ALAT OPTIK

Alat Optik

Pada bab sebelumnya kamu telah mempelajari sifat-sifat cahaya, di antaranya dapat dipantulkan dan dibiaskan. Kamu pun sudah mempelajari sifat-sifat benda yang dapat memantulkan cahaya, misalnya cermin, dan benda yang dapat membiaskan cahaya, misalnya lensa. Dengan mempelajari kedua sifat benda tersebut, kamu dapat memanfaatkannya untuk membantu keterbatasan penglihatan manusia. Alat yang cara kerjanya memanfaatkan prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya disebut alat optik. Alat optik yang sering digunakan adalah kacamata, kaca pembesar (lup), mikroskop, kamera, dan periskop. Akan tetapi, dari sekian banyak alat optik yang diciptakan manusia, tidak ada satu pun alat optik yang dapat menyaingi ciptaan Tuhan, yaitu mata. Oleh karena itu, menjadi kewajibanmu untuk mensyukuri dan memeliharanya. Alat optik yang dibuat manusia sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Dengan teropong, kamu dapat melihat benda-benda yang jauh. Untuk melihat benda-benda renik, kamu dapat meggunakan mikroskop. Dalam bab ini kamu akan mempelajari beberapa alat optik yang sering digunakan, di antaranya kamera, mata, lup, mikroskop, dan periskop.

A. Mata

Kamu diberkati oleh Tuhan sepasang mata sebagai indera untuk melihat. Anugerah tersebut memungkinkan manusia dapat menikmati keindahan alam ini. Tahukah kamu bahwa matamu seperti kamera? Bagian-bagian kamera semuanya ada di matamu. Manusia telah menjiplak alat optik yang maha sempurna, yaitu mata.

1. Bagian-Bagian Mata

Mata manusia memiliki bagian-bagian yang sangat sempurna. Berikut adalah bagian-bagian mata yang perlu kamu ketahui.

a. Kornea

Kornea merupakan bagian mata yang bersifat tembus pandang dan berfungsi sebagai pelindung matamu. Agar tetap bening dan bersih, kornea ini dibasahi oleh air mata yang berasal dari kelenjar air mata.

b. Cairan Aqueous

Di belakang kornea terdapat cairan yang disebut cairan aqueous yang berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk sehingga terfokus ke lensa mata.

c. Iris atau Selaput Pelangi

Iris terdapat di belakang kornea dan berpigmen. Pigmen ini menentukan warna pada mata seseorang. Pernahkah kamu melihat seseorang atau binatang memiliki mata berwarna biru, cokelat, atau hitam?

d. Pupil

Pupil terdapat di tengah-tengah iris. Pupil dapat mengecil dan membesar, seperti fungsi diafragma pada kamera. Pupil membuka dan menutup secara otomatis bergantung pada cahaya yang masuk. Jika cahaya terang, pupil akan mengecil, sedangkan ketika gelap, pupil akan membesar.

e. Retina

Retina merupakan selaput yang mengandung sel-sel indera. Retina berfungsi sebagai layar, tempat terbentuknya bayangan, seperti halnya pelat film pada kamera.

f. Lensa Kristalin

Lensa kristalin merupakan lensa mata yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa mata berbeda dengan lensa kamera, tetapi memiliki fungsi yang sama. Pada kamera, untuk memfokuskan bayangan pada pelat film, lensa kamera harus dimajukan atau dimundurkan. Pada mata, untuk memfokuskan bayangan pada retina, yaitu dengan mencembungkan atau memipihkan lensa. Daya untuk membuat lensa mata cembung dan memipih sesuai dengan jarak benda yang dilihat disebut daya akomodasi.

2. Bagaimanakah Kamu Dapat Melihat?

Agar benda terlihat jelas oleh mata, bayangannya harus tepat di retina. Retina terdiri atas dua bagian, yaitu bintik kuning yang peka terhadap cahaya dan bintik buta yang tidak peka terhadap cahaya. Pada retina terdapat serabut-serabut sel saraf mata. Jika kamu melihat sebuah benda, sel-sel saraf tersebut akan menyampaikanya ke otakmu. Oleh sebab itu, agar kamu dapat melihat benda dengan jelas, bayangan harus jatuh di bintik kuning. Suatu benda hanya dapat kamu lihat apabila ada cahaya. Cahaya yang dipantulkan dari benda akan masuk ke dalam matamu melalui kornea dan dibiaskan oleh cairan di belakang kornea agar jatuh pada lensa. Oleh lensa mata diatur sedemikian rupa sehingga bayangannya jatuh di retina. Rangsangan cahaya yang diterima oleh sel-sel indera, kemudian diteruskan ke saraf mata, selanjutnya disampaikan ke pusat penglihatan di otak untuk diterjemahkan. Perasaan mengungkapkan bahwa kamu dapat melihat sesuatu. Ketika kamu melihat benda yang jauh, cahaya yang dipancarkan dari benda dianggap oleh mata sebagai cahaya sejajar dan oleh lensa mata akan difokuskan tepat di retina sehingga lensa mata memipih.e. Retina Retina merupakan selaput yang mengandung sel-sel indera. Retina berfungsi sebagai layar, tempat terbentuknya bayangan, seperti halnya pelat film pada kamera.

f. Lensa Kristalin

Lensa kristalin merupakan lensa mata yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa mata berbeda dengan lensa kamera, tetapi memiliki fungsi yang sama. Pada kamera, untuk memfokuskan bayangan pada pelat film, lensa kamera harus dimajukan atau dimundurkan. Pada mata, untuk memfokuskan bayangan pada retina, yaitu dengan mencembungkan atau memipihkan lensa. Daya untuk membuat lensa mata cembung dan memipih sesuai dengan jarak benda yang dilihat disebut daya akomodasi.

2. Bagaimanakah Kamu Dapat Melihat?

Agar benda terlihat jelas oleh mata, bayangannya harus tepat di retina. Retina terdiri atas dua bagian, yaitu bintik kuning yang peka terhadap cahaya dan bintik buta yang tidak peka terhadap cahaya. Pada retina terdapat serabut-serabut sel saraf mata. Jika kamu melihat sebuah benda, sel-sel saraf tersebut akan menyampaikanya ke otakmu. Oleh sebab itu, agar kamu dapat melihat benda dengan jelas, bayangan harus jatuh di bintik kuning. Suatu benda hanya dapat kamu lihat apabila ada cahaya. Cahaya yang dipantulkan dari benda akan masuk ke dalam matamu melalui kornea dan dibiaskan oleh cairan di belakang kornea agar jatuh pada lensa. Oleh lensa mata diatur sedemikian rupa sehingga bayangannya jatuh di retina. Rangsangan cahaya yang diterima oleh sel-sel indera, kemudian diteruskan ke saraf mata, selanjutnya disampaikan ke pusat penglihatan di otak untuk diterjemahkan. Perasaan mengungkapkan bahwa kamu dapat melihat sesuatu. Ketika kamu melihat benda yang jauh, cahaya yang dipancarkan dari benda dianggap oleh mata sebagai cahaya sejajar dan oleh lensa mata akan difokuskan tepat di retina sehingga lensa mata memipih.

Pada saat kamu melihat benda yang dekat, cahaya dianggap dari satu titik menyebar masuk ke mata melalui kornea dan cairan belakang kornea sehingga cahaya tepat jatuh di retina. Tuhan telah memberikan kesempurnaan pada mata manusia sehingga dapat memberikan gambaran tiga dimensi kepada benda yang dilihatnya. Jarak mata kiri dan mata kanan sekitar 7 cm. Mata kiri dan kanan masing-masing memberikan gambaran benda yang sedikit berbeda. Kedua sisi pandangan ini kemudian disatukan dan diolah di dalam otak sehingga membentuk gambaran yang sempurna.

3. Cacat Mata

Orang yang bermata normal dapat melihat benda-benda jauh ataupun dekat dengan normal. Hal ini disebabkan daya akomodasi mata yang masih baik. Mata yang masih normal disebut emmetrop. Mata normal akan melihat dengan jelas sedekat-dekatnya 25 cm dan sejauh-jauhnya tak terhingga.

Tidak semua orang memiliki titik dekat dan titik jauh yang normal. Ada beberapa orang yang sudah tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda dekat atau atau tidak bisa melihat benda-benda jauh, atau kedua-duanya. Hal ini disebabkan otot iris sudah tidak dapat membuat akomodasi maksimum atau minimum. Orang seperti itu disebut memiliki cacat mata. Cacat mata dibedakan menjadi tiga jenis, antara lain miopi (rabun jauh), hipermetropi (rabun dekat), dan presbiopi (mata tua).

a. Miopi

Miopi atau rabun jauh adalah salah satu jenis cacat mata yang penglihatannya tampak buram jika melihat benda-benda jauh. Hal ini disebabkan bola mata terlalu tebal. Kecilnya daya akomodasi menyebabkan berkas cahaya yang seharusnya tiba di retina berpotongan di depan retina. Dengan kata lain, bayangan berada jauh di depan retina. Untuk menolong cacat mata miopi, kamu harus menggunakan lensa yang dapat menyebarkan sinar agar bayangan tepat di retina. Lensa tersebut adalah lensa cekung atau lensa negatif yang bersifat divergen.

b. Hipermetropi

Selain ada orang yang tidak dapat melihat dengan jelas benda-banda jauh, ada pula orang yang tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda dekat (lebih besar dari 25 cm). Cacat mata seperti ini disebut hipermetropi atau rabun dekat. Pada umumnya, rabun dekat disebabkan bola mata yang terlalu datar. Berkas sinar bias yang seharusnya berpotongan di retina akan berpotongan di belakang retina. Akibatnya, penglihatan menjadi buram. Cacat mata rabun dekat harus ditolong oleh lensa yang dapat mengumpulkan sinar sehingga sinar yang masuk dapat difokuskan di retina. Lensa apakah itu? Lensa itu adalah lensa cembung atau lensa positif.

c. Presbiopi

Presbiopi merupakan cacat mata yang lebih banyak disebabkan oleh faktor usia. Orang yang usianya sudah lanjut, daya akomodasinya semakin lemah sehingga lensa mata sukar mencembung secembung-cembungnya dan sukar memipih sepipih-pipihnya. Cacat mata presbiopi adalah cacat mata yang tidak dapat melihat benda-benda jauh atau dekat dengan jelas. Untuk menolong orang yang menderita cacat mata presbiopi, harus digunakan kacamata rangkap. Lensa kacamata rangkap terdiri atas lensa cekung untuk melihat benda-benda jauh dan lensa cembung untuk melihat benda-benda dekat.

B. Kamera

Ketika kamu merayakan ulang tahun, alangkah senangnya jika perayaan ulang tahun tersebut didokumentasikan dengan foto. Apakah alat yang digunakan untuk mengambil gambar foto tersebut? Kamu sering menggunakannya, bukan?

Bagian utama kamera adalah sebuah kotak hitam kedap cahaya yang pada salah satu sisinya terdapat pelat film yang sensitif terhadap cahaya dan pada sisi depannya terdapat lubang kecil yang disebut diafragma. Diafragma adalah lubang yang besarnya dapat diatur dan berfungsi untuk mengatur intensitas cahaya yang masuk. Nilai diafragma ditunjukkan dengan angka dan biasanya terbalik dengan bukaannya. Dengan demikian, semakin besar angka diafragma, semakin kecil celah diafragma terbuka. Pada bagian depan kamera terdapat lensa optik yang terbuat dari lensa cembung. Lensa tersebut berfungsi untuk mengumpulkan cahaya sejajar dari benda sehingga terbentuk bayangan tepat di pelat film. Agar bayangan dari benda yang dekat ataupun yang jauh dapat tepat berada di pelat film maka jarak lensa ke pelat film dapat diatur ke depan atau ke belakang. Alat tersebut dinamakan dengan alat pengatur fokus. Selain pengatur fokus juga ada pengatur kecepatan membuka atau menutup layar. Pada kamera terdapat angka yang menunjukkan kecepatan pembukaan dan penutupan layar. Semakin besar angkanya, semakin cepat penutupan layar. Kecepatan besar digunakan untuk memotret benda-benda yang bergerak dengan kecepatan tinggi. Terbentuknya bayangan pada pelat film dalam kamera ditunjukkan pada Gambar 15.12.

Perhatikan sinar-sinar istimewa dari benda pada Gambar 15.12. Sinar yang melalui pusat optik akan diteruskan dan sinarsinar sejajar akan dibiaskan melalui titik fokus. Bayangan pada kamera selalu nyata, terbalik, dan diperkecil. Dari sifat bayangan tersebut, di manakah letak bendanya? Tentu harus lebih besar dari pada 2F atau di ruang III. Bayangan yang terbentuk berada di ruang II dan diperkecil.

C. Lup

Lup atau kaca pembesar biasanya digunakan oleh tukang reparasi arloji (jam) atau untuk melihat benda-benda kecil. Lup adalah alat optik yang paling sederhana karena hanya terdiri atas satu lensa cembung.

Agar mendapatkan bayangan yang sebesar-besarnya, benda harus diletakkan di antara pusat lensa (O) dan titik fokus (F) atau benda selalu di ruang satu (I) sehingga bayangan selalu berada di ruang empat (IV) dengan sifat maya, sama tegak, dan diperbesar.

D. Mikroskop

Mikroskop adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda renik, misalnya bakteri atau virus. Mikroskop banyak digunakan sebagai alat penelitian. Objek yang diamati dapat diperbesar hingga ratusan kali. Para ahli teknologi menggunakan mikroskop untuk mempelajari struktur kristal suatu logam atau campuran logam. Mikroskop pun digunakan untuk mengamati rangkaian dalam chip komputer dan komponen elektronika yang sangat kecil. Seperti halnya kaca pembesar, komponen utama mikroskop adalah lensa cembung. Kaca pembesar hanya menggunakan satu lensa cembung, sedangkan mikroskop menggunakan beberapa lensa cembung untuk mendapatkan bayangan yang sebesar-besarnya. Pada dasarnya, lensa ini dibagi dua, yaitu lensa okuler dan lensa objektif. Lensa okuler adalah lensa yang dekat mata pengamat, sedangkan lensa objektif adalah lensa yang dekat objek yang diamati, perhatikan Gambar 15.15. Jarak fokus lensa objektif selalu lebih kecil daripada jarak fokus lensa okuler (Fob<Fok). Benda yang diamati diletakkan di depan lensa objektif, yaitu antara titik fokus Fob dan 2Fob atau di ruang dua lensa objektif. Akibatnya, bayangan benda berada di ruang III lensa objektif, bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan dari lensa objektif harus diletakkan di ruang I lensa okuler atau di antara O dan Fok. Akibatnya, bayangan ada di ruang IV lensa okuler, bersifat maya, sama tegak, dan diperbesar. Dengan demikian, lensa okuler mikroskop dapat berfungsi sebagai lup.

E. Periskop

Periskop adalah alat bantu optik yang berfungsi untuk mengamati benda dalam jarak jauh atau berada dalam sudut tertentu. Bentuknya sederhana, yaitu berupa tabung yang dilengkapi dengan cermin atau prisma pada ujungujungnya. Prisma ini akan memantulkan cahaya yang datar sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa sehingga membentuk sudut 45° terhadap sumbu tabung. Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati gerak-gerik yang terjadi di permukaan laut. Ketika kamu melihat dari ujung bawah, cahaya sejajar masuk lewat ujung atas mengenai cermin, oleh cermin akan dipantulkan membentuk sudut 45° ke cermin bawah yang juga membentuk 45°. Sinar-sinar pantul sejajar tadi akan dipantulkan kembali ke matamu yang melihat dari ujung bawah sehingga kamu dapat melihat benda-benda yang berada di ujung atas.