). dalam hal ini objek harus berada di titik
fokus lensa (s = f).
Perbesaran bayangan yang
dihasilkan oleh lup dengan mata tidak berakomodasi adalah
Dimana P adalah
perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn
= 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.
Mikroskop
Perbesaran
bayangan yang dihasilkan dengan
menggunakan lup yang hanya menggunakan sebuah lensa cembung kurang
maksimal dan terbatas. Untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar
diperlukan susunan alat optik yang lebih baik. Perbesaran yang lebih
besar dapat diperoleh dengan membuat susunan dua buah lensa cembung.
Susunan alat optik ini dinamakan mikroskop yang dapat menghasilkan
perbesaran sampai lebih dari 20 kali.
Sebuah mikroskop terdiri atas
dua buah lensa
cembung (lensa positif). lensa yang dekat dengan objek (benda) dinamakan
lensa objektif, sedangkan lensa yang dekat mata dinamakan lensa okuler.
Jarak fokus lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa
objektif.
mikroskop dan bagian-bagiannya
pembentukan bayangan pada
mikroskop
Objek yang ingin
diamati diletakkan di depan lensa objektif di antara titik Fob
dan 2Fob. Bayangan yang terbentuk oleh lensa
objektif adalah I1
yang berada di belakang lensa objektif dan di depan lensa okuler.
Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan I1
akan menjadi benda bagi lensa okuler dan terletak di depan lensa okuler
antara pusat optik O dan titik fokus okuler Fok. Di
sini lensa okuler akan berfungsi sebagai lup dan akan terbentuk
bayangan akhir I2 di depan lensa okuler. Bayangan
akhir I2 yang terbentuk bersifat maya, diperbesar,
dan terbalik terhadap objek semula.
Perbesaran yang dihasilkan
mikroskop adalah
gabungan dari perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler.
Perbesaran lensa objektif mikroskop adalah
Dimana Pob
adalah perbesaran lensa objektif, s’ob adalah jarak
bayangan lensa objektif dan sob adalah jarak objek
di depan lensa objektif.
Adapun perbesaran lensa okuler
mikroskop sama dengan perbesaran lup, yaitu sebagai berikut.
untuk mata berakomodasi maksimum
untuk mata tidak berakomodasi
Dimana Pok
adalah perbesaran lensa okuler, sn adalah jarak
titik dekat mata (untuk mata normal sn = 25 cm), dan
fok adalah jarak fokus lensa okuler.
Perbesaran total mikroskop
adalah hasil kali perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler.
Jadi,
P = Pob
× Pok
Hal-hal penting yang perlu
diketahui berkaitan dengan mikroskop:
(1)jarak antara lensa objektif
dan lensa okuler disebut juga panjang tabung (d). panjang
tabung sama dengan penjumlahan jarak bayangan yang dibentuk lensa
objektif (s’ob) dengan jarak benda (bayangan
pertama) ke lensa okuler (sok).
d = s’ob
+ sok
(2)menggunakan
mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum berarti letak bayangan
akhir berada di titik dekat mata di depan lensa okuler. Jadi, dapat
dituliskan
s’ok = −sn
(3)menggunakan mikroskop dengan
mata tidak berakomodasi berarti jarak benda di depan lensa okuler (sok
) berada tepat di titik fokus lensa okuler (fok).
Jadi, dapat dituliskan
sok = fok
Teropong Bintang
Bintang-bintang di langit yang
letaknya sangat jauh
tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Teropong atau teleskop
dapat digunakan untuk melihat bintang atau objek yang letaknya sangat
jauh.
Teropong terdiri atas dua lensa
cembung,
sebagaimana mikroskop. Pada teropong jarak fokus lensa objektif lebih
besar daripada jarak fokus lensa okuler (fob > fok).
Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi agar tidak cepat
lelah karena teropong digunakan untuk mengamati bintang selama
berjam-jam. Dengan mata tidak berakomodasi, bayangan lensa objektif
harus terletak di titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, panjang
teropong (atau jarak antara kedua lensa) adalah
d = fob
+ fok
dimana fob
adalah jarak fokus lensa objektif dan fok adalah
jarak fokus lensa okuler.
Adapun perbesaran P
yang dihasilkan oleh teropong adalah
