Alat optik dalam kehidupan sehari-hari

Alat optik adalah alat yang menggunakan lensa atau cermin dan membutuhkan cahaya yang membantu manusia dalam mempermudah penglihatannya. Cermin dan lensa mempermudah dan membantu dalam kehidupan manusia. Mata kita memiliki kemampuan untuk melihat sangat terbatas, yaitu tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda kecil, benda-benda yang sangat jauh dan tidak dapat merekam apa yang dilihatnya dengan baik. Oleh sebab itu mata kita harus dibantu dengan alat-alat optik buatan. Secara tidak sadar mata kita termasuk alat optik dengan cara kerja tercanggih. Karena manusia sendiri belum bisa membuat alat optik yang serupa kemampuannya dengan mata kita. Beberapa alat optik buatan yang digunakan untuk membantu pekerjaan manusia antara lain lup, mikroskop, teropong, kamera dan lain-lain.

1. Kamera

Kamera digunakan manusia untuk merekam kejadian penting atau kejadian yang menarik. Banyak jenis dan model kamera dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.  Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melalui proses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer. Kamera dapat dibedakan menjadi kamera analog dan kamera digital.

Kamera Analog adalah salah satu kategori kamera yang dalam tehnik pengambilan gambarnya, masih menggunakan film seluloid. Film seluloid ini mempunyai tiga buah elemen dasar, yaitu elemen optikal yang berupa berbagai macam lensa, elemen kimia berupafilm seluloid itu sendiri, serta elemen mekanik yang berupa badan dari kamera itu sendiri. Sedangkan kamera digital adalah kamera yang tidak tergantung pada film negative (klise). Pada kamera digital, peran film negative diambil oleh sebuah chip berebentuk kartu kecil yang berfungsi untuk menyimpan hasil pemotretan.

Pada saat mengambil gambar suatu benda dengan sebuah kamera, cahaya dipantulkan dari benda tersebut dan masuk ke lensa kamera. Kamera memiliki diafragma dan pengatur cahaya (shutter) untuk mengatur jumlah cahaya yang masuk ke dalam lensa.

Dengan jumlah cahaya yang tepat akan diperoleh foto atau gambar yang jelas. Sementara itu, untuk memperoleh foto yang tajam dan tidak kabur perlu mengatur fokus lensa. Cahaya yang melalui lensa kamera tersebut memfokuskan bayangan benda pada film foto. Bayangannya nyata, terbalik, dan lebih kecil dari benda aslinya. Perhatikan persamaan prinsip kerja kamera sederhana ini dengan diagram cahaya lensa cembung. Ukuran bayangan tersebut bergantung pada panjang fokus lensa, dan jarak lensa itu pada film tersebut. Jika diperhatikan, bagian-bagian dari kamera memiliki kemiripan dengan mata. Berikut ini beberapa kemiripan kamera (mekanik) dengan mata manusia.

Bagian Kamera	Bagian Mata	Keterangan
Lensa	Lensa	Lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda
Diafragma	Iris	Mengatur besar kecilnya lubang cahaya
Aperture	Pupil	Lubang tempat masuknya cahaya
Film	Retina	Tempat terbentuknya bayangan

2. Kaca Pembesar (Lup)

Lup (Kaca Pembesar) dipakai untuk melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal (berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari benda kecil yang dilihat dengan lup adalah tegak dan diperbesar. Sebuah kaca pembesar memungkinkan kita untuk menempatkan objek tersebut lebih dekat ke mata kita sehingga objek tersebut tampak terlihat sudut lebih besar. 

Seberapa besar suatu objek terlihat dengan mata, dan seberapa jelas kita dapat melihat bagian-bagian kecil pada objek tersebut bergantung pada ukuran bayangan objek tersebut pada retina. Ukuran bayangan tersebut bergantung pada sudut pada mata yang berhadapan dengan objeknya. Agar mata tidak mudah lelah (berakomodasi minimum) saat menggunakan lup, letakkan benda tepat di titik fokus lup.

3. Mikroskop

Dengan memakai mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Mikroskop menggunakan dua lensa okuler dan dua lensa objektif. Lensa okuler adalah lensa yang posisinya dengan mata pengamat. Lensa objektif adalah lensa yang posisinya dekat dengan objek/benda yang sedang diamati.

Benda yang diamati ditempatkan pada sebuah slide transparan (preparat) dan disinari dari bawah. Cahaya melalui lensa objektif dan membentuk bayangan nyata dan diperbesar. Bayangan itu diperbesar, sebab benda itu terletak di antara satu dan dua jarak fokus lensa objektif tersebut. Selanjutnya, bayangan nyata tersebut diperbesar lagi oleh lensa okuler untuk menghasilkan bayangan maya dan diperbesar. Susunan lensa seperti ini memungkinkan menghasilkan bayangan ratusan kali lebih besar dari objek aslinya. Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas digunakan makrometer dan mikrometer.

4. Teleskop

Teleskop adalah alat optik yang dapat membuat benda-benda yang berada pada tempat yang jauh menjadi terlihat dekat. Dengan menggunakan sebuah teleskop, dapat melihat kawah dan ciri-ciri lain di permukaan bulan secara jelas. Teleskop dirancang untuk mengumpulkan cahaya dari benda-benda yang jauh. Teleskop dapat berupa teleskop bias dan teleskop pantul.

a. Teleskop Bias. 

Teleskop bias sederhana merupakan kombinasi antara dua lensa cembung yang terletak pada bagian pipa. Lensa yang lebih besar adalah lensa objektif, sedangkan yang lebih kecil adalah lensa okuler (lensa mata). Lensa objektif membentuk sebuah bayangan dan kemudian bayangan tersebut akan diperbesar oleh lensa okuler.

Lensa objektif pada teleskop bias memiliki diameter yang lebih besar daripada diameter mata manusia. Hal ini berarti akan lebih banyak cahaya yang dipantulkan oleh objek yang dapat masuk ke dalam lensa yang kemudian akan masuk ke dalam mata. Dengan demikian, bayangan yang terbentuk oleh lensa objektif akan lebih jelas daripada bayangan yang terbentuk oleh mata. Karena bayangan yang terbentuk sangat jelas, maka objek yang terlihat juga menjadi lebih detail.

b. Teleskop Pantul

Lensa objektif yang terdapat pada teleskop pantul digantikan oleh cermin cekung. Bayangan dari sebuah objek yang letaknya jauh terbentuk di dalam tabung teleskop ketika cahaya dipantulkan dari cermin cekung. Cahaya yang dipantulkan objek yang jauh memasuki salah satu ujung tabung dan ditangkap oleh cermin lain pada ujung yang lain. Cahaya ini dipantulkan dari cermin cekung ke cermin datar yang ada di dalam tabung. Cermin datar kemudian memantulkan cahaya ke lensa okuler, yang berfungsi memperbesar gambar.

(https://www.mikirbae.com/2016/01/alat-optik-dalam-kehidupan-sehari-hari.html)

Indra penglihatan hewan dan manusia

 

● Indra Penglihatan Manusia

Pada saat Anda menutup mata, Anda tidak dapat melihat apapun yang ada di sekitar Anda karena tidak ada cahaya yang masuk ke mata Anda. Hal inimenunjukkanbahwamatakitadapatmelihatbendakarenaadanya cahaya yang mengenai benda tersebut kemudian dipantulkan ke mata kita.

a. Bagian-bagian Mata Manusia

Organ penglihatan yang dimiliki oleh manusia adalah mata Organ ini berbentuk bulat. Organ ini tersusun atas beberapa bagian yang berbeda yang masing-masing bagian memiliki fungsi yang berbeda pula.Mata kita di balut oleh tiga lapis jaringan yang berlainan. Lapisan luar adalah lapisan sklera, lapisan ini membentuk kornea. Lapisan tengah adalah lapisan koroid, lapisan ini membentuk iris. Lapisan ketiga adalah lapisan dalam, yaitu retina. 

a. Kornea

Mata memiliki bentuk seperti bola dengan diameter ± 2,5 cm.Lapisan terluar mata disebut sklera yang membentuk putih mata, dan bersambung dengan bagian depan yang bening yang disebut kornea. Cahaya masuk ke mata melewati kornea. Lapisan kornea mata terluar bersifat kuat dan tembus cahaya. Kornea berfungsi melindungi bagian yang sensitif yang berada di belakangnya dan membantu memfokuskan bayangan pada retina.

b.  Iris atau Selaput Pelangi

Setelah cahaya melewati kornea, selanjutnya cahaya akan menuju ke pupil. Pupil adalah bagian berwarna hitam yang merupakan jalan masuknya cahaya ke dalam mata. Pupil dikelilingi oleh iris, yang merupakan bagian berwarna pada mata yang terletak di belakang kornea. Sekarang Anda mengetahui bahwa warna mata sebenarnya adalah warna iris. Jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata Anda diatur oleh iris. Besar dan kecilnya iris dan pupil bergantung pada jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata.

c. Lensa Mata

Setelah melewati pupil, cahaya bergerak merambat menuju ke lensa. Lensa mata Anda berbentuk bikonvex (cembung depan-belakang), seperti lensa pada kaca pembesar. Lensa mata bersifat fleksibel. Otot siliar yang ada dalam mata akan membantu mengubah kecembungan lensa mata Anda. 

Ketika Anda melihat benda yang berada pada jarak jauh, otot siliaris akan mengalami relaksasi. Hal ini akan menyebabkan lensa mata menjadi lebih datar atau mata melihat tanpa berakomodasi. Ketika Anda melihat benda yang berada pada jarak dekat, otot   siliaris akan mengalami kontraksi. Hal ini akan menyebabkan lensa mata menjadi lebih cembung. Pada kondisi ini mata dikatakan berakomodasi maksimum. Dengan mengubah kecembungan lensa, lensa dapat menangkap bayangan yang jelas pada jarak jauh atau dekat yang selanjutnya bayangan tersebut akan dibentuk di retina. Dengan demikian sebaiknya kita harus bersyukur kepadaTuhan atas anugerah berupa  lensa mata, sehingga kita dapat melihat benda dengan jelas, baik berada pada jarak dekat maupun pada jarakjauh.

d.   Retina

Cahaya yang melewati lensa selanjutnya akan membentuk bayangan yang kemudian ditangkap oleh retina. Retina merupakan sel yang sensitif terhadap cahaya matahari atau saraf penerima rangsang sinar (fotoreseptor) yang terletak pada bagian belakang mata. Retina terdiri atas dua macam sel fotoreseptor, yaitu sel batang dan sel kerucut. Sel kerucut memungkinkan Anda melihat warna, tetapi membutuhkan cahaya yang lebih terang dibandingkan sel batang. Sel batang akan menunjukkan responsnya ketika berada pada tempat yang redup. Sel batang mampu menerima rangsang sinar tidak berwarna, jumlahnya sekitar 125 juta. Sel kerucut mampu menerima rangsang sinar yang kuat dan warna, jumlahnya 6,5 - 7 juta.

Gambar  Sel Batang dan Kerucut pada Retina

Sumber: Marieb & Hoehn, 2013

Ketika    sel    kerucut    menyerap    cahaya,    maka    akan    terjadi    reaksi kimia. Reaksi kimia ini akan menghasilkan impuls saraf yang kemudian ditransmisikan ke otak oleh saraf mata. Sel batang akan menunjukkan   responsnya ketika berada pada tempat yang redup. Sel-sel batang mengandung pigmen yang disebut rodopsin, yaitu senyawa antara vitamin A dan protein. Bila terkena sinar terang rodopsin terurai,dan terbentuk kembali menjadi rodopsin pada keadaan gelap. Pembentukan kembali rodopsin memerlukan waktu yang disebut adaptasi gelap atau adaptasi rodopsin. Pada saat itu mata sulit untuk melihat. Sekarang Anda mengetahui mengapa vitamin A penting bagi kesehatan mata. Sel kerucut mengandung pigmen iodopsin, yaitu senyawa antara retinin dan opsin. Ada tiga macam sel kerucut yang masing-masing peka terhadap warna merah, biru, dan hijau. Akibatnya, Anda dapat melihat seluruh spektrum warna yang merupakan kombinasi dari ketiga warna.

Mari Kita Pahami

Mata Anda dapat mendeteksi cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek atau benda. Lensa pada mata akan memfokuskan cahaya untuk menghasilkan bayangan yang akan jatuh pada bagian belakang mata. Sel-sel khusus yang terletak di belakang mata akan mengubah bayangan menjadi sinyal elektrik (impuls). Sinyal elektrik ini kemudian akan ditransfer ke otak, yang kemudian akan diterjemahkan sebagai objek atau benda yang Anda lihat

b.  Gangguan pada Indra Penglihat

Seseorang yang mempunyai penglihatan yang baik,akan dapat melihat benda secara jelas pada jarak kira-kira 30 cm. Hal ini berarti pada orang yang memiliki penglihatan normal,bayangan yang dibentuk jatuh tepat pada retina.Jika seseorang memiliki gangguan pada penglihatannya maka dia tidak akan dapat melihat objek dengan jelas pada jarak tersebut. Hal ini menyebabkan mereka membutuhkan alat bantu penglihatan berupa kacamata seperti yang dikenakan oleh teman Anda atau bahkan Anda kenakan sendiri. Kacamata berfungsi untuk memfokuskan cahaya sehingga dapat jatuh tepat padaretina.

a. Rabun Dekat (Hipermetropi)

Seorang penderita rabun dekat tidak dapat melihat benda yang berada pada jarak dekat (±30cm) dengan jelas.Hal ini karena bayangan yang terbentuk jatuh di belakang retina, sehingga bayangan yang jatuh pada retina menjadi tidak jelas (kabur). Kacamata positif dapat menolong penderita rabun dekat,sebab lensa cembung  mengumpulkan cahaya  sebelum  cahaya  masuk  ke  mata.  Dengan demikian, kornea dan lensa dapat membentuk bayangan yang jelas pada retina seperti ditunjukkan pada Gambar

Gambar  Perubahan Fokus Sinar pada Rabun Dekat

Sumber: Dok. Kemdikbud

b. Rabun Jauh (Miopi)

Seorang penderita rabun jauh tidak dapat melihat benda yang berada pada jarak jauh (tak hingga) dengan jelas. Hal ini dikarenakan bayangan yang terbentuk jatuh didepan retina,seperti yang ditunjukkan Kacamata negative dapat menolong penderita rabun jauh karena lensa cekung akan dapat membuat cahaya menyebar sebelum cahaya masuk ke mata. Dengan demikian, bayangan yang jelas akan terbentuk diretina.

Gambar  .Perubahan Fokus Sinar pada Rabun Jauh

Sumber: Dok. Kemdikbud

c. ButaWarna

setiap orang memiliki  lebih  kurang  tujuh  juta  sel  kerucut  pada  retina.Gelombang cahaya dipantulkan dari benda masuk ke pupil dan ditangkap oleh retina. Respons dari sel kerucut pada cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda menyebabkan Anda dapat melihat benda yang berwarna. 

Buta warna merupakan suatu kelainan pada mata yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut mata untuk menangkap suatu warna tertentu. Penyakit ini bersifat menurun. Buta warna ada  yang buta warna total dan buta warna sebagian. Buta warna total hanya mampu melihat warna hitam dan putih saja, sedangkan buta warna sebagian tidak dapat melihat warna tertentu, yaitu merah, hijau, atau biru. 

salah satu gambar yang dipakai untuk menguji buta warna. Uji tersebut dikenal dengan Uji Ishihara. Uji tersebut didasarkan pada penentuan angka atau pola yang ada pada kartu dengan berbagai ragam warna,dengan pola tertentu.Ada satu seri gambar titik bola kecil dengan warna dan besar berbeda- beda, sehingga dalam keseluruhan terlihat warna pucat dan menyulitkan pasien dengan kelainan penglihatan warna untuk melihatnya. Penderita buta warna atau dengan kelainan penglihatan warna dapat melihat sebagian ataupun sama sekali tidak dapat melihat gambaran yang diperlihatkan. Pada pemeriksaan, pasien diminta melihat dan mengenali tanda gambar yang diperlihatkan dalam waktu 10 detik.

d. Presbiopi

Presbiopi disebut juga rabun jauh dan dekat atau rabun tua, karena kelainan mata ini biasanya diderita oleh orang yang sudah tua. Kelainan jenis ini membuat si penderita tidak mampu melihat dengan jelas benda-benda yang berada di jarak jauh maupun benda yang berada pada jarak dekat. Hal tersebut diakibatkan oleh berkurangnya daya akomodasi mata. 

Kelainan ini biasanya diatasi dengan kacamata rangkap,yaitu kacamata cembung dan cekung.Pada kacamata dengan lensa rangkap atau kacamata bifokal, lensa negatif bekerja seperti pada kacamata untuk penderita miopi,sedangkan lensa positif bekerja seperti pada kacamata untuk penderita hipermetropi.

e.  Astigmatisma

Astigmatisma atau dikenal dengan istilah silinder adalah sebuah gangguan pada mata karena penyimpangan dalam pembentukan bayangan pada lensa. Hal ini disebabkan oleh cacat lensa yang tidak dapat memberikan gambaran atau bayangan garis vertikal dengan horizontal secara bersamaan. Penglihatan si penderita menjadi kabur. Untuk mengatasi gangguan ini, dapat menggunakan lensa silindris.

●    Indra Penglihatan Serangga

Apakah Anda mengetahui berbagai macam hewan dari golongan serangga?PernahkahAndamembayangkanbagaimanacaraserangga- serangga tersebut melihat sebuah benda? Tahukah Anda bahwa lalat, belalang, kumbang, atau serangga mempunyai cara melihat suatu benda dengan cara yang sangat berbeda dengan manusia? Apabila manusia hanya memiliki dua buah mata untuk melihat, serangga memiliki banyak sekali mata untuk melihat, sehingga mata serangga disebut dengan “mata majemuk” 

Masing-masing mata serangga disebut omatidium (jamak: omatidia). Masing- masing omatidium berfungsi sebagai reseptor penglihatan yang terpisah. Setiap omatidium terdiri  atas  beberapa bagian, di  antaranya berikut  ini.  (1)  Lensa, permukaan depan lensa merupakan satu faset mata majemuk. (2) Kerucut kristalin, yang tembus cahaya. (3) Sel-sel penglihatan, yang peka terhadap adanya cahaya. (4) Sel-sel yang mengandung pigmen, yang memisahkan omatidia dari omatidia  di  sekelilingnya. Setiap  omatidium akan  menyumbangkan informasi penglihatan dari satu daerah objek yang dilihat serangga, dari arah yang berbeda- beda. Bagian omatidia yang lain akan memberikan sumbangan informasi penglihatan pada daerah lainnya. Gabungan dari gambar-gambar yang dihasilkan dari setiap omatidium merupakan bayangan mosaik, yang menyusun seluruh pandangan serangga.

Sebagai contoh, mata lalat rumah terdiri atas 6.000 bentuk mata yang ditata dalam segi enam (omatidium). Setiap omatidium dihadapkan ke arah yang berbeda- beda, seperti ke depan, belakang, bawah, atas, dan ke setiap sisi, sehingga lalat dapat melihat ke mana- mana. Dengan demikian, lalat dapat mengindra dalam daerah penglihatan dari semua arah. Pada setiap omatidium, terdapat delapan neuron sel saraf reseptor (penerima cahaya), sehingga secara keseluruhan terdapat sekitar 48.000 sel pengindra di dalam matanya. Dengan kelebihannya tersebut, mata lalat dapat memroses hingga seratus gambar per detik.

sumber: modul belajar mandiri pppk ipa biologi , Pembelajaran 4. Pendengaran, Penglihatan, dan Kelistrikan pada Manusia dan Hewan, Kemdikbud

© Indra Penglihatan Manusia dan Hewan
Source: https://www.mandandi.com/2021/10/indra-penglihatan-manusia-dan-hewan.html

sifat cahaya dan proses pembentukanya

Cahaya merupakan energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik. Energi tersebut merupakan energi kasat mata yang memiliki panjang gelombang 380–750 nm. Nah, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium dalam perambatannya. Jadi, cahaya juga tidak memerlukan medium untuk merambat. 

Benda dikatakan sebagai sumber cahaya ketika benda-benda tersebut mampu memancarkan gelombang cahaya. Contohnya ialah matahari, api, lampu, dan lain-lain.

Selain benda yang memancarkan cahaya, ada juga benda gelap. Benda gelap merupakan benda tidak berpijar atau tidak memancarkan gelombang cahaya. Benda gelap dibagi menjadi 3 macam, yaitu benda tak tembus cahaya yang tidak dapat meneruskan cahaya, seperti dinding dan batu; benda bening yang dapat meneruskan cahaya, seperti kaca; dan benda tembus cahaya yang dapat meneruskan sebagian cahaya, seperti kertas buram dan air keruh.

Berkas cahaya digolongkan menjadi 3 macam:

1. Berkas cahaya yang menyebar (divergen) merupakan berkas cahaya yang berasal dari satu titik kemudian menyebar ke segala arah.
2. Berkas cahaya sejajar merupakan berkas cahaya yang sejajar satu sama lain.
3. Berkas cahaya mengumpul merupakan berkas cahaya yang menuju satu titik tertentu (konvergen).

Sifat-Sifat Cahaya

Cahaya memiliki beberapa sifat yang harus diketahui, yaitu:

1. Cahaya dapat merambat lurus
2. Cahaya dapat dipantulkan
3. Cahaya dapat menembus benda bening
4. Cahaya dapat dibiaskan
5. Cahaya dapat diuraikan

Sifat cahaya yang pertama ialah dapat merambat lurus. Hal ini memberikan keuntungan pada manusia sehingga manusia memanfaatkan sifat cahaya dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya ialah lampu senter dan lampu sorot kendaraan bermotor.

Sifat cahaya yang kedua ialah cahaya dapat dipantulkan. Ketika benda terkena cahaya, cahaya yang mengenai benda akan dipantulkan. Jenis pemantulan terbagi menjadi dua, yaitu pemantulan baur (pemantulan difus) dan pemantulan teratur.

Pemantulan teratur dan pemantulan baur. (Sumber: fismath.com)

Ketika cahaya mengenai permukaan rata, licin, dan mengilap, hasil pemantulannya akan teratur. Sedangkan, ketika cahaya mengenai permukaan yang tidak rata, kasar, dan bergelombang, hasil pemantulannya akan baur/difus. Pemantulan cahaya dapat memberi manfaat pada manusia. Contohnya ialah manusia dapat melihat pantulan bayangannya di cermin.

Kaca yang bening dapat ditembus oleh cahaya. Ketika kaca yang bening tersebut dihalangi oleh benda lain yang tidak bening, cahaya tidak dapat menembusnya.

 Cahaya menembus benda bening. (Sumber: idschool.net)

Cahaya akan dibelokkan jika merambat melalui dua zat yang kerapatannya berbeda. Contohnya seperti udara dengan air. Peristiwa pembelokkan cahaya setelah melalui suatu medium rambat disebut dengan pembiasan cahaya.

Ilustrasi pembiasan. (Sumber: dosenpendidikan.com)

Penguraian cahaya putih menjadi berbagai cahaya berwarna disebut penguraian cahaya atau dispersi. Cahaya matahari sebenarnya tersusun atas berbagai cahaya berwarna, lho. Namun, mata kita melihat cahaya matahari berwarna putih. Contoh lain dari dispersi ialah pelangi.

(https://saktigandaoye.blogspot.com/2018/05/sifat-cahaya-dan-proses-pembentukan.html)

2. Pembentukan bayangan pada cermin

Cermin adalah benda yang dapat memantulkan hampir seluruh cahaya yang mengenainya. Pembentukan bayangan pada cermin bergantung pada jenis cermin itu sendiri. Cermin datar membentuk bayangan yang bersifat maya, tegak, dan sama besar dengan bendanya. Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya (konvergen). Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya (divergen) dengan sifat bayangan maya, tegak, dan diperkecil. Secara lebih rinci, pembentukan bayangan pada cermin datar, cekung, dan cembung dijelaskan sebagai berikut:

1. Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar

Cermin datar adalah cermin yang permukaannya berupa bidang datar. Pembentukan bayangan pada cermin datar, berlaku:

• Jarak benda (s) terhadap cermin sama dengan jarak bayangan terhadap cermin (s^’)
• Tinggi benda (h) sama dengan tinggi bayangan (h^’)

Apabila digambarkan dengan dengan diagram sinar, maka pembentukan bayangan pada cermin datar akan terlihat seperti gambar berikut.

Gambar Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar

Bayangan pada cermin datar bersifat tegak dan maya, dibelakang cermin. Titik bayangan dihasilkan dari perpotongan sinar-sinar pantul yang digambarkan oleh garis putus-putus.

2. Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung

Pembentukan bayangan pada cermin cekung, digunakan sinar-sinar istimewa. Ada tiga jenis sinar istimewa pada cermin cekung, yaitu:

• a. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus (F).
• b. Sinar datang melalui titik fokus (F) dipantulkan sejajar sumbu utama.
• c. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin (P) dipantulkan lewat pusat kelengkungan itu juga.

Gambar Sinar-Sinar Istimewa pada Cermin Cekung

Pembentukan bayangan pada cermin cekung minimal diperlukan dua buah sinar istimewa. Nantinya, sifat bayangan pada cermin cekung yang terbentuk bergantung pada posisi benda.

Pembagian Ruang pada Cermin Cekung Menurut Dalil Esbach

• Apabila benda di ruang I, maka bayangan diruang IV bersifat maya, tegak, diperbesar.
• Apabila benda di ruang II, maka bayangan di ruang III bersifat nyata, terbalik, diperbesar.
• Apabila benda di ruang III, maka bayangan di ruang II bersifat nyata, terbalik, diperkecil.

Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan, titik fokus cermin, dan perbesaran benda pada cermin cekung adalah sebagai berikut:

Keterangan:

f = Jarak fokus (cm)

s = Jarak benda ke cermin (cm)

s^’ = Jarak bayangan ke cermin (cm)

M = Perbesaran

h = Tinggi benda (cm)

h^’ = Tinggi bayangan (cm)

Catatan:

h^’ positif (+) menyatakan bayangan adalah tegak (dan maya)

h^’ negatif (-) menyatakan bayangan adalah terbalik (dan nyata)

Contoh soal:

Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan cermin cekung. Jika jarak fokus cermin tersebut 6 cm, tentukan jarak bayangan yang dibentuk, nyatakan sifat-sifatnya dan buatlah diagram sinarnya!

Pembahasan:

Diketahui:

s = 10 cm

f  = 6 cm

Ditanyakan: s^’, sifat bayangan, dan gambar diagram sinar = ….?

Jawaban:

Sifat bayangan: nyata, terbalik, dan diperbesar.

Gambar diagram sinar:

3. Pembentukan Bayangan pada Cermin Cembung

Cermin cembung adalah cermin lengkung yang bagian luarnya dapat memantulkan cahaya. Cermin cembung disebut juga dengan cermin negatif (-) karena titik fokus cermin cembung terletak di belakang cermin yang merupakan titik potong perpanjangan sinar-sinar pantul dari berkas sinar datang yang sejajar. Oleh sebab itu, jarak fokus cermin cembung bernilai negatif (-).

Pada cermin cembung juga berlaku hukum-hukum pemantulan, yaitu besarnya sudut datang sama dengan besarnya sudut pantul. Sinar-sinar istimewa dan diagram sinar pada cermin cembung adalah sebagai berikut:

• a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.
• b. Sinar datang yang menuju titik fokus (F) dipantulkan sejajar sumbu utama.
• c. Sinar datang yang menuju ke titik pusat kelengkungan (P) dipantulkan kembali seolah-olah berasal dari titik pusat kelengkungan tersebut.

Gambar Sinar-Sinar Istimewa pada Cermin Cembung

Bayangan yang terbentuk pada cermin cembung selalu bersifat maya, tegak, dan diperkecil. Rumus-rumus yang berlaku untuk cermin cekung juga berlaku untuk cermin cembung. Hanya saja, dalam menggunakan persamaan cermin cembung jarak fokus (f) dan jari-jari cermin (R) selalu dimasukkan bertanda negatif (-). Dengan catatan bahwa dalam cermin cembung harga f dan R bernilai negatif (-).

Contoh Soal:

Sebuah cermin cembung memiliki jari-jari kelengkungan 30 cm. Jika benda diletakkan pada jarak 10 cm di depan cermin cembung, tentukan jarak bayangan yang dibentuknya, nyatakan sifat-sifatnya, dan buatlah gambar diagram sinar!

Pembahasan:

Diketahui:

R = 30 cm

s = 10 cm

f = ½ R = ½ x 30 cm = 15 cm

Ditanyakan: s^’, sifat bayangan, dan gambar diagram sinar = …?

Jawaban:

Sifat bayangan: maya, tegak, dan diperkecil

Gambar diagram sinar:

Gambar Diagram Sinar pada Cermin Cembung

(https://materikimia.com/pembentukan-bayangan-pada-cermin-datar-cekung-dan-cembung/)

3.Lensa

sebuah lensa

Lensa atau sering disebut kanta adalah sebuah alat untuk mengumpulkan atau menyebarkan cahaya, biasanya dibentuk dari sepotong gelas yang dibentuk. Alat sejenis digunakan dengan jenis lain dari radiasi elektromagnetik juga disebut lensa, misalnya, sebuah lensa gelombang mikro dapat dibuat dari "paraffin wax".

Lensa paling awal tercatat di Yunani Kuno, dengan sandiwara Aristophanes The Clouds (424 SM) menyebutkan sebuah gelas-pembakar (sebuah lensa cembung digunakan untuk memfokuskan cahaya matahari untuk menciptakan api).

Tulisan Pliny the Elder (23-79) juga menunjukan bahwa gelas-pembakar juga dikenal Kekaisaran Roma, dan disebut juga apa yang kemungkinan adalah sebuah penggunaan pertama dari lensa pembetul: Nero juga diketahui menonton gladiator melalui sebuah emerald berbentuk cekung (kemungkinan untuk memperbaiki myopia).

Seneca the Younger (3 SM - 65) menjelaskan efek pembesaran dari sebuah gelas bulat yang diisi oleh air. Matematikawan muslim berkebangsaan Arab Alhazen (Abu Ali al-Hasan Ibn Al-Haitham), (965-1038) menulis teori optikal pertama dan utama yang menjelaskan bahwa lensa di mata manusia membentuk sebuah gambar di retina. Penyebaran penggunaan lensa tidak terjadi sampai penemuan kacamata, mungkin di Italia pada 1280-an.

Konstruksi

Konstruksi lensa yang paling umum adalah lensa speris (en: spherical lens), yaitu lensa dengan bidang antarmuka yang melengkung speris (en: spherical curvature), yaitu kelengkungan bidang permukaan bola dengan radius speris (en: radius of curvature) tertentu. Notasi radius yang digunakan adalah R, akan bernilai positif saat antarmuka melengkung keluar menjauhi titik pusat lensa dan disebut antarmuka cembung (en: convex). Notasi negatif akan digunakan untuk antarmuka cekung (en: concave) yang melengkung ke dalam mendekati titik pusat lensa.

Lensa sederhana

1 - Symmetrical double convex lens.
2 - Asymmetrical double-convex lens
3 - Plano- convex lens.
4 - Positive meniscus lens.
5 - Symmetrical biconcave lens.
6 - Asymmetrical biconcave lens.
7 - Plano-concave lens.
8 - Negative meniscus lens.

Lensa sederhana (en: simple lens, singlet lens) atau sering disebut lensa saja adalah sebuah lensa tunggal speris.

Lensa sederhana dibedakan berdasarkan kelengkungan kedua bidang antarmukanya. Sebuah lensa cembung (en: biconvex lens) mempunyai dua bidang antarmuka yang cembung, lensa dengan dua bidang cekung disebut lensa cekung (en: biconcave lens). Jika salah satu bidang antarmuka datar (mempunyai radius yang tak berhingga), maka lensa tersebut disebut lensa plano cembung atau lensa plano cekung. Lensa cembung cekung mempunyai satu bidang antarmuka cekung dan satu bidang antarmuka cembung, juga sering disebut lensa meniskus (en: meniscus lens).

Lensa sederhana sangat rentan terhadap aberasi kromatik dan aberasi optis lainnya.

Lensa cembung

Diagram penelusuran sinar untuk sebuah lensa konvergen

Lensa cekung

Pada lensa cembung, sinar yang merambat melalui kedua antarmuka akan dibiaskan (terfokus) menuju ke satu titik pada sumbu optis lensa, yang disebut jarak fokus (en: focal length). Lensa cembung dalam bahasa Inggris juga disebut positive lens atau converging lens. Lensa cembung membentuk focal point pada sisi berlawanan dengan persamaan lens maker:^[1]

${\displaystyle {\frac {1}{S_{1}}}+{\frac {1}{S_{2}}}={\frac {1}{f}}}$

di mana:

• ${\displaystyle S_{2}}$ adalah jarak citra dan sesuai konvensi, bernilai negatif pada sisi yang sama dengan subyek^[1]
• ${\displaystyle f}$ adalah 'rentang vokal, bernilai negatif untuk lensa cekung

dan persamaan magnifikasi lensa:

${\displaystyle M=-{\frac {S_{2}}{S_{1}}}={\frac {f}{f-S_{1}}}}$

Lensa cembung bersifat konvergen dan nilai fokusnya positif.

Lensa cembung (bernilai positif atau konvers) terdiri dari 3 jenis yaitu:

• Cermin cembung (bikonveks)
• Cembung datar (plankonveks)
• Cembung cekung (konkaf–konveks)

Lensa cekung

Pada lensa cekung, sinar yang merambat akan dibiaskan menjauhi sumbu optis lensa dengan proyeksi imajiner sinar menuju ke satu titik, seperti pada gambar.

Lensa cekung bersifat divergen dan nilai fokusnya begatif.

Lensa cekung (bernilai negatif atau konkaf) terdiri dari 3 jenis yaitu:

• Cermin cekung (bikonkaf)
• Cekung datar (plankonkaf)
• Cembung cekung(konveks–konkaf)

Ruang Benda	Ruang Bayangan	Letak bayangan	Sifat bayangan
I	IV	depan	maya, tegak, diperbesar
II	III	belakang	nyata, terbalik, diperbesar
III	II	belakang	nyata, terbalik, diperkecil
IV	I	depan	maya, tegak, diperkecil
f	~	-	tidak terbentuk bayangan
R	R	belakang	nyata, terbalik, sama besar

Lensa meniskus

Lensa meniskus (en: meniscus lens, ophthalmic lens) atau lensa cembung cekung, dapat berupa lensa positif atau negatif yang bergantung pada radius speris kedua bidang antarmuka. Pada nilai radius speris yang sama besar, sinar yang merambat tidak akan dibiaskan. Lensa meniskus positif akan membiaskan sinar seperti lensa cembung, lensa ini mempunyai bidang antarmuka cembung dengan radius speris yang lebih kecil. Sebaliknya lensa meniskus negatif mempunyai bidang antarmuka cekung dengan radius speris yang lebih kecil.

Lensa tipis

Lensa tipis (en: thin lens) adalah sebuah lensa dengan ketebalan yang sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai jarak fokusnya.

Lensa asperis

Sebuah lensa cembung asperis.

1: Penampang lensa Fresnel
2: Penampang lensa plano konveks dengan daya yang sama

Lensa asperis (en: aspheric lens, asphere) yang mempunyai bidang antarmuka dengan kelengkungan bidang yang bukan merupakan bidang permukaan bola. Sebuah lensa asperis dapat mengurangi aberasi speris atau aberasi optis lainnya, atau menggantikan kinerja beberapa jajaran lensa.

Lensa aksikon

Lensa aksikon (en: axicon lens) adalah lensa dengan bidang antarmuka berbentuk kerucut. Lensa aksikon akan memproyeksikan sebuah titik menjadi garis sepanjang sumbu optis, dan mengubah sinar laser menjadi bentuk cincin.^[2] Lensa ini dapat dipergunakan untuk mengubah sorot Gauss menjadi seperti sorot Bessel dengan efek difraksi yang sangat kecil.^[3][4]

Lensa Fresnel

Lensa Fresnel adalah sebuah lensa yang dikembangkan oleh seorang fisikawan berkebangsaan Prancis, Augustin Jean Fresnel untuk aplikasi pada mercusuar. Konstruksi lensa didesain dengan panjang fokus yang pendek, jarak fokus tak terhingga dan tebal lensa yang sangat tipis jika dibandingkan dengan lensa konvensional, agar dapat melewatkan lebih banyak cahaya sehingga lampu mercusuar dapat terlihat dari jarak yang lebih jauh.

Menurut majalah Smithsonian, lensa Fresnel yang pertama digunakan pada tahun 1823 pada mercusuar Cordouan di tanjung muara Gironde, sinar cahaya yang dipancarkan mampu terlihat dari jarak 20 mil (32 km).^[5] Seorang fisikawan Skotlandia, Sir David Brewster, memperkenalkan lensa ini untuk digunakan pada seluruh mercusuar di daratan Inggris.^[6][7]

Sebelum lensa Fresnel ditemukan, ide untuk membuat lensa yang lebih tipis dan ringan yang tersusun dari beberapa bagian terpisah dalam sebuah bingkai, sering disebut sebagai ide dari Georges Louis Leclerc dan Comte de Buffon.^[8] Fresnel menyempurnakan penyusunan lensa-lensa konsentrik tersebut berdasarkan perhitungan zona Fresnel.

Lensa Fresnel terbagi menjadi 6 kategori berdasarkan panjang fokusnya. Kategori yang pertama merupakan lensa yang terbesar dengan panjang fokus 920 mm (36 inci). Kategori yang terakhir dengan lensa terkecil mempunyai panjang fokus 150 mm (5,9 inci).^[9][10][11] Pengembangan lensa Fresnel lebih lanjut menambahkan dua kategori lensa yang baru yaitu lensa Fresnel mesoradial dan hyper radial.

Lensa fotokromik[sunting | sunting sumber]

Lensa fotokromik (en: photochromic lens) adalah lensa yang menjadi gelap saat terpajan (terpapar) sinar ultraviolet. Lensa perlahan kembali menjadi jernih seiring sirnanya pajanan sinar UV tersebut.

Lensa silindris

Lensa silindris adalah sebuah lensa yang membiaskan sinar cahaya yang merambat melalui mediumnya hingga terfokus pada sebuah garis, bukan pada sebuah titik seperti pada umumnya lensa cembung.

Lensa komposit

Sebuah lensa doublet akromatika.

Sorot cahaya tanpa (merah) dan dengan (hijau) lensa Barlow

Lensa Cooke triplet

Lensa komposit adalah jajaran beberapa lensa yang disusun sedemikian rupa untuk memberikan efek sinar cahaya tertentu. Lensa komposit dapat terdiri dari dua buah lensa tunggal atau lebih.

Lensa doublet

Lensa doublet adalah sebuah istilah yang digunakan pada bidang optika untuk menjelaskan sebuah lensa komposit yang terdiri dari dua buah lensa sederhana dengan berbagai macam kombinasinya. Lensa doublet yang paling umum adalah lensa doublet akromatika yang dapat meredam aberasi kromatika dengan sangat optimal.

Lensa Barlow[sunting | sunting sumber]

Lensa Barlow adalah sebuah lensa komposit yang ditemukan oleh seorang insinyur berkebangsaan Inggris bernama Peter Barlow yang digunakan untuk meningkatkan bukaan suatu sistem optika. Lensa Barlow biasa diletakkan persis sebelum jendela bidik (en: viewfinder) untuk meningkatkan jarak fokus jendela bidik.

Lensa Cooke triplet

Lensa Cooke triplet adalah lensa komposit yang dipatenkan oleh Dennis Taylor, seorang insinyur yang bekerja pada perusahaan Cooke of York pada tahun 1893. Lensa Cooke triplet adalah lensa komposit pertama yang berhasil meminimumkan aberasi optis.

Lensa Dialyt

Lensa Dialyt adalah sebuah lensa komposit yang terdiri dari empat buah lensa tunggal yang didesain untuk meredam berbagai macam aberasi optis. Sebuah lensa komposit serupa dikembangkan oleh Taylor Hobson dari desain lensa Cooke triplet dan kemudian disebut lensa Aviar. Sedangkan lensa Celor adalah desain lensa Dialyt yang telah mengalami penyempurnaan.

(https://id.wikipedia.org/wiki/Lensa)