Fisika - Optika Geometri

OPTIKA GEOMETRI

A.  PEMBIASAN PADA LENSA

Lensa merupakan zat optik yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung atau permukaan lengkung dan permukaan datar.

Pembiasan merupakan peristiwa pembelokan arah sinar pada saat melewati zat optik.

1.    Lensa Cembung.

	Sinar-sinar yang datang pada lensa cembung dibiaskan melalui satu titik yang merupakan titik fokus lensa. Lensa cembung disebut juga lensa positif atau lensa konvergen

2.    Lensa Cekung.

	Sinar-sinar yang datang pada lensa cekung dibiaskan menyebar seolah-olah datang dari titik fokus lensa. Lensa cekung disebut juga lensa negatif atau lensa divergen.

 

Untuk menggambarkan pembentukan bayangan pada lensa cembung dan lensa cekung di gunakan sinar-sinar istimewa yang berlaku pada masing-masing lensa.

Tugas

A.  Gambarkan pembentukan bayangan pada lensa cembung dan lensa cekung untuk benda berada pada:

1.          Antara titik fokus dan bidang kelengkungan lensa.

2.          Antara titik fokus dan jari-jari kelengkungan lensa.

3.          Dibelakang jari-jari kelengkungan lensa.

Keterangan:

1.          Gambar di buku tugas.

2.          Dikumpulkan pekan depan (pertemuan berikutnya).

Persamaan-persamaan yang berlaku pada lensa:

1.    Hubungan jari-jari kelengkungan, titik fokus, jarak bensa dan jarak bayangan

Keterangan: 1.    f   = jarak fokus lensa (m) 2.    S = jarak benda (m) 3.    S’  = jarak bayangan (m) 4.    h  =  tinggi benda 5.    h’ = tinggi bayangan 6.    P  = Kekuatan lensa (Dioptri) Semua pengukuran di mulai dari bidang lengkung lensa.

  ;

2.    kekuatan lensa

3.  Perbesaran Bayangan

Contoh:  Jarak titik api sebuah lensa adalah 25 cm. Jika di depan lensa sejauh 30 cm terdapat benda setinggi 5 cm, tentukan:

a.     jarak bayangan

b.    tinggi bayangan

c.     perbesaran bayangan

d.    kekuatan lensa

B.  ALAT-ALAT OPTIK

1.  Mata dan Kaca Mata

          a.  Bagian-Bagian Mata.

                            

                                                                                     

                                                  

              B. Jelaskan fungsi masing-masing bagian mata seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

b. Optika Mata

 

¨    Benda dapat dilihat dengan jelas bila sinar-sinar yang datang dari benda, dibiaskan oleh masing-masing bagian mata (kornea dan lensa mata) sehingga bayangan tepat jatuh pada retina.

¨    Di dalam mata bayangan yang terbentuk pada retina nyata, terbalik, diperkecil.

¨    Lensa mata berupa lensa positif yang bisa diatur kepipihan dan kecembungannya yang disebut sebagai daya akomodasi mata.

¨    Mata normal adalah mata dengan batas pengelihatan titik dekat atau  punctum proximum (PP) 25 cm dan titik jauh atau punctum remotum (PR) takhingga.

¨    Apabila suatu mata batas pengelihatannya di luar batas mata normal, dikatakan mata mengalami gangguan atau cacat mata

c.    Cacat Mata

1.      Miopi (rabun jauh/ teranga dekat).

Penderita miopi, titik dekatnya lebih pendek dari titik dekat mata normal (PP < 25 cm) dan titik jauhnya lebih pendek dari pada titik jauh mata normal (PR tertentu).

 

2.      Hipermtropi (rabun dekat/ terang jauh)

Penderita hipermetropi, titik dekatnya lebih besar dari titik dekat mata normal (PP > 25 cm) dan titik jauhnya terletak jauh tak terhingga (PR = ~).

 

 

3.      Presbiopi (mata tua)

Penderita presbiopi tidak dapat melihat benda yang letaknya jauh, dan juga tidak mampu melihat dengan jelas benda-benda pada jarak  dekat (jarak baca normal).

 

Penderita presbiopi dapat di tolong dengan kaca mata berlensa rangkap (bifokal).

4.      Astigmatis

Penderita Asigmatis disebabkan kornea mata yang tidak berbentuk sferik, melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada yang lainnya.

Penderita Astigmtisma dapat di tolong dengan kaca mata berlensa silindris.

                  

                   Contoh soal.

1.          Seorang wanita mampu melihat benda-benda didepannya dengan jelas jika jaraknya tak lebih dari 75 cm. Berapa kekuatan kacamata yang diperlukan agar ia bisa melihat benda jauh dengan jelas?

2.          Seorang penderita rabun dekat mempunyai titik dekat 75 cm. Berapakah kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan agar ia dapat melihat dengan jelas pada jarak 25 cm?

3.         Kamera

¨    Prinsip kerja kamera sama dengan prinsip kerja mata. Secara sederhana, kamera terdiri dari lensa positif untuk membiaskan cahaya, diagfragma untuk mengatur cahaya yang masuk, penutup (shutter) untuk melewatkan cahaya dalam waktu yang singkat, dan film sebagai layar (penangkap bayangan).

¨    Untuk mendapatkan bayangan yang terang dan tepat jatuh di film maka lensa pada kamera dapat dimaju mundurkan.

Contoh: Bayangan sebuah bangunan yang tercetak pada film memiliki tinggi 92,0 mm. Foto ini dihasilkan oleh sebuah kamera yang memiliki jarak fokus 52,0 mm, Jika lensa kamera berada 100 m dari bangunan itu diambil, berapakah tinggi bangunan sebenarnya?

4.         Lup (Kaca Pembesar)

¨    Lup merupakan lensa positif tunggal denga jarak fokus kecil dan berfungsi untuk melihat benda-benda kecil agar tanpak lebih besar dan jelas.

¨    Perbesaran maksimal diperoleh jika benda diletakkan diantara fokus dan pusat kelengkungan lensa.

Perbesaran  lup

 

a.     Mata Berakomodasi

Perbesaran anguler  (M_a)

Keterangan: Ma =  Perbesaran anguler/ Perbesaran sudut Sn  =  Jarak titik dekat mata f     =  Jarak titik fokus lup S    =  Jarak benda dari lup

    

b.     Mata Tak Berakomodasi

      

Contoh:  Seorang tukang arloji mempunyai titik dekat 20 cm. Jika orang itu menggunakan lup dengan titik fokus 10 cm, tentukan perbesaran lup untuk:

a.          Mata berakomodasi maksimum

b.          Mata berakomodasi pada jarak 60 cm

c.           Mata tak berakomodasi

5.         Mikroskop

¨    Mikroskop digunakan untuk mengamati benda-benda mikro karena dapat menghasilkan perbesaran yang sangat besar.

¨    Mikroskop terdiri dari dua lensa positif yaitu lensa objektif dan lensa okuler, sehingga benda yang diamati mengalami perbesaran dua kali.

 

              Keterangan:

1.         d = Panjang mikroskop (jarak lensa objektif dan lensa okuler)         

2.         f_ob dan f_ok = jarak fokus lensa objektif dan lensa okuler

3.         S_ob dan S_ok = jarak benda lensa objektif dan lensa okuler

4.         S¹_ob dan S¹_ok = jarak bayangan lensa objektif  dan jarak bayangan lensa okuler

5.         h, h^1, dan h¹¹ = tinggi objek, tinggi bayangan oleh lensa objektif, dan tinggi bayangan oleh lensa okuler

¨   Perbesaran Mikroskop

1.        Perbesaran lensa objektif (M_ob)

2.        Perbesaran lensa okuler (M_ok)

a.    Mata berakomodasi maksimum (S^’_ok = -S_n)

          ; Dengan    S_n = titik dekat mata.

b.    Mata tak berakomodasi (S_ok = f_ok)

c.     Perbesaran total mikroskop

Contoh : Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif dengan jarak fokus 0,8 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 2 cm. Jika jarak kedua lensa itu 20 cm, tentukan perbesaran total mikroskop apabila:

a.     Mata berakomodasi maksimum

b.     Mata tidak berakomodasi

Latihan:

1.         Seorang memakai kacamata berkekuatan -1/2 dioptri. Berapa titik jauh orang tersebut.

2.         Sebuah kamera dengan jarak fokus tetap 50,0 mm mula-mula digunakan untuk memfokuskan benda jauh sehingga bayangannya terbentuk dengan tajam pada film. Sekarang kamera ini digunakan untuk memfokuskan bayangan dari suatu benda yang berada 2,00 m jauhnya dari kamera. Untuk tujuan berapa jauh lensa harus digeser.

3.         Seorang tukang jam menggunakan lup. Jika jarak benda 5 cm dan bayangan yang terbuntuk di titik dekat mata normal. Berapakah titik focus lup yang dipakai.

4.         Sebuah mikroskop memiliki lensa okuler dengan jarak fokus 2,5 cm dan lensa objektif dengan jarak fokus 1,2 cm. Jarak lensa objektif dan okuler adalah 23 cm,  tentukan perbesaran total mikroskop untuk:

a.     Mata berakomodasi maksimum

b.     Mata tidak berakomodasi.