Materi Alat Optik Lengkap Beserta Soal Alat Optik Pilihan Ganda dan Jawaban [+Pembahasan]

Table of Contents

 Pengertian  Optik

Optik adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari cahaya dan interaksinya dengan benda serta sistem optik. Bidang ini meliputi studi tentang sifat dasar cahaya, propagasi cahaya, pembentukan gambar, dan aplikasi teknologi optik. Beberapa konsep utama dalam optik meliputi:

1. Cahaya sebagai Gelombang: Optik gelombang memperlakukan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik yang merambat melalui ruang. Konsep seperti panjang gelombang, frekuensi, kecepatan cahaya, dan polarisasi merupakan bagian dari studi tentang sifat gelombang cahaya.

2. Cahaya sebagai Partikel: Optik kuantum memperlakukan cahaya sebagai partikel diskret yang disebut foton. Teori ini menjelaskan fenomena seperti efek fotoelektrik dan perambatan cahaya dalam kuantum.

3. Pembentukan Gambar: Optik geometris mempelajari pembentukan gambar oleh sistem optik, seperti lensa dan cermin. Konsep-konsep seperti pembesaran, jarak fokus, titik fokus, dan konstruksi gambar membentuk dasar-dasar optik geometris.

4. Pemfokusan dan Pembiasan: Optik fisik mempelajari pemfokusan cahaya oleh lensa dan cermin, serta pembiasan cahaya saat melewati medium dengan indeks bias yang berbeda.

5. Interferensi dan Difraksi: Optik gelombang juga mempelajari interferensi cahaya, di mana dua gelombang cahaya bertemu dan saling memperkuat atau memadamkan satu sama lain, serta difraksi, di mana cahaya membengkok saat melewati celah atau halangan kecil.

6. Polarisasi Cahaya: Polarisasi adalah sifat cahaya di mana getaran gelombang terbatas pada satu arah tertentu. Optik polarisasi mempelajari polarisasi cahaya dan aplikasinya dalam teknologi seperti kacamata hitam, polaroid, dan mikroskop polarisasi.

7. Aplikasi dalam Teknologi: Optik memiliki banyak aplikasi dalam teknologi modern, termasuk kamera, teleskop, mikroskop, serat optik, sensor optik, dan perangkat optoelektronik.

Studi optik memberikan pemahaman mendalam tentang sifat cahaya dan interaksinya dengan materi, serta memiliki implikasi penting dalam berbagai aplikasi teknologi yang melibatkan pemahaman dan manipulasi cahaya.

 

Macam-macam Alat Optik

Alat optik terdiri dari dua macam: alat optik alamiah dan alat optik buatan.

Alat optik alamiah tentu saja adalah mata kita, sedangkan alat optik buatan adalah alat-alat optik yang dibuat oleh manusia seperti kaca mata, kaca pembesar/lup, mikroskop, teropong, kamera, periskop, episkop, diaskop, dan masih banyak lagi.

1. Mata

Mata merupakan indra penglihatan dan merupakan organ tubuh kita yang dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Perbedaan spektrum cahaya yang mampu ditangkap mata kita itulah yang menyebabkan kita dapat melihat warna. Tanpa cahaya, mata kita susah untuk melihat, kecuali pada mata binatang-binatang nokturnal yang memiliki struktur yang berbeda.

Mata berfungsi dengan cara menerima, memfokuskan, dan mentransmisikan cahaya melalui lensa mata yang menghasilkan bayangan objek yang kemudian ditangkap oleh retina mata. Bayangan objek yang ditangkap retina tersebut kemudian dikirmkan ke otak melalui saraf optik untuk kemudian diolah menjadi gambar yang mampu kita lihat secara nyata.

 

Baca Juga: Arus Dan Tegangan Bolak Balik Beserta Contoh Penyelesaian Uji Kompetensi Tegangan Dan Arus Arus Bolak-Bali

 

Perhatikan struktur anatomi mata di bawah ini untuk lebih jelasnya.

 

 

Fungsi dari setiap bagian mata

• Lensa mata: Lensa mata berfungsi memfokuskan agar cahaya atau bayangan yang masuk jatuh di retina. Lensa mata dapat memipih dan mencembung. Kemampuan ini disebut daya akomodasi mata. Mata akan mencembung jika melihat benda-benda yang dekat dan memipih jika melihat benda yang letaknya jauh
• Kornea: Kornea merupakan selaput luar mata yang tidak berwarna (bening). Kornea berfungsi melindungi bagian-bagian mata yang berada di dalamnya
• Pupil: Pupil adalah tempat lewatnya cahaya yang menuju ke retina
• Iris : Iris berfungsi mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata
• Retina : Retina berfungsi menerima cahaya atau bayangan benda. bayangan besifat nyata, terbalik, dan diperkecil. didalam retina terdapat bintik kuning yang merupakan sel sel yang peka cahaya dan titik buta yang tidak peka cahaya.
• Aqueous Humour : Aquous humour berfungsi memberi bentuk pada mata serta mengukuhkan mata.
• Otot Siliar (Otot lensa): Bagian ini berfungsi mengatur kelengkungan lensa mata. Pengaturan kelengkungan ini diperlukan agar bayangan benda jatuh tepat di retinaJangkauan penglihatan berada di antara titik dekat (punctum proximum = PP) dan titik jauh (punctum remotum = PR) Pada mata normal, titik terdekatnya adalah 25cm titik jauhnya adalah tak terhingga
  

 

Beberapa cacat mata 
a. Rabun Dekat (Hipermetropi)
Orang yang menderita rabun dekat mempunyai titik dekat (punctum proximum) yang melebihi titik dekat mata normal (PP > sn) dan titik jauhnya tidak terhingga (∞).

 

 penderita dibantu dengan menggunakan kacamata berlensa cembung (positif).

b. miopi atau rabun jauh
pada rabun jauh Titik jauh mata (PR) tidak berada pada tak berhingga tetapi jarak yang lebih dekat, sehingga benda jauh tidak terlihat jelas. Rabun jauh disebabkan oleh lensa mata yang terlalu cembung, sehingga bayangan benda yang jauh terfokus dan jatuh di depan retina.

 

 Dengan menggunakan lensa divergen (cekung), dapat menyebabkan berkas sinar sejajar menyebar, sehingga memungkinkan berkas-berkas sinar biasnya terfokus pada retina,

c. Astigmatisma
Astigmatisma disebabkan kornea atau lensa yang kurang bundar atau bebbentuk silinder (tabung) sehingga benda titik difokuskan sebagai garis pendek, yang mengaburkan bayangan. ini karena kornea berbentuk sferis dengan bagian silindris bertumpuk.

 

2. Kacamata

Kacamata merupakan alat optik yang digunakan untuk membantu melihat pada orang yang memiliki cacat mata, baik itu rabun jauh, rabun dekat, ataupun mata silindris. Kacamata terdiri dari lensa cembung atau cekung (tergantung jenis cacat matanya), frame atau kerangka yang menyangga lensa.

Kacamata berfungsi dengan cara mengatur bayangan agar jatuh tepat di retina, dengan cara menjauhkan titik jatuh bayangan pada penderita rabun jauh dan mendekatkan titik jatuh bayangan pada penderita rabun dekat.

 

Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa (kacamata) yang digunakan tergantung pada letak objek, jarak fokus lensa, dan kekuatan atau daya lensa.

Kekuatan atau daya lensa dirumuskan dengan:

di mana:

P = kekuatan atau daya lensa (dioptri)
f = jarak fokus lensa (m)

Untuk mencari jarak fokus lensa, kita bisa mendapatkannya dengan menggunakan rumus:

dimana,

s = jarak benda ke lensa (m)
s’ = jarak bayangan ke lensa (m)

Oleh karena itulah saat kita memeriksa matanya ke dokter mata, maka kita disuruh membaca rangkaian huruf-huruf di depan kita dengan jarak yang sudah ditentukan sehingga dokter dapat menentukan jarak fokus lensa untuk mengetahui besarnya daya lensa yang dibutuhkan.

 

 

3. KAMERA
Kamera terdiri atas kotak tertutup dari bahan tak tembus cahaya, dilengkapi dengan lensa positif (cembung) yang ditempatkan di bagian depan sebagai lensa obyektif dan film yang ditempatkan di bagian belakang.

Bagian-bagian terpenting kamera, yaitu:

• Pengatur jarak yang berfungsi untuk mengatur jarak lensa obyektif dengan film agar bayangan yang terbentuk tepat pada film. 
• Diafragma, berfungsi untuk mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk ke dalam kamera.

Pembentukan bayangan pada kamera bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil.

4. LUP
Lup adalah sebuah lensa cembung yang digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar terlihat lebih besar dari ukuran sebenarnya.Lensa positif akan membentuk bayangan maya yang diperbesar dari sebuah benda yang diletakkan di antara titik fokus dengan titik pusat lensa.

Pembesaran bayangan pada lup untuk mata berakomodasi dapat dirumuskan sebagai berikut:

M = perbesaran bayangan
f = jarak titik fokus (cm)

Perbesaran bayangan pada lup untuk mata tidak berakomodasi dapat dirumuskan sebagai berikut:

5. MIKROSKOP
Mikroskop terdiri dari dua buah lensa positif (cembung) yang berfungsi memberikan perbesaran ganda sehingga dapat digunakan untuk melihat benda-benda berukuran mikro.

• Lensa yang menghadap benda disebut lensa obyektif, mempunyai jarak fokus yang kecil.
• Lensa yang dekat mata disebut lensa okuler, mempunyai jarak fokus yang lebih besar daripada lensa obyektifnya.

Pembentukan bayangan pada lensa obyektif mikroskop bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar sedangkan pada lensa okulernya bersifat maya, tegak, dan diperbesar.

6. TEROPONG
Teropong adalah alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh agar terlihat lebih dekat dan jelas.

a. Teropong Bintang 
Teropong bintang adalah teropong yang digunakan untuk melihat benda-benda langit yang jaraknya sangat jauh.
Teropong bintang menggunakan dua buah lensa positif (cembung) sebagai lensa obyektif (ditujukan ke benda langit) dan okuler (dekat dengan mata).

Panjang teropong bintang dapat dirumuskan sebagai berikut:

Panjang teropong bintang dapat dirumuskan sebagai berikut:

d = Panjang teropong bintang (cm)

f_ob = jarak focus lensa obyektif (cm)

f_ok = jarak focus lensa okuler (cm)

M = perbesaran bayangan

b. Teropong Bumi
Teropong bumi adalah teropong yang digunakan untuk melihat benda-benda di permukaan bumi.

Teropong ini menggunakan dua buah lensa positif (cembung) sebagai lensa obyektif dan okuler yang dilengkapi dengan lensa pembalik, sehingga bayangan yang dihasilkan tidak terbalik.

Panjang teropong bumi dapat dirumuskan sebagai berikut:

d = panjang teropong bintang (cm)

f_ob = jarak focus lensa obyektif (cm)

f_ok = jarak focus lensa okuler (cm)

f_p = jarak focus lensa pembalik (cm)

c. Teropong Panggung
Teropong panggung adalah teropong yang digunakan untuk melihat pertunjukkan di panggung.
Teropong ini terdiri atas lensa cembung sebagai lensa obyektif dan lensa cekung sebagai lensa okuler, sehingga tidak memerlukan lensa pembalik seperti pada teropong bumi. Panjang teropong panggung dapat dirumuskan sebagai berikut:

Perbesaran teropong panggung dapat dirumuskan sebagai berikut:

d = panjang teropong bintang (cm)

f_ob = jarak focus lensa obyektif (cm)

f_ok = jarak focus lensa okuler (cm)

M = perbesaran bayangan

 

 

Contoh Soal tentang Cacat Mata

1. Yulisa yang menderita rabun dekat mempunyai titik dekat 50 cm. Jika ingin membaca dengan jarak normal (25 cm), maka berapa kekuatan lensa kacamata yang harus dipakai Reni?

Penyelesaian:

Diketahui:

s = 25 cm

s’ = -50 cm (tanda negatif menunjukkan bayangan bersifat maya, di depan lensa)

Ditanyakan: P = …?

Jawab:

1/f = 1/s + 1/s’

1/f = 1/25 – 1/50

1/f = 2/50 – 1/50

1/f = 1/50

f = 50 cm = 0,5 m

P = 1/f = 1/0,5 = 2 dioptri

Jadi, kekuatan lensa kacamata yang harus dipakai Yulisa adalah 2 dioptri.

2. Seseorang tidak dapat melihat benda jauh tak hingga dengan jelas. Kemudian dia memeriksakan diri ke dokter mata. Untuk mengatasi kelemahan itu dia diberi saran oleh dokternya untuk memakai kaca mata dengan kekuatan -1/3 dioptri. Berapakah titik jauh mata orang tersebut.

Penyelesaian:

s = ~

P = -1/3 D

s’ = -PR

Titik jauh s’ = -PR dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (2) yaitu sebagai berikut.

P = 100/s + 100/s’

-1/3 = (100/~) − 100/PR

-1/3 = 0 − 100/PR

-1/3 = -100/PR

PR = -100 × (-3)

PR = 300 cm

Jadi, titik jauh mata orang tersebut adalah 300 cm.

3. Seorang kakek penderita presbiopi memiliki titik dekat 75 cm dan titik jauh 300 cm. Agar ia dapat melihat benda yang dekat (seperti mata normal) dan dapat melihat benda jauh, berapakah jarak fokus lensa bifokal dan kuat lensa kacamata yang harus digunakan kakek tersebut?

Jawab:

Kacamata bifokal tersusun atas dua lensa bagian atas lensa negatif (cekung) agar dapat melihat jauh dan bagian bawah lensa positif (cembung) agar dapat membaca normal.

■ Untuk dapat melihat jauh, s = ~ dan s’ = -300 cm

1/f = 1/s + 1/s’

1/f = (1/~) – 1/300

1/f = -1/300

f = -300 cm = -3 m

P = 1/f

P = 1/(-3) = -0,33 dioptri

Jadi, untuk dapat melihat benda jauh digunakan kacamata dengan jarak fokus 3 m dan kekuata lensa -0,33 dioptri.

■ Untuk dapat melihat dekat, s = 25 dan s’ = -75 cm

1/f = 1/s + 1/s’

1/f = 1/25 – 1/75

1/f = 3/75 – 1/75

1/f = 2/75

f = 75/2

f = 37,5 cm = 0,375 m

P = 1/f

P = 1/0,375 = 2,67 dioptri

Jadi, untuk dapat melihat benda dekat digunakan kacamata dengan jarak fokus 0,375 m dan kekuata lensa 2,67 dioptri.

 

Soal Alat Optik Pilihan Ganda dan Kunci Jawaban

1. Amatilah diagram pembentukan bayangan oleh mikroskop berikut ini!

Jika berkas sinar yang keluar dari lensa okuler merupakan berkas sejajar, dan mata yang mengamati berpenglihatan normal, maka perbesaran mikroskop adalah …. (Sn = 25 cm)

a. 10 kali

b. 18 kali

c. 22 kali

d. 30 kali

e. 50 kali

Jawaban: E

Diketahui:

• sob = 2,2 cm
• fob = 2 cm
• Sn = 25 cm
• fok = 5 cm

Ditanyakan: perbesaran mikroskop (M)?

Pembahasan 

2. Bayangan yang terbentuk oleh cermin cembung dan sebuah benda yang tingginya h yang ditempatkan di depan cermin bersifat ….

a. nyata, tegak, diperbesar

b. maya, tegak, diperbesar

c. nyata, tegak, diperkecil

d. nyata, terbalik, diperbesar

e. maya, tegak, diperkecil

Jawaban: E

Pembahasan

Bayangan yang terbentuk oleh cermin cembung dan sebuah benda yang tingginya h yang ditempatkan di depan cermin adalah maya, tegak, diperkecil.

3. Seseorang bermata hipermetropi supaya dapat melihat dengan normal harus menggunakan kaca mata yang kuat lensanya +2 dioptri. Maka jarak terdekat yang dapat dilihat orang tersebut tanpa kaca mata adalah ….

a. 2,5 cm

b. 15 cm

c. 50 cm

d. 60 cm

e. 100 cm

Jawaban: C

Pembahasan

Diketahui:

• P = 2 dioptri
• s = 25 cm

Ditanyakan: PP (jarak terdekat yang dapat dilihat orang tersebut tanpa kaca mata)?

4. Seorang siswa (Sn = 25 cm) melakukan percobaan menggunakan mikroskop, dengan data seperti diagram berikut:

Perbesaran mikroskop adalah ….

a. 30 kali

b. 36 kali

c. 40 kali

d. 46 kali

e. 50 kali

Jawaban: A

Pembahasan

Diketahui:

• sn = 25 cm
• fob = 1 cm
• sob = 1,2 cm
• fob = 5 cm

Ditanyakan: Perbesaran bayangan (M)?

Jawaban :

5. Sebuah benda diletakkan 20 cm di depan cer­min cembung yang jarak fokusnya 30 cm. Letak dan sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin tersebut adalah ….

a. 60 cm di depan cermin, maya, tegak

b. 60 cm di belakang cermin, nyata, tegak

c. 60 cm di depan cermin, nyata, terbalik

d. 12 cm di belakang cermin, maya, tegak

e. 12 cm, di depan cermin, nyata, tegak

Jawaban : D

Pembahasan

Diketahui:

• s = 20 cm
• f = –30 cm

Ditanyakan: Letak bayangan (s’) dan sifat bayangan?

Jawab :

Jadi, letak bayangan 12 cm di belakang cermin dengan sifat maya dan tegak

6. Seseorang bermata normal (titik dekatnya 25 cm) mengamati benda dengan mata berakomodasi maksimum. Diameter pupil matanya 2 mm dan mata peka terhadap cahaya. 550.10-6 mm. Batas daya urai mata orang itu adalah ….

a. 0,01 mm

b. 0,08 mm

c. 0,18 mm

d. 0,8 mm

e. 1,8 mm

Jawaban: B

Pembahasan

Diketahui:

Titik dekat (ℓ) = 25 cm = 250 mm

Diameter pupil (d) = 2 mm

Panjang gelombang (λ) = 550 × 10-6 mm

Ditanyakan: Batas urai mata (dm)?

Jawab:

 

 

 Baca Juga: Materi Listrik Bolak Balik Beserta Soal Dan Penyelesaian Listrik Bolak Balik Kelas 12

 

Penelusuran yang terkait dengan MATERI ALAT OPTIK

• rumus alat optik
• materi alat optik mata
• alat optik kamera
• contoh soal alat optik
• fungsi alat optik
• rumus alat optik kamera
• cara kerja alat optik
• gambar alat optik