Prinsip Kerja Alat-Alat Optik
Mengenal Alat Optik
Alat optik dibuat dengan berbagai tujuan, tetapi fungsi alat optik yang utama sendiri adalah untuk meningkatkan daya penglihatan manusia.
Berbagai macam alat optik telah diciptakan seperti kacamata, mikroskop dan teleskop.
Mikroskop dan teleskop digunakan untuk melihat benda-benda kecil yang tak terlihat dengan mata telanjang.
Kebutuhan Alat Optik
Banyak orang dapat melihat dengan jelas pada kondisi normal dalam hal ini tanpa menggunakan kacamata. Dalam kondisi ini orang-orang tersebut menggunakan mata untuk melihat suatu benda.
Tapi ada juga beberapa orang yang tidak dapat melihat secara jelas dengan menggunakan mata. Jika dengan mata kita tidak dapat melihat dengan jelas maka kita dapat menggunakan alat bantu penglihatan.
Alat bantu untuk mengamati benda-benda yang tidak jelas dilihat oleh mata disebut dengan alat optik.
Mata adalah suatu alat optik yang terdapat banyak keterbatasan.
Mata kita tidak dapat melihat benda yang sangat kecil, seperti bakteri, virus, dan sebagainya. Juga mata kita tidak bisa melihat benda yang tempatnya sangat jauh dan tidak jelas, seperti bulan, matahari, atau pesawat yang terbang tinggi, dan sebagainya.
Beberapa jenis alat optik diciptakan untuk membantu masalah manusia khususnya untuk melihat benda-benda kecil atau yang jauh tempatnya yaitu lup(Kaca pembesar), kamera, mikroskop dan teropong.
Analisis Alat-Alat Optik Mata
Sistem optik yang paling penting bagi manusia adalah tidak lain tidak bukan adalah mata.
Berikut ini adalah bagian-bagian dari mata.
Di depan lensa mata terdapat selaput yang membentuk suatu celah lingkaran. Selaput ini yang disebut dengan iris.
Iris berfungsi memberi warna pada mata.
Celah lingkaran disebut dengan pupil. Lebar pupil dikendalikan oleh iris yang tergantung pada intensitas cahaya yang masuk atau mengenainya.
Jumlah cahaya yang memasuki mata dikendalikan oleh iris. Iris mengatur besar kecilnya biji mata, sedang tebal lensa dikendalikan oleh otot siliari.
Kornea mata letaknya pada bagian depan mata dan memiliki lengkung yang lebih tajam yang dilapisi oleh selaput bening.
Di belakang kornea terdapat cairan aqueous humor. Cairan aqueous humor berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata.
Jika kita melihat pada bagian yang lebih dalam lagi terdapat lensa yang dibuat dari bahan bening, berserat dan kenyal. Lensa inilah yang disebut sebagai lensa mata atau lensa kristalin.
Cahaya memasuki mata melewati iris, kemudian menembus biji mata, dan oleh lensa difokuskan sehingga jatuh ke retina atau selaput jala.
Retina adalah lapisan serat saraf yang menutup bagian belakang.
Retina mengandung struktur indra cahaya yang sangat halus disebut batang dan kerucut dan memancarkan informasi yang diterima saraf optik dan dikirim ke otak.
Jika kita ingin melihat benda yang jauh posisinya, maka otot siliari akan mengendor dan berakibat sistem lensa kornea berada pada panjang fokus maksimumnya yaitu kira-kira 2,5 cm merupakan jarak dari kornea ke retina (Tipler, 1991).
Ketika kita mendekatkan benda pada mata, maka otot siliari akan meningkatkan kelengkungan lensa sehingga mengurangi panjang fokusnya dan bayangan akan difokuskan ke retina.
Akomodasi adalah proses perubahan kelengkungan lensa pada mata .
Titik dekat adalah jarak terdekat atau posisi benda di depan mata dimana lensa memfokuskan cahaya yang masuk tetap jatuh di retina.
Jika benda didekatkan ke mata, maka lensa mata tidak dapat memfokuskan cahaya. Cahaya yang masuk tidak akan jatuh ke retina dan bayangan menjadi kabur.
Posisi titik dekat mata ini, bisa saja beragam dari satu orang ke orang yang lain dan berubah dengan meningkatnya usia.
Sebagai contoh, seseorang yang usianya 10 tahun maka titik dekatnya dapat sekitar 7 cm di depan mata, sedang seseorang yang usianya 60 tahun maka titik dekatnya dapat sekitar 200 cm.
Proses Pembentukan Bayangan di Retina
Berikut ini adalah penjelasan bagaimana proses pembentukan bayangan di retina jika mata kita melihat suatu benda.
Benda yang tingginya y terletak pada jarak S1 maka tampak kecil karena bayangan yang terbentuk di retina kecil dengan tinggi bayangan adalah y’.
Bayangan yang ditangkap di retina adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
Otak manusia yang menerjemahkan sehingga kalau kita melihat suatu benda maka kita dapat melihat seolah-olah bayangan tegak dan tidak terbalik.
Jika kemampuan otot siliari dalam mengatur kelengkungan lensa mata kurang, maka dapat mengakibatkan lensa mata kurang cembung. Hal ini dapat mengakibatkan cahaya pembentuk bayangan yang terbentuk akan jatuh di belakang retina seperti pada gambar di bawah ini.
Orang yang mempunyai kelainan seperti pada gambar di atas disebut rabun jauh.
Kelainan rabun jauh dapat diatasi dengan memasang lensa positif atau kaca mata berlensa cembung atau positif.
Kacamata berlensa cembung membantu cahaya untuk membentuk bayangan tetap jatuh pada retina. Proses pembentukan bayangan di retina ini, pada orang yang menderita rabun jauh dapat kalian lihat seperti pada gambar di bawah ini.
Jika kemampuan otot siliari terlalu kuat, dapat mengakibatkan lensa mata terlalu cembung dan bayangan yang terbentuk akan jatuh di depan retina. Kelainan ini disebut sebagai rabun dekat. Perhatikan gambar berikut ini.
Rabun dekat dapat diatasi dengan memasang lensa negatif atau memakai kaca mata berlensa cekung atau negatif.
Kacamata berlensa cekung membantu cahaya untuk membentuk bayangan benda tetap jatuh pada retina. Proses pembentukan bayangan di retina pada orang yang menderita rabun dekat dapat kalian lihat seperti pada gambar di bawah ini.
Hubungan posisi benda, bayangan yang terbentuk dan panjang fokus suatu lensa tipis dapat ditulis dalam rumus matematik sebagai berikut
s, adalah jarak benda ke mata
s', adalah jarak bayangan ke mata
f, adalah panjang fokus lensa.
Kemampuan suatu lensa positif untuk mengumpulkan cahaya atau kemampuan lensa negatif untuk menyebarkan cahaya dinyatakan dengan kekuatan lensa (P). Rumus cara menentukan kekuatan lensa (P) adalah
P, adalah kekuatan lensa (D atau dioptri) f, adalah panjang fokus lensa (m).
- Untuk panjang fokus suatu lensa 1 m, maka kekuatan lensa tersebut adalah 1 D.
- Mata merupakan suatu alat optik yang terdiri dari 1(satu) lensa positif.
- Alat optik yang juga terdiri atas 1 (satu) lensa selain mata adalah lup atau kaca pembesar.
Contoh Soal Alat Optik Mata
Contoh Soal Satu
Semisal si A (Orang) ingin melihat suatu benda yang berada di depan mata pada jarak 25 cm. Jika jarak antara kornea mata dan retina adalah 2,5 cm maka tentukan berapa panjang fokus sistem lensa-kornea agar benda terlihat paling jelas oleh mata orang tersebut.Jawab
Jika benda berada di tempat yang jauh dan tak berhingga maka sinar dari benda akan sejajar sumbu lensa dan difokuskan oleh mata pada retina, dan memberikan panjang fokus untuk sistem lensa kornea sebesar 2,5 cm.
Untuk melihat benda yang berjarak 25 cm di depan mata, benda terlihat paling jelas jika bayangan terbentuk di retina.
Dengan menggunakan persamaan pada lensa tipis maka panjang fokus lensa dapat dihitung dengan rumus berikut:
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/25 + 1/2,5
1/f = 1/25 + 10/25
1/f = 11/25
f = 25/11 = 2,24cm
Jadi, panjang fokus lensa 2,24 cm
Contoh Soal Dua
Sebuah lensa memiliki kekuatan -2,5 dioptri. Tentukan berapa panjang fokus lensa tersebut ?Jawab:
f = 1/P
f = 1/-2,5 D
f = -0,40 m
f = -40 cm
Jadi, panjang fokus lensa di atas adalah –40 cm.