Materi Fisika Untuk SMA

Benda optik/alat optik adalah benda yang menggunakan lensa optik untuk melakukan fungsinya dalam membantu kegiatan tertentu. Lensa optik bisa terbuat dari bahan kaca, plastik, fiber, dan lain sebagainya. Berikut di bawah ini merupakan arti definisi / pengertian dari beberapa benda / alat optik yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari
Beberapa alat optik antara lain kamera, lup, mikroskop, teleskop, proyektor, dan episkop.
1. Kamera

Apakah kamera? Bagaimana prinsip kerja kamera? Untuk mengetahui kerja kamera, perhatikan bagian-bagian utama dari kamera.
Order gambar kamera dan pembentukan bayangan pada kamera Aperture berfungsi mengatur diafragama, sedangkan diafragma berfungsi mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk ke kamera.
Pada kamera terdapat sebuah lensa cembung untuk membiaskan sinar dari benda himgga bayangan jatuh di film sebagai layer. Benda yang akan dipotret ditempatkan pada jarak lebih besar dari 2f (2 kali jarak titik api) di depan lensa. Ingatkah di mana bayangan benda akan didapatkan dan bagaimana sifat-sifat bayangan itu? Tentu saja bayangan akan jatuh antara f dan 2f yang memiliki sifat diperkecil, nyata, dan terbalik.
Bagaimanakah kesamaannya dengan mata?
Prinsip kerja kamera dan mata adalah sama. Apabila mata melihat benda, sinar dari benda yang masuk ke mata dibiaskan lensa mata. Bayangan jatuh di layer mata atau retina. Sifat bayangan yang terjadi nyata, diperkecil, dan terbalik. Tersusun dari apakah pelat film itu? Pelat film berupa selluloid. Pelat itu dilapisi perak bromide dan sangat peka terhadap cahaya. Apabila bayangan objek mengenai pelat film akan tercetak sebagai gambar negative. Setelah proses pencucian, film dapat dicetak sebagai gambar positif pada kertas foto.
2. Mata
a. Lensa Mata sebagai Alat Optik
Mengapa mata dikatakan sebagai alat optik? Untuk menjawab pertanyaan itu, perhatikan Gambar.

Order gambar mata indara penglihatan dan bagian-bagiannya
Bentuk mata menyerupai bola. Pada bola mata terdapat benda bening yang disebut lensa mata. Lensa mata bersifat tembus cahaya.Apa jenis lensa mata? Apa pula fungsi lensa mata itu? Lensa mata berupa lensa cembung. Lensa mata memiliki fungsi membiaskan sinar-sinar yang datang ke mata. Dengan demikian, bayangan benda dapat tepat jatuh di retina mata. Jadi, mata memiliki fungsi seperti pada kamera. Oleh karena itu, mata disebut alat optik.
b. Proses Terjadinya Bayangan pada Retina
Apakah fungsi pupil, retina, dan bintik kuning? Bagaimana proses melihat benda itu terjadi? Pupil adalah bagian mata yang berfungsi mengatur besar kecilnya cahaya yang masuk ke bola mata. Retina adalah selaput tipis di bagian belakang bola mata. Lapisan itu paling banyak mengandung saraf penglihatan. Fovea atau bintik kuning adalah bagian retina, tempat berkumpulnya ujing-ujung saraf penglihatan sehingga paling peka terhadap rangsang (impuls) cahaya.
Syarat kita dapat melihat benda adalah harus ada cayaha. Cahaya dapat berasal langsung dari sumber cahaya atau berasal dari cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda yang ada di sekeliling kita. Cahaya masuk menembus kornea, terus melewati lensa mata, dan akhirnya sampai ke retina. Bayangan benda jatuh tepat di bintik kuning, bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Bayangan itu merupakan rangsangan atau informasi yang dibawa oleh syaraf penglihatan menuju pusat syaraf penglihatan di otak. Di otak, rangsangan ditafsirkan dan barulah kemudian kita mendapat kesan melihat benda.
Bagaimanakah cara lensa mata mengatur agar bayangan benda tepat jatuh di retina?
Lensa mata mengatur penyesuaian terhadap jarak benda dengan jalan mengatur cembung dan pipihnya lensa sehingga bayangan jatuh di retina. Proses itu disebut berakomodasi. Apabila jarak benda sangat dekat, lensa akan mencembung. Sebaliknya, apabila jarak benda jauh, lensa mata akan memipih.
Lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya, dikatakan berakomodasi maksimum. Sebaliknya, lensa mata dalam keadaan sepipih-pipihnya, dikatakan berakomodasi minimum atau tidak berakomodasi.
c. Batasan Penglihatan
Apakah ada batasannya penglihatan mata itu? Penglihatan mata berada antara titik dekat dan titik jauh.
1) Titik dekat(punctum proximum), adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas apabila lensa mata berakomodasi maksimum atau lensa mata secembung-cembungnya. Pada waktu berakomodasi maksimum, oto-otot silliaris atau otot-otot lensa mata bekerja sekuat-kuatnya agar lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya. Keadaan seperti itu menyebabkan kelelahan mata. Daya akomodasi maksimum pun terbatas. Semakin dekat benda dengan mata, semakin kuat lensa mata harus dicembungkan, sampai suatu saat tidak mampu lagi untuk dicembungkan. Hal itu terjadi apabila bendanya berada di titik dekat. Apabila bendanya didekatkan lagi melewati batas titik dekat, penglihatan kita akan semakin kabur.
Kemampuan otot-otot lensa mata untuk bekerja dipengaruhi usia seseorang. Pada usia anak-anak otot lensa mata sangat kuat untuk mencembungkan lensa mata. Oleh karena itu, anak-anak mampu melihat benda-benda yang sangat dekat jaraknya. Pada orang dewasa otot-otot lendsa matanya semakin lemah sehingga jarak punctum proximumnya makin jauh.
Pada mata emetrop atau mata normal anak-anak, jarak punctum proximumnya antara 10 cm sampai 15 cm, sedangkan pada orang dewasa antara 20 cm sampai 30 cm.
2) Titik jauh (punctum remotum), adalah titik terjauh yang masih dapat dilihat jelas oleh mata tanpa berakomodasi. Pada waktu lensa mata tidak berakomodasi (dalam keadaan sepipih-pipihnya), berkas-berkas sinar sejajar berkumpul di retina. Keadaan ini terjadi jika mata sedanng beristirahat atau mata melihat benda yang letaknya jauh sekali. Oleh karena itu punctum remotum mata normal berada di tempat yang jauh tak terhingga.
d. Cacat Mata
Apakah kalian tau bagaimanakah cacat mata itu dan apakah sebenarnya cacat mata itu? Apakah kalian pernah mengalami ganguan pada penglihatan kalian? Gangguan ini terjadi kemungkinan karena menurunnya daya akomodasi, tidak meratanya kelengkungan lensa mata, dan terjadinya pengapuran pada lapisan kornea. Mata yang sudah mengalami kelainan ini disebut cacat mata.
Bagaimana agar orang yang menderita cacat mata dapat melihat benda secara normal kembali? Jawabannya adalah penderita cacat mata harus dibantu dengan menggunakan kaca mata. Kaca mata apakah yang tepat untuk penderita yang tidak dapat melihat benda pada jarak dekat, atau sebaliknya tidak dapat melihat benda pada jarak yang jauh?
MIOP (Rabun Jauh)

Pernahkan kalian bertemu dengan orang yang tidak dapat meelihat benda-benda yang letaknya jauh? Miop terjadi karena letak punctum remotum dan puctum proximumnya bergeser mendekati mata, lebih dekat dari pada mata normal. Hal ini terjadi karena bentuk bola mata terlalu lonjong ke belakang sehingga berkas-berkas cahaya sejajar sumbu utama berasal dari punctum remotum. Jika tidak berakomodasi, berkas cahaya itu akan mengumpul di suatu titik di depan retina.
Bagaimana agar berkas cahaya mengumpul tepat di retina? Kalian ingat bahwa lensa cekung berfungsi memancarkan cahaya sehingga berkas cahaya yang melewati bidang lensa mata lebih besar, sehingga titik potong sinar biasnya tidak didepan retina lagi tetapi mundur tepat di retina. Oleh sebab itu penderita miop harus menggunakan kaca mata negative (lensa cekung).
Hipermotropi (Rabun dekat)
Gambar mata hipermetrop Hipermetrop adalah cacat mata yang tidak dapat melihat benda-benda yang letaknya dekat. Orang yang menderita hipermiop mempunyai bentuk bola mata terlalu pendek atau lensa mata terlalu pipih, sehingga berkas vahaya sejajar sumbu utama. Pada penderita ini letak punctum proximum bergeser menjauhi mata. Jika mata tidak berakomodasi, berkas cahaya itu akan mengumpul di suatu titik di belakang retina. Perhatikan gambar berikut.
Bagaimana agar berkas cahaya dapat dikumpulkan kembali tepat di retina? Pada bab cahaya kalian sudah mempelajari bahwa sifat lensa cembung berfungsi konvergen atau mengumpulkan berkas cahaya. Sehingga berkas cahaya akan sejajar sumbu utama dan akan melewati bidang lensa mata lebih sempit. Akibatnya titik potong sinar biasnya tidak lagi berpotongan di belakang lensa, tetapi maju tepat di retina. Oleh sebab itu penderita hipermiop dapat ditolong dengan kaca mata positif.
Astigmatisma (mata silindris)/ Presmiob

Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal.Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata silindris.
Apakah kalian masih mempunyai nenek dan kakek? Usia mereka sudah sangat tua dan kekuatan mata mereka akan semakin melemah tidak seperti waktu mereka masih muda. Apakah kalian tahu jenis cacat mata yang diderita kakek dan nenek kalian?
Orang-orang yang sudah lanjut usia mengalami gangguan penglihatan terhadap benda-benda yang letaknya dekat maupun terlalu jauh. Sebenarnya gangguan ini bukan masuk golongan cacat mata. Pada usia tua, otot-otot lensa mata telah mengendur sehingga daya akomodasinya berkurang. Jarak bacanya tidak lagi 25 cm seperti halnya pada mata normal, tetapi lebih jauh lagi. Biasanya orang yang sudah tua membaca tulisan dengan dijauhkan dari matanya.
Penderita prebiop dapat ditolonng dengan kaca mata berlensa rangkap, yaitu lensa cembung dan lensa cekung dalam satu lensa. Bagian atas cekung untuk melihat benda yang jauh dan bagian bawah cembung untuk membaca.
3. Alat-Alat Optik Lain
Cobalah kalian sebutkan alat-alat apasaja disekitar kalian yang termasuk alat optik? Biasanya alat alat optik yang ada diciptakan oleh manusia untuk membantu kerja mereka. Seperti lup (kaca pembesar), mikroskop, teleskop, dan proyektor.

Lup adalah Lensa positif yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang kecil agar tampak lebih besar dan lebih jelas. Alat ini biasa digunakan oleh tukang arloji pada waktu mereparasi kerusakan jam tangan. Perajin perhiasan emas dan perak juga menggunakan alat ini untuk memperoleh hasil yang lebih baik.
Cara menggunkan lup adalah sebagai berikut.
1) Untuk mata berakomodasi maksimum, benda diletakkan diantara F dan O atau ajarak benda (so) selalu lebih kecil daripada jarak titik api (f).
2) Untuk mata tidak berakomodasi, benda diletakkan tepat pada titik api (f) atau jarak benda (so) sama dengan jarak titik api lup (f).
Jika mata berakomodasi maksimum, jarak bayangan benda di titik dekat punctum proximum atau pada jarak baca normal adalah 25 cm. Bayangan yang terjadi maya, si = -25 cm maka berdasarkan persamaan pada lensa:
Persamaan perbesaran lup
Pembesaran bayangan saat mata berakomodasi maksimum