Macam-Macam Alat Optik - Penjelasan, Rumus, dan Contoh Soalnya

Tahukah kamu bahwa alat optik Fisika seperti kacamata, teleskop, dan mikroskop bisa membantu kita melihat dunia dengan lebih jelas dan detail? Contohnya, ketika kita membaca buku atau menatap layar komputer, kacamata bisa membantu kita melihat dengan lebih jelas dan mengurangi ketegangan pada mata. Begitu juga dengan teleskop, alat ini dapat membantu kita melihat bintang dan planet di langit dengan lebih jelas.

Jadi, Tahukah kamu bahwa alat-alat optik memang sangat penting dan sangat membantu dalam kehidupan sehari-hari kita? Biar lebih paham lagi, baca ulasan berikut yuk, Sobat Pijar!

Baca juga: Gelombang Cahaya: Materi dan Contoh Soal

Alat Optik Mata

Mata adalah salah satu alat optik paling canggih yang dimiliki oleh manusia. Mata memungkinkan kita untuk melihat dunia dengan lebih jelas dan detail. Ketika cahaya masuk ke mata kita, lensa mata akan menyesuaikan bentuknya sehingga cahaya dapat dipantulkan dengan tepat pada retina, yaitu bagian mata yang mengandung sel-sel fotosensitif.

Gambar Alat Optik Mata

Sumber: https://repositori.kemdikbud.go.id

Fungsi Alat Optik Mata

Alat optik mata memiliki beberapa fungsi penting yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari kita.

1. Memfokuskan Cahaya Pada Retina

Mata memiliki komponen seperti kornea, lensa, dan retina yang bekerja sama untuk memfokuskan cahaya pada retina. Proses ini memungkinkan kita untuk melihat objek dengan jelas dan terperinci.

2. Mengatur Jumlah Cahaya yang Masuk

Pupil, bagian mata yang berfungsi sebagai pengatur cahaya, akan menyesuaikan ukurannya untuk mengatur jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata. Jika cahaya terlalu terang, pupil akan mengecil untuk mengurangi jumlah cahaya yang masuk, dan sebaliknya jika cahaya terlalu redup, pupil akan membesar untuk meningkatkan jumlah cahaya yang masuk.

3. Menerjemahkan Cahaya Menjadi Sinyal Listrik

Ketika cahaya masuk ke mata, retina akan mengubah cahaya menjadi sinyal listrik yang dikirim ke otak melalui saraf optik. Di otak, sinyal-sinyal ini diinterpretasikan menjadi gambar yang kita lihat.

4. Membantu Mempertahankan Keseimbangan

Selain berfungsi sebagai alat optik, mata juga membantu kita mempertahankan keseimbangan. Bagian dalam telinga yang disebut vestibular system dapat mendeteksi gerakan kepala dan memberi sinyal ke otak untuk mempertahankan keseimbangan tubuh.

Alat Optik Kacamata

Sumber : https://repositori.kemdikbud.go.id

Alat optik kacamata adalah salah satu jenis alat bantu penglihatan yang digunakan untuk memperbaiki kelainan refraksi mata seperti miopia, hipermetropia, dan astigmatisme. Kacamata terdiri dari dua lensa yang terletak di bingkai dan ditempatkan di depan mata untuk mengubah arah cahaya dan membantu mata memfokuskan cahaya dengan benar pada retina. 

Dengan menggunakan kacamata, penglihatan menjadi lebih jelas. Selain itu, beberapa jenis kacamata juga dapat melindungi mata dari sinar ultraviolet dan membantu memperbaiki penglihatan tiga dimensi. 

Rumus Alat Optik Kacamata

Kekuatan atau daya lensa dirumuskan dengan:

Keterangan:

P = Kekuatan atau daya lensa (Dioptri)

f = Jarak fokus lensa (Meter)

Adapun untuk mencari jarak fokus lensa, rumusnya yaitu:

Keterangan:

s = Jarak benda ke lensa (meter)

s' = Jarak bayangan ke lensa (meter)

Alat Optik Kamera

Alat optik kamera adalah alat yang digunakan untuk merekam gambar atau video dengan cara menangkap cahaya melalui lensa dan memprosesnya menjadi gambar atau video. Alat optik kamera banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti untuk mengabadikan momen-momen penting, dokumentasi, dan keperluan bisnis seperti fotografi produk atau jasa. 

Gambar Alat Optik Kamera

Sumber : https://repositori.kemdikbud.go.id

Fungsi Alat Optik Kamera

Bagian-bagian kamera memiliki beberapa fungsi, yaitu:

• Lensa kamera berfungsi seperti lensa pada mata, yaitu memfokuskan bayangan agar terlihat jelas pada sensor gambar. Lensa pada mata dan kamera sama-sama dapat mengubah arah cahaya dan membantu mata atau kamera memfokuskan cahaya dengan benar.

• Diafragma dan shutter pada kamera berfungsi seperti iris dan pupil pada mata, yaitu mengatur banyak atau sedikitnya cahaya yang masuk ke dalam kamera atau mata. Iris dan pupil dapat membuka atau menutup untuk mengatur jumlah cahaya yang masuk, sedangkan diafragma dan shutter dapat membuka atau menutup untuk mengatur durasi waktu cahaya masuk ke dalam kamera.

• Film atau sensor gambar pada kamera memiliki fungsi yang sama dengan retina pada mata, yaitu tempat terbentuknya bayangan. Saat cahaya masuk ke dalam kamera, film atau sensor gambar akan merekam bayangan tersebut agar dapat dihasilkan menjadi gambar atau video.

• Gerakan maju mundurnya lensa pada kamera dapat dibandingkan dengan akomodasi pada mata. Gerakan lensa pada kamera berfungsi untuk memfokuskan bayangan agar jatuh dengan tepat pada sensor gambar, sedangkan akomodasi pada mata berfungsi untuk memfokuskan bayangan agar jatuh pada retina dengan tepat.

Alat Optik Lup

Alat optik lup atau magnifier adalah alat optik yang digunakan untuk memperbesar objek yang sedang diamati. Alat ini sering digunakan untuk membantu orang yang memiliki masalah penglihatan atau untuk mengamati benda-benda kecil seperti kancing atau kertas. Alat optik lup terdiri dari lensa pembesar tunggal atau gabungan lensa yang terletak pada suatu bingkai atau pegangan.

Cara kerja alat optik lup cukup sederhana, yaitu cahaya yang melewati lensa akan dibiaskan dan diproyeksikan pada titik fokus yang terletak di luar lensa. Objek yang diperbesar akan tampak lebih besar dan jelas pada titik fokus tersebut. Semakin besar pembesaran pada alat optik lup, semakin dekat objek perlu diletakkan pada lensa agar terlihat jelas.

Fungsi alat optik lup

1. Fungsi utama alat optik lup adalah memperbesar objek yang diamati agar dapat terlihat lebih jelas.
2. Alat optik lup sangat bermanfaat dalam berbagai bidang, seperti kedokteran, industri, dan kegiatan sehari-hari.
3. Dalam bidang kedokteran, alat optik lup digunakan untuk memeriksa luka atau memperbesar gambaran struktur anatomi.
4. Sedangkan dalam bidang industri, alat optik lup digunakan untuk memeriksa detail pada produk atau bahan, seperti mikroskopik elektronik, pengujian material, atau inspeksi kualitas.
5. Selain itu, alat optik lup juga dapat membantu orang yang memiliki masalah penglihatan, seperti orang yang mengalami presbiopi atau rabun dekat.
6. Dalam kegiatan sehari-hari, alat optik lup sering digunakan untuk membaca teks pada koran atau buku yang memiliki ukuran huruf kecil atau memperbesar detail pada benda-benda kecil seperti kancing, koin, atau jahitan.
7. Beberapa jenis alat optik lup juga dilengkapi dengan fitur tambahan seperti lampu LED untuk membantu melihat objek pada kondisi pencahayaan yang kurang.

Alat Optik Mikroskop

Sebagai anak MIPA, pastinya Sobat Pijar lumayan akrab dengan alat ini, bukan? Alat optik mikroskop adalah alat optik yang digunakan untuk memperbesar gambaran objek kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Alat ini bekerja dengan memanfaatkan cahaya atau sinar elektron untuk memperbesar gambaran objek, sehingga memungkinkan kita untuk melihat detail yang sangat kecil seperti sel, bakteri, atau partikel lainnya. 

Alat optik mikroskop banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti ilmu biologi, kedokteran, industri, dan penelitian. Dalam penggunaannya, mikroskop terdiri dari beberapa bagian, seperti lensa okuler, lensa objektif, mekanisme fokus, dan sumber cahaya, yang bekerja bersama-sama untuk menghasilkan gambaran yang jelas dan tajam.

Mikroskop Berakomodasi Maksimum

Perbesaran mikroskop mata berakomodasi maksimum tergantung pada kekuatan lensa objektif dan okuler yang digunakan, serta jarak fokus yang dapat diatur dengan sistem fokus mikroskop. Biasanya, mikroskop mata memiliki kekuatan lensa objektif antara 4 hingga 100 kali, dan kekuatan lensa okuler antara 5 hingga 15 kali. 

Dengan kombinasi lensa objektif dan okuler yang tepat, perbesaran maksimum mikroskop mata bisa mencapai 1500 kali. Namun, perbesaran yang terlalu besar juga dapat memperburuk kualitas gambaran yang dihasilkan, sehingga penggunaan mikroskop harus disesuaikan dengan jenis objek yang akan diamati dan tujuan pengamatannya.

Gambar alat optik mikroskop berakomodasi maksimum :

Sumber : https://repositori.kemdikbud.go.id

Rumus alat optik mikroskop untuk mengetahui panjang mikroskop (L) :

Keterangan:

L = panjang mikroskop (meter)

$S'_{ab}$ = jarak bayangan lensa objektif

$S_{ok}$ - jarak benda lensa okuler

Perbesaran sebuah lensa objektif merupakan perbesaran lensa positif

Keterangan:

$M_{ob}$ = perbedasaran lensa objektif

$S'_{ok}$ = jarak bayangan bagi lensa objektif

$S_{ok}$ = jarak benda bagi lensa objektif

$h'_{ob}$ = tinggi bayangan

$h_{ob}$ = tinggi benda

Mata berakomodasi maksimum:

Keterangan:

sn= Jarak titik dekat mata normal

fok= Jarak fokus lensa okuler

Mikroskop Tidak Berakomodasi

Mikroskop tidak berakomodasi adalah jenis mikroskop yang tidak memerlukan akomodasi mata dalam penggunaannya. Artinya, pada mikroskop ini pengamat tidak perlu mengatur fokus atau jarak objek yang diamati dengan mata. Alat ini biasanya digunakan untuk memperbesar gambaran objek yang sudah tipis atau melebar seperti preparat mikroskopis, sehingga tidak memerlukan penyesuaian fokus. 

Perbesaran mikroskop tidak berakomodasi tergantung pada kekuatan lensa objektif dan okuler yang digunakan. Kekuatan lensa objektif pada mikroskop tidak berakomodasi berkisar antara 4 hingga 100 kali, tergantung pada jenis dan spesifikasi mikroskop. Sedangkan kekuatan lensa okuler biasanya berkisar antara 5 hingga 15 kali. Kombinasi kekuatan lensa objektif dan okuler inilah yang menentukan perbesaran total yang dapat dicapai pada mikroskop tidak berakomodasi.

Sumber : https://repositori.kemdikbud.go.id

Rumus mikroskop tidak berakomodasi :

Keterangan:

$S'_{ob}$ = jarak bayangan bagi lensa objektif

$f_{ok}$ = jarak fokus lensa okuler

Alat Optik Periskop

Periskop adalah alat optik yang digunakan untuk melihat objek atau pemandangan yang tidak dapat dilihat secara langsung, karena berada di luar jangkauan pandangan mata atau terhalang oleh benda lain. Alat optik ini umumnya terdiri dari dua cermin atau prisma dengan sudut 45 derajat, yang dihubungkan oleh tabung atau pipa. 

Alat optik periskop beserta fungsinya bisa Sobat Pijar simak pada penjelasan berikut:

1. Pengamatan Lingkungan

Periskop digunakan pada kapal selam, pesawat terbang, atau kendaraan lainnya untuk memantau lingkungan sekitar tanpa harus membuka jendela atau pintu, yang dapat membahayakan keselamatan pengguna.

2. Pengawasan Keamanan

Periskop sering digunakan pada bidang militer atau pengintaian, untuk memata-matai kegiatan musuh atau untuk pengawasan keamanan.

3. Inspeksi Mekanik

Periskop digunakan pada bidang mekanik atau otomotif, untuk memeriksa komponen mesin yang sulit dijangkau atau tersembunyi.

4. Observasi Satwa Liar

Periskop juga digunakan oleh para ahli satwa liar untuk mengamati satwa liar yang jauh atau sulit dijangkau, tanpa harus mendekat dan mengganggu satwa liar tersebut.

5. Pengamatan Bawah Air

Periskop juga digunakan oleh penyelam atau para ahli bawah air untuk melihat keadaan bawah air atau mengamati ikan dan biota laut dari permukaan air. 

Alat Optik Teropong

Alat Optik Teropong atau teleskop adalah alat yang digunakan untuk melihat objek jauh seperti bintang, planet, dan objek langit lainnya. Teropong terdiri dari dua lensa yang disusun secara berurutan, yaitu lensa objektif dan lensa okuler, yang memungkinkan pengguna melihat objek yang jauh dengan lebih jelas dan detail. Teropong dapat digunakan untuk kegiatan astronomi, pengamatan alam, serta pengamatan di lapangan seperti untuk keperluan militer atau penerbangan.

Fungsi alat optik teropong adalah untuk memperbesar objek yang jauh sehingga dapat dilihat dengan lebih jelas dan detail. Teropong digunakan terutama untuk pengamatan di luar angkasa, seperti bintang, planet, dan objek langit lainnya. 

Namun, teropong juga dapat digunakan untuk pengamatan di darat, seperti pada kegiatan pengamatan alam, perburuan, penerbangan, dan keperluan militer. Teropong juga dapat digunakan untuk keperluan hobi, seperti birdwatching atau pengamatan burung, dan digunakan dalam industri fotografi untuk memotret objek dari jarak jauh.

Teropong Bintang

Teropong bintang adalah jenis teropong khusus yang dirancang untuk pengamatan astronomi di malam hari. Teropong bintang memiliki lensa objektif dengan diameter yang lebih besar daripada teropong biasa, sehingga dapat menangkap cahaya dari bintang-bintang yang sangat redup di langit malam. 

Teropong bintang juga dilengkapi dengan skala waktu dan arah, serta sistem pengaturan sudut untuk memudahkan pengamat dalam menemukan benda langit yang ingin diamati. Dengan teropong bintang, pengamat dapat melihat bintang, planet, nebula, dan objek langit lainnya dengan lebih jelas dan detail.

Rumus Alat Optik Teropong Bintang 

Rumus untuk menentukan perbesaran bayangan pada teropong bintang untuk mata yang tidak berakomodasi

Rumus untuk menghitung panjang teropong bintang adalah sebagai berikut:

Keterangan:

$f_{ok}$ = jarak fokus lensa okuler

$f_{ob}$ = jarak fokus lensa objektif

Teropong Bumi

Teropong Bumi adalah sebuah alat optik yang digunakan untuk melihat objek di bumi dari jarak yang jauh. Alat ini biasanya terdiri dari dua lensa, yaitu lensa objektif yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya dan lensa okuler yang berfungsi untuk memperbesar gambar. Teropong Bumi biasanya digunakan untuk keperluan astronomi, navigasi, serta survei dan pemetaan.

Rumus perbesaran bayangan pada teropong bumi:

Rumus panjang teropong bumi:

Keterangan:

$f_{ok}$ = jarak fokus lensa okuler

$f_{ob}$ = jarak fokus lensa objektif

$f_p$ = jarak fokus lensa pembalik

Alat Optik Proyektor

Proyektor adalah alat optik yang menggunakan lensa untuk memproyeksikan gambar atau video pada permukaan yang lebih besar, seperti layar atau dinding. Alat ini biasanya digunakan untuk keperluan presentasi, pengajaran, dan hiburan. Proyektor dapat menggunakan berbagai jenis lampu atau sumber cahaya, seperti lampu pijar atau lampu LED, dan dapat dihubungkan dengan berbagai jenis perangkat, seperti komputer, DVD player, atau ponsel pintar.

Contoh Soal Alat Optik

Berikut ini soal dan jawaban materi alat optik kelas 11, yaitu :

Sebuah lensa tipis memiliki jarak fokus sebesar 20 cm. Sebuah benda diletakkan pada jarak 40 cm dari lensa. Berapa jarak bayangan yang terbentuk pada layar yang diletakkan pada sisi lain lensa?

Diketahui:

f = 20 cm

s = 40 cm

s' = ?

Rumus yang digunakan:

$\frac{1}{f} = \frac{1}{s} + \frac{1}{s'}$

Jawab:

$\frac{1}{20} = \frac{1}{40} + \frac{1}{s'}$

$\frac{1}{s'} = \frac{1}{20} - \frac{1}{40}$

$\frac{1}{s'} = \frac{(2 - 1)}{40}$

$s' = 40 \space cm$

Jarak bayangan yang terbentuk pada layar adalah 40 cm.

Gimana? Cukup mudah, 'kan, contoh soal di atas? Yuk, coba akses lebih banyak latihan soal alat-alat optik dengan klik banner di bawah ini!

____________________________________________

Baca juga: Gelombang Mekanik: Pengertian, Jenis-jenis, Besaran, dan Contoh Soalnya

Sobat Pijar, itu tadi sedikit bahasan tentang alat-alat optik beserta fungsinya. Dengan menggunakan alat optik, kamu bisa melihat dunia dengan lebih jelas dan detail. Yuk, manfaatkan alat-optik yang ada di sekitarmu untuk belajar dan mengeksplorasi dunia di sekitarmu!

Tertarik untuk belajar materi Fisika Alat Optik lebih lanjut? Yuk gunakan Pijar Belajar! Selain video pembahasan, ada ratusan latihan soal yang bisa kamu kerjakan untuk menguji pemahamanmu di materi ini, lho!

Tunggu apa lagi? Gunakan Pijar Belajar sekarang juga!