Materi Kelas 8 Bab 9 Cahaya dan Alat Optik IPA Kurikulum Merdeka

 

 

A.      Sifat Cahaya dan Proses Pembentukan Bayangan

Cahaya adalah salah satu energi yang memiliki gelombang elektromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380 nm sampai 750 nm. Gelombang cahaya tidak membutuhkan medium untuk merambat, itulah sebabnya cahaya tetep dapat merambat meskipun dalam ruang yang hampa.

Setiap benda yang memancarkan cahaya disebut sumber cahaya. Sebaliknya, setiap benda yang tidak dapat memancarkan cahaya disebut benda gelap.

Menghitung jarak wilayah dengan memanfaatkan nilai kecepatan cahaya

Waktu yang diperlukan cahaya matahari sampai ke Bumi adalah 8 menit 20 sekon atau 500 sekon. Dari data ini, kita bisa megetahui jarak Bumi dengan Matahari, yaitu kecepatan dikalikan waktu tempuh cahaya matahari. Maka dapat dihitung jarak Matahari – Bumi adalah 300.000.000 m/s kali 500 sekon atau 150 juta kilometer.

 

1.        Sifat-sifat cahaya

a.        Cahaya Merambat Lurus

Hal tersebut terjadi karena adanya perambatan cahaya matahari ke bumi maka terjadi siang dan malam.

Cahaya yang dapat dilihat oleh pengamat melalui lubang pada tiga kertas karton yang disusun sejajar tersebut membuktikan bahwa sifat cahya merambat lurus.

Bayang-bayang terajadi sebagai akibat cahya yang merambat pada garis lurus. Bayang-bayang merupakan suatau daerah gelap yang terbentuk pada saat sebuah benda menghalangi cahaya yang mengenai suatu permukaan.

Gambar. Bayangan Umbra dan Penumbra

Jika sumber cahaya cukup besar, bayang-bayag yang terediri atas dua bagian. Apabila cahaya tersebut terhalang seluruhnya, terbentuklah umbra, yaitu bagian pertama byang-bayang yang sangat gelap. Daerah di luar umbra menerima sebagian cahaya terbentukla penumbra. Penumbra adalah bagian kedua bayang-bayang yang terletak di luar umbra dan masih mendapatakan cahaya sehingga tampak berwarna abu-abu kabur.

b.        Cahaya dapat di Biaskan

Pembiasan atau refraksi cahaya adalah peristiwa pembelokan cahaya saat merambat dari satu medium ke medium lain yang punya indeks bias berbeda. Ketika cahaya melewati medium yang berbeda-beda. Maka kelajuan rambatnya juga akan berbeda. Semakin besar kerapatan mediumnya, maka akan semakin besar perbedaan kelajuan rambatnya, maka akan semakin besar pembelokan arah rambat cahayanya. Pelangi adalah salah satu contoh peristiwa pembiasan cahaya.

c.         Cahaya dapat Dipantulkan

Cahya memiliki sifat dapat dipantulkan jika menumbuk suatu permukaan bidang. Sifat pemantulan cahaya dibagi menjadi dua bentuk, yakni pemantulan teratur dan pemantulan baur.

Pemantulan teratur yakni pemantulan yang terjadi jika mengenai permukaan yang halus atau rata. Berkas cahaya datang dan dipantulkan sejajar. Pemantulan teratur menjadikan kalian bisa melihat bayangan sendiri atau bayangan pada benda pemantul.

Pemantulan baur terjadi jika cahaya mengenai permukaan yang kasar atau tidak rata. Gejala yang terjadi adalah berkas cahaya yang datang akan dipantulkan secara tidak sejajar atau menyesuaiakan kontur dari permukaan tersebut.

Gambar. Pemantulan dan Pemantulan Baur

Baik pemantulan teratur maupun baur, besarnya sudut pantul sama persis dengan besar sudut datang cahaya. Hal ini menjadi dasar hukum pemantulan cahaya menurut Snellius. Berikut hukum Snellius pada bidang datar.

Gambar. Hukum Snellius

Hukum Snellius tentang Pemantulan Cahaya

v  Sinar datang, sinat pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar

v  Sudut datang sama dengan sudut pantul

(sudur i = sudut r)

d.        Cahaya merupakan Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang perambatannya tidak membutuhkan medium. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik sehingga dapat merambat meskipun tidak ada medium perambatannya

Cahaya dapat dilihat oleh mata manusia adalah bagian yang sangat kecil dari spektrum ekeltromagnetik. Bagian itu dinamakan spektrum cahaya tampak. Cahaya tampak adalah cahaya yang memiliki panjang gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 400 nm sampai 700 nm.

 

2.        Pembentukan Bayangan pada Cermin

Pemantulan cahaya berkaitan erat dengan cermin, sedangkan pembiasan cahaya berkaitan erat dengan lensa. Agar kalian lebih memahami tentang cermin, mari kita pelajari materi berikut!

             Cermin, sebagai salah satu objek yang mampu memantulkan cahaya, terbuat dari kaca yang dilapisi dengan lapisan aluminium atau perak pada salah satu permukaannya. Jenis cermin dapat dibagi menjadi tiga, yaitu cermin datar, cekung, dan cembung.

a.        Cermin datar

Cermin yang umumnya digunakan untuk keperluan bercermin adalah cermin datar, yang ditandai dengan permukaan pantulnya yang datar. Lukisan bayangan pada cermin datar dapat diamati seperti yang tergambar pada gambar berikut.

Gambar. Lukisan Bayangan Pada Cermin Datar

Tabel. Sifat-sifat Bayangan pada Cermin Datar

No	Sifat Bayangan	Keterangan
1	Sama Besar	Ukuran bayangan sama dengan ukuran benda
2	Berbalik Sisi	Kenampakan bayangan berlawanan dengan benda, misalnya bagian kiri benda akan menjadi bagian kanan bayangan
3	Tegak	Bayangan tegak seperti bendannya
4	Maya atau Semu	Bayangan dapat dilihat dlam cermin, tetapi tidak dapat ditangkap oleh layar
5	Jarak Sama	Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin

Jika seberkas cahaya mengenai cermin datar, maka cahaya tersebut dipantulkan secara teratur. Peristiwa pemantulan cahaya pada cermin datar menyebabkan pembentukan bayangan benda oleh cermin. Jika sebuah benda berada didepan dua buah cermin datar yang saling membentuk suatu sudut α, maka jumlah bayangan (n) dapat dihitung menggunakan rumus.

Keterangan:

n = jumlah bayangan

α = sudut yang dibentuk oleh dua buah cermin datar

Gambar. Pembentukan Bayangan oleh Dua Cermin

Tinggi cermin minimum untuk melihat bayangan seluruh benda dirumuskan sebagai berikut:

h_s =  1/2 h_o

Keterangan:

h_s = tinggi cermin datar

h_o = tinggi benda

 

Cara menggambar bayangan dengan perjalanan cahaya adalah sebagai berikut.

1)      Buatlah dua berkas sinar datang sembarang ke permukaan cermin dari bagian atas benda dan dari bagian bawah benda

2)      Buatlah sinar pantul dengan menggunakan hukum pemantulan cahaya yaitu sudut datang sama dengan sudut pantul

3)      Perpanjangan sinar pantul tersebut hingga bertemu pada satu titik.

4)      Pertemuan titik itu adalah bayangan dari benda tersebut, terbentuk bayangan A’B’.

5)      Bayangan yang terbentuk adalah hasil perpotongan perpanjangan sinar-sinar pantul.

 

b.        Cermin Cekung

Cermin cekung disebut juga cermin positif atau konvergen yang bersifat mengumpulkan atau memusatkan berkas cahaya yang datang. Cermin ini memiliki bidang pantul yang melengkung ke arah dalam. Cermin cekung umumnya digunakan sebagai reflektor pada lampu kendaraan dan lampu senter. Berikut ini sinar-sinar istimewa pada cermin cekung.

Gambar. Sinar Istimewa pada cermin cekung

1)      Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus

2)      Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik itu juga

3)      Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama

 

Dengan menggunakan ketiga sinar istimewa cermin cekung di atas dapat dilukis pembentukan bayangan pada cermin cekung sebagai beriktu:

 Gambar. Pembagian Ruang Pada Cermin Cekung

1.      Benda terletak di ruang I (s < F )

Ketika benda terletak di depan cermin cekung tepatnya pada ruang I dengan jarak yang lebih dekat daripada fokusnya, maka akan terbentuk bayangan sebagai berikut.

Ketika benda terletak didepan titik fokus, lokasi bayangan hanya bisa didapat dengan cara memperpanjang sinar pantul (ditunjukan oleh garis sinat titik-titik). Oleh karena itu bayangan berada di belakang cermin dan bersifat maya.

Bayangan yang dihasilkan juga berada dalam keadaan tegak (tidak terbalik) dan juga lebih besar dari benda aslinya. Sehingga, sifat bayangan benda yang terletak di ruang I adalah maya, tegak, dan diperbesar

 

2.      Benda terletak di ruang II (F < s < R)

Jika benda terletak di ruang II, artinya jarak benda (s) lebih besar dari pada titik fokus (F) namun lebih kecil dari titik kelengkungan (R). Bayangan benda yang akan terbentuk berdasarkan sinar istimewa pada lensa cekung adalah sebagai berikut:

Pada gambar terlihat bahwa bagian atas bayangan adalah perpotongan antara dua sinar pantul, sehingga bayangan adalah nyata. Pada gambar juga terlihat bayangan terbalik dan juga memiliki ukuran lebih besar dari benda asli. Maka, dapat disimpulkan bahwa sifat banyangan benda di ruang II cermin cekung dengan F < s < R adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.

 

3.      Benda Terletak di titik fokus (s = F)

Jika benda tertelat pada titik fokus cermin cekung, maka pembentukan bayangannya adalah sebagai berikut:

Pada gambar tidak terlihat letak bayanga benda. Namun, sebenarnya benda terletak di perpotongan perpotongan dua sinar pantul yang tak terhingga. Sehingga, benda yang terletak di titik fokus cermin cekung memiliki sifat bayangan yang maya, tegak, diperbesar, dan berada pada jarak (s’) yang tidak terhingga.

 

4.      Benda terletak di titik kelengkungan (s = R)

Jika benda terletak tepat di pusat atau titik kelengkungan (R) cermin cekung, maka bayangan yang akan terbentuk adalah sebagai berikut:

Pada gambar terlihat bahwa bayangan terbentuk dari perpotongan sinar pantul. Terlihat juga benda dan bayangan memiliki ukuran yang sama. Bedanya, bayangan terletak terbalik dari posisi benda aslinya. Sehingga, dapat disimpulkan sifat bayangan benda yang terletak di titik kelengkungan adalah nyata, terbalik, dan sama besar.

 

5.      Benda terletak di Ruang III (s > R)

Sifat bayangan terakhir adalah jika benda terletak di ruang tiga atau jarak benda lebih besar daripada jarak fokus dan titik kelengkungan cermin cekung.

Dilansir dari Lumen Learning, semakin jauh beda ke titik fokus cermin cekung maka akan semakin kecil bayangannya. Hal ini terlihat pada gambar. Benda yang terletak di ruang III (jauh dari titik fokus) menghasilkan bayangan yang ukurannya lebih kecil. Sehingga, sifat bayangan benda yang terletak di ruang III cermin cekung adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.

 

Tabel. Sifat-sifat Bayangan pada cermin cekung

No	Letak Benda	Sifat Bayangan
1	Ruang I	Maya, tegak, diperbesar, di ruang IV
2	Ruang I	Nyata, terbalik, diperbesar, di ruang III
3	Ruang I	Nyata, terbalik, diperkecil, di ruang II
4	Di titik F	Tidak terbentuk bayangan
5	Di Titik R	Nyata, terbalik, sama besar, di titik P

Hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak fokus (f) pada cermin cekung dan cermin cembung. Hubungan secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

Sedangkan perbesaran bayangan (M) pada cermin cekung dan cermin cembung dapat dicari melalui perbandingan antara tinggi bayangan (h^’) dengan tinggi benda (h) atau jarak bayangan (s^’) dengan jarak benda (s) yang dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

s^’ = jarak bayangan (dibelakang cermin nilainya -)

s = jarak benda

f = fokus cermin (pada cermin cembung nilaianya -)

p = jari-jari kelengkungan cermin

h^’ = tinggi bayangan

h = tinggi benda

M = Perbesaran bayangan

 

a.        Cermin Cembung

Cermin cembung adalah cermin yang berbentuk irisan bola yang bidang permukaan luarnya mengkilap (memantulkan cahaya). Cermin ini disebut juga cermin negatif atau divergen (menyebarkan berkas cahaya yang datang). Bagaimanakah sifat-sifat cahaya pantul pada cermin cembung. Coba perhatikan sinar-sinar istimewa pada cermin cembung berikut ini.

 

1)      Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus

2)      Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama

3)      Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik itu juga

Pada pemantulan cahaya, cermin cembung berlaku rumus berikut:

Adapun perbesaran bayangan dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

s = jarak benda ke cermin

s^’ = jarak bayangan ke cermin

f = jarak fokus

h = tinggi benda

h^’ = tinggi bayangan

M = perbesaran benda

 

Info Penting!

Ø  Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung adalah maya, tegak dan diperkecil

      Ø  Dalam perhitungan, untuk cermin cekung nilai fokus dan jari-jarinya adalah positif (+)  sedanggkan untuk cermin cembung, nilai fokus dan jari-jarinya adalah negatif (-).

 

3.        Lensa

Lensa adalah benda bening yang memiliki permukaan berbentuk cekung atau cembbung dan berfungsi membiaskan cahaya. Macam-macam lansa menurut bentuk permukaanya, yaitu lensa cembung dan lensa cekung. Perhatikan urutan berikut ini.

 

a.         Lensa Cembung

Lensa dembung disebut juga lensa positif (konvergen), yaitu memiliki sifat mengumpulkan cahya. Dan nilai fokusnya bernilai positif  (+) Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai berikut.

1)      Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus F₁ di belakang lensan

2)      Sinar datang melalui titik fokus di depan lensa F₂ akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama

3)      Sinar yang melalui titik pusat optik (O) akan diterusakan (tidak dibiaskan)

Terbentuknya bayangan pada lensa cembung tergantung pada posisi benda semula. bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung dapat berupa bayangan nyata atau maya.

Pembangian ruang pada lensa cembung seperti tampak pada gambar berikut.

Gambar. Pembagian Ruang pada Lensa Cembung

Tabel. Sifat-sifat Bayangan Pada Lensa Cembung

No.	Letak Benda	Sifat Bayangan
1	Ruang I	Maya, tegak, diperbesar, di ruang IV
2	Ruang II	Nyata, terbalik, diperbesar, di ruang III
3	Ruang III	Nyata, terbalik, diperkecil, di ruang II
4	Di titik F	Tidak terbentuk bayangan
5	Di titik P	Nyata, terbalik, sama besar, di titik P

Manfaat lensa cembung dalam kehidupan sehari-hari antara lain:

Ø Digunakan untuk kacamata bagi penderita rabun dekat (hipermetropi)

Ø Digunakan sebagai lup atau kaca pembesar

Ø Pada teropong, digunakan sebagai lensa objektif dan lensa okuler

Ø Pada mikroskop, digunakan sebagai lensa objektif

a.        Lensa Cekung

Lensa cekung adalah lensa yang bagaian tengahnya lebih tipis dibandingkan bagian tepinya. Lensa cekung disebut juga lensa negatif (divergen), yaitu memiliki sifat menyebarkan cahaya dan memiliki nilai fokus yang bersifat negatif (-).

Tiga lensa cekung dibedakan menjadi tiga.

1.      Lensa bikonkaf (Cekung ganda)

2.      Lensa plan-konkaf (cekung datar)

3.      Lensa konkaf-konveks (cekung cembung)

Untuk memahami ketiga macam lensa tersebut, kalian dapat memperhatikan gambar di bawah ini.

Tiga sinar istimewa pada lensa cekung adalah sebgai berikut.

1)      Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah dari titik fokus F₁ didepan lensa

2)      Sinar datang menuju titik fokus pasif F₂ akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama

3)      Sinar datang melalui pusat kelengkungan lensa O akan diteruskan (tidak dibiaskan).

Bayangan yang dibentuk lensa cekung selalu maya atau semu, tegak dan diperkecil. Berikut ini persaman yang berlaku pada lensa cembung dan lensa cekung.

Keterangan:

s = jarak benda ke cermin

s^’ = jarak bayangan ke cermin

f = jarak fokus

h = tinggi benda

h^’ = tinggi bayangan

M = perbesaran benda

Manfaat lensa cekung dalam kehidupan sehari-hari antara lain:

Ø  Digunakan untuk Over Head Proyektor (OHP)

Ø  Digunkan untuk kacamata bagi pendertia rabun jauh (miopi)

Ketahuilah

v  Tanda mutlak (“II”) pada rumus perbesaran menyatakan bahwa perbesaran bayangan selalu bernilai positif

v  Untuk lensa cembung, fokus dan kekuatan lensanya positif (+)

v  Untuk lensa cekung, fokus dan kekuatan lensanya negatif (-)

B.      Alat Optik

Alat optik terbagi atas dua jneis, yaitu alat optik alami dan buatan, Alat optik alami yaitu mata, sedangkan yang termasuk alat optik buatan diantaranya adalah kacamata, kamera, lup (kaca pembesar), mikroskop, teropong atau teleskop, periskop dan sebagainya.

1.             Indra Penglihatan pada Manusia (Mata)

a.      Pentingnya Cahaya bagi Sistem Penglihatan Manusia

Manusia dianugerahi oleh Tuhan Yang Maha Esa sepasang mata sebgai indra penglihatan. Anugerah tersebut memungkinkan manusia dapat menikmati keindahan alam ini. Mata dapat melihat suatu benda jika ada cahya dan benda tersebut dapan memantulkan cahaya. Ketika dalam keadaan gelap, mata kita tidak dapat melihat benda. Hal ini disebabkan karena tidak adanya cahaya yang masuk ke mata dari benda-benda yang memantulkannya atau dari sumber cahaya. Oleh karena itu, mari kita besyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas anugrah cahaya dan tentu saja mata kita, sehingga kita dapat menikmati keindahan alam ini.

b.      Bagian-bagian Mata Manusia

Mata kita terdiri dari tiga lapisan jaringan yang berbeda. Lapisan luar disebut sebagai schlera, yang membentuk kornea. Lapisan tengah dikenal sabagai koroid. Yang membentuk iris. Lapisan dalam adalah retina 

Lapisan sklera berwarna putih. Fungsi dari selaput sklera adalah melindungi struktur mata yang sangat halus dan membantu mempertahankan bentuk biji mata. Di lapisan ini terdapat konea. Korne berfungsi untuk menerima cahaya kemudian mengarahkan cahaya sedemikan rupa sehingga dapat difokuskan dan diterusakan ke lensa mata.

Retina merupakan lapisan terdalam dari bola mata. Retina berfungsi menangkap bayangan. Lapisan retina yang peka terhadap cahaya dinamakan bintik kuning. Adapaun lapisan yang tidak peka terhadap cahaya dinamakan bintik buta. Jika bayangan benda jatuh di bintik buta, maka benda tidak akan terlihat.

Gambar. Bagian-bagian Mata

Struktur bola mata mulai dari depan ke belakang adalah sebagai berikut;

Ø  Kornea, merupkan bagian depan mata yang bening, transparan dan tembus cahaya, kornea menerima cahaya yang masuk ke mata

Ø  Iris atau selaput pelangi, terletak di depan lensa yang bersambung dengan selaput koroid. Iris berfungsi mengecilkan atau membesarkan ukuran pupil iris juga memberi warna pada mata

Ø  Pupil, merupkan bintik tengah iris mata dan merupakan celah dalam iris yang dilalui cahya untuk mencapai retina. Pupil dapat membesar dan mengecil, tergantung intensitas cahaya yang diterima

Ø  Aqueus humor, merupakan cairan yang berasal dari badan sillari dan diserap kembali ke dalam aliran darah pada sudut antara iris dan kornea melaui pembuluh vena yang halus (venula)

Ø  Lensa, adalah sebuah benda transparan bikonkav (cembung pada kedua sisi). Lensa terletak persis di balakang iris.

Ø  Vitreus humor, merupakan cairan berwarna putih seperti agar-agar. Cairan ini berfungsi untuk memberi bentuk dan kekohohan pada mata. Selain itu, vitreus humor berfungsi juga untuk mempertahankan hubungan antara retina dengan selaput koroid.

Ø  Retina, merupkan bagian yang peka terhadap cahaya atau saraf penerima rangsang sinar (fotoreseptor). Retina terdiri dari dua macam sel fotoreseptor yaitu sel batang dan sel kerucut. Sel kerucut memungkinkan kalian melihat warna. Adapun sel batang akan menunjukan responnya ketika berada di tempat gelap.

 

c.       Pembentukan Bayangan pada Mata Manusia 

a)      Cahaya yang dipantulkan oleh benda ditangkap oleh mata, menembus kornea dan diteruskan melalui pupil

b)      Intensitas cahaya yang telah diatur oleh pupil diteruskan ke lensa mata untuk dibiaskan

c)      Daya akomodasi pada lensa mata mengatur cahaya supaya jatuh tepat di retina yaitu pada lapisan bintik kuning.

d)     Pada lapisan bintik kuning, cahaya diterima oleh sel kerucut dan sel batang kemudian disampaikan ke otak

e)      Cahaya yang disampaikan ke otak akan diterjemahkan oleh otak sehingga kita bisa mengetahui apa yang kita lihat

2.             Gangguan pada Indra Penglihatan Manusia (Cacat Mata)

a.     a.      Rabun dekat (hipermetropi)

Rabun dekat atau hipermetropi adalah gangguan penglihatan jarak dekat. Pada penderita hipermettropi. Objek yang jauh terlihat jelas, tetapi objek yang dekat justru terlihat tidak jelas atau buram. Hipermetropi terjadi akibat cahaya yang masuk ke mata tidak terfokus ke tempat yang semestinya (retina), tetapi terfokus ke belakangnya. Hal ini disebabkan oleh bola mata yang terlalu pendek. Bisa juga karena bentuk kornea atau lensa mata yang tidak normal. Kelainan ini dapat ditolong dengan kacamata berlensa positif atau cembung.

Gambar. (a) Gangguan Hipermetropi (b) ditolong dengan lensa cembung

Ukuran kacamata ditentukan dengan kekuatan lensa (satuan dioptri) yang dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan

P = kekuatan lensa (dioptri)

s_n = titik dekat mata normal (cm)

PP = titik dekat mata rabun (punctum proximum)

Contoh soal

Diketahui kakek Justin yang mengidap presbiopi memiliki titik jauh 100 cm, ingin membaca koran dengan jarak 40 cm. berapakah kekuatan lensa dari kacamata yang harus ia gunakan agar dapat membaca koran tersebut dengan normal?

Pembahasan

Di ketahui         : PR = 100 cm, PP = 40 cm

Ditanya             : P = …. Dioptri

Jawab

P =   - 

P =  -

P = 4 – 2,5 = 1,5 D

Jadi, kekuatan lensa dari kacamata yang kakek Justin harus gunakan adalah +1,5 Dioptri

 

b.      Rabun Jauh (Miopi)

Miopi, yaitu tidak dapat melihat benda yang berada pada jarak jauh dengan jelas. Penyebabnya lensa mata terlalu cembung atau bola mata terlalu panjang sehingga bayangan benda jatuh di depat retina. Kelainan ini dapat ditolong dengan kacamata berlensa negatif atau cekung.

Gambar. (a) Gangguan Miopi (b) ditolong dengan lensa cekung

Ukuran kacamata ditentukan dengan kekuatan lensa (satuan dioptri) yang dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

P = kekuatan lensa (dioptri)

PR = titik jauh mata rabun (punctum remotum)

Contoh soal

Seseorang hanya mampu melihat jelas benda di depan matanya paling jauh 100 cm. berapa kekuatan kacamata orang tersebut?

Pembahasan

Diketahui          : PR = 100 cm

Ditanya             : P = … dioptri

Jawab

P = -   =  = - 1 dioptri

Jadi, kekuatan lensa dari kacamata yang harus digunakan adalah -1 dioptri

 

c.       Astigmatisma (mata silinder), adalah kelainan pada mata yang menyebabkan penglihatan menjadi kabur. Hal ini terjadi karena penderita tidak mampu melihat garis-aris horizontal dan vertical secara bersama-sama. Astigmatisma dapat diatasi dengaan menggunakan lensa silindris.

 

d.      Presbiopi (Mata tua) adalah hilangnya kemampuan mata untuk melihat objek dalam jarak dekat maupaun jauh secara bertahap. Presbiopi merupakan kelainan refraksi alami yang terjadi karena proses penuaan. Penyebab presbiopi adalah bayangan atau cahaya yang tidak jatuh (atau dibiaskan) tepat di retina. Kondisi ini disebabkan oleh penurunan daya akomodasi mata. Penggunaan kacamata rangkap, yang terdiri dari lensa cembung dan cekung, seringkali digunakan untuk mengatasi kelaianan ini.

 

e.       Rabun senja (rabun ayam), yaitu tidak dapat melihat dengan baik pada senja atau malam hari ketika cahaya mulai remang-remang. Gangguan penglihatan ini disebabkan oleh kekurangan vitamin A. cara mencegah dan mengatasi gangguan ini adalah dengan mengkonsumsi makanan yang banyak mengandung vitamin A, misalkan wortel pepaya, tomat, dll.

 

f.       Keratomalasi, ditandai dengan kornea yang keruh. Penyebabnya kekurangan vitamin A yang sangat parah. Jadi, penyakit ini merupakan tingkat lanjut rabun senja. Kekurangan vitamin A menimbulkan penebalan selaput lendir mata. Akibatnya permukaan mata yang biasanya basah menjadi kering dan kasar (xeroftaimial/xerosis). Jika tidak segera diatasi akan menimbulkan kebutaan

 

g.      Katarak, merupkan kelainan pada lensa mata. Lensa mata menjadi kabur dan keruh sehingga cahaya yang masuk tidak mencapai retina. Biasanya katarak diderita oleh orang yang berusia lanjut. Katarak dpat diatasai dengan tindakan operasi.

 

h.      Juling. Disebabkan adanya ketidakserasian kerja otot penggerak bola mata kanan dan kiri. Kelaianan ini dapat diatasi dengan tindakan operasi pada otot mata.

 

i.        Glaucoma, ditandai dengan peningkatan tekanan di dalam bola mata. Tekanan tejadi karena adanya sumbatan pada saluran di dalam bola mata dan pembentukan cairan di dalam bola mata yang berlebihan. Kelainan ini dapat diatasi dengan obat-obatan yang harus diminum sumur hidup atau dengan tindakan pembedahan

 

j.        Buta warna, yaitu kelainan paenghilatan yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut pada retina mata untuk menangkap spectrum warna tertentu sehingga warna objek yang terlihat bukan warna yang sesungguhnya. 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. Buta warna sebagian tidak dapat melihat warna tertentu saja, seperti merah, hijau, atau biru.

 

 

 

C.      Alat Optik dalam Kehidupan Sehari-hari

 

1.        Kamera

Pada saat kalian 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 memperolah foto yang tajam dan tidak kabur perlu pengatur fokus lensa.

Kamera merupakan tiruan dari mata, bagian-bagian kamera fungsinya hampir mirip dengan mata. Secara singkat dapat ditulis.

Bagian Kamera	Bagian Mata	Fungsi
Diafragma	Pupil	Tempat masuknya cahaya
Aperture	Iris	Mengatur pupil atau banyaknya cahaya yang masuk
Lensa	Lensa	Membiaskan cahaya sehingga terbentuk bayangan nyata, terbalik, diperkecil
Film	Retina	Menangkap bayangan
Shutter		Mengambil gambar

Jika diperhatikan, prinsip kerja antara kamera dan mata kita adalah sama, mata kita menangkap bayangan di retina yang akan diolah oleh otak melalui syaraf. Sedangkan pada kamera, bayangan yang ditangkap lensa dibentuk pada film. Bayangan yang dibentuk pada film kamera juga bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil.

 

2.        Lup (Kaca Pembesar)

Lup adalah alat optik yang menggunakan lensa cembung untuk melihat benda-benda kecil. Lup biasa digunakan untuk melihat bagian-bagian jam tangan ketika tukang servis jam berkerja, membaca tulisan kecil di kemasan makanan dan lain-lain.

Agar benda terlihat, maka benda diletakan di antara titik pusat (O) dan titik fokus (F), sehingga terbentuk bayangan yang bersifat maya, tegak dan diperbesar. Saat bayangan terbentuk di titik dekat mata, mata akan berakomodasi maksimum.

 

Gambar.

(a)    Pengamatan dengan Lup dengan Mata Akomodasi Maksimum

(b)   Pengamatan dengan Lup dengan Mata tidak Berakomodasi

 

Perbesaran bayangan tersebut bisa dihutung dengan

 

 Untuk mata berakomodasi

 

Maksud dari mata berkamodasi yaitu mata tidak terlalu jelas jika melihat dengan biasa. Tetapi kita mencoba memfokuskan mata kita sampai benda terlihat jelas (yang diatur lensa mata kita)

 

Untuk mata tidak berakomodasi

 

Maksud dari mata tida berakomodasi yaitu benda ditempatkan tepat di titik fokus lup. Lup yang digeser dan diatur jaraknya dengan benda agar terlihat dengan jelas.

Keterangan:

M      = perbesaran

S_n      = titik dekat mata (untuk mata normal ± 25 cm)

F        = jarak fokus lup

 

3.        Mikroskop

Mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung yang berfungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lensa ini dinamakan lensa obyektif dan lensa okuler. Lensa obyektif adalah lensa yang terletak dekat dengan obyek yang akan diamati. Sedangkan lensa okuler adalah lensa yang diletakkan dekat mata pengamat. Jarak fokus lensa obyektif lebih kecil dari jarak fokus lensaa okuler (f_ob < f_ok).

Benda yang diamati diletakan di depan lensa obyektif diantara f_ob dan 2f_ob. Bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif akan menjadi benda bagi lensa okuler (f_ok).

Bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Bayangan akhir yang dibentuk adalah maya, terbalik, dan diperbesar. Bayangan inidapat dilihat mata pengamat. Bayangan ini telah mengalami perbesaran beberapa kali lipat sehingga benda yang sangat kecil akan tampak besar.

 

4.        Telescop

Teropong merupakan alat optic yang digunakan sebagai alat untuk melihat benda yang letaknya jauh. Teropong dibedakan menjadi dua, yaitu teropong bias (tersusutn atas beberapa lensa) dan teropong pantul (tersusun atas beberapa lensa dan cermin). Teropong bias antara lain teropong bintang (astronomi), teropong bumi, dan teropong panggung (teropong galileo)

a.      Telescop Bias

Teleskop adalah alat optic yang dapat membuat benda-benda yang berada di tempat jauh terlihat dekat. Teleskop bias sederhana merupakan kombinasi anatara dua lensa cembung yang terletak pada bagian pipa. Lensa yang lebih besar adalah lensa obyektif, sedangkan lensa yang lebih kecil adalah lensa okuler (lensa mata). Lensa obyektif membuat sebuah bayangan yang kemudian bayangan tersebut akan diperbesar lagi oleh lensa okuler.

Lensa obyektif pada teleskop bias memiliki diameter yang lebih besar daripada diameter mata kalian saat membuka. Hal ini berarti akan lebih banyak cahaya yang dipantulkan oleh obyek yang dapat masuk ke dalam lensa yang kemudian akan masuk ke dalam mata. Dengan demikian, bayangan yang terbentuk oleh lensa obyektif akan lebih jelas daripada bayangan yang terbentuk oleh mata, karena bayangan yang terbentuk sangat jelas, maka obye yang terlihat juga menjadi lebih detail.

b.      Teleskop Pantul

Lensa obyektif yang terdapat pada teleskop pantul digantikan oleh cermin cekung. Bayangan dari sebuah obyek yang letaknya jauh terbentuk di dalam tabung teleskop ketika cahya dipantulkan dari cermin cekung. Cahaya yang dipantulkan dari cermin ke cermin datar yang ada di dalam tabung. Cermin datar kemudian memantulkan cahaya ke lensa okuler, yang befungsi memperbesar gambar.

 

5.        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 dilengkapai dengan cermin atau prisma pada ujung-ujungnya. Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati gerak-gerik yang terjadi di permukaan air.

Jalannya sinar pada periskop adalah sebagai berikut:

a.       Sinar sejajar dari benda yang jauh menuju ke lensa obyektif

b.      Prisma P1 memantulkan sinar dari lensa objektif menuju ke prisma P2

c.       Oleh prisma P2 sinar tersebut dipantulkan lagi dan bersilangan di depan lensa okuler tepat di titik fokus lensa okuler.

Gambar. Jalannya Sinar pada Periskop