Alat Optik: Pengertian, Macam, Gambar, Rumus, Teladan Soal Dan Pembahasan Bab 2
6. Alat Optik: Teropong Bintang (Astronomi)
Teropong bintang ialah teropong yang digunakan untuk melihat atau mengamati bintang (benda langit yang memancarkan cahaya sendiri). Nama lain teropong bintang ialah teropong astronomi. Selain bintang, teropong ini juga sanggup digunakan untuk mengamati benda-benda angkasa lain ibarat komet, asteroid, planet, dan sebagainya.
Teropong bintang terdiri dari lensa objektif dan lensa okuler. Kedunya memakai lensa positif (lensa cembung). Seperti halnya pada mikroskop, penggunaan teropong bintang sanggup dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tanpa akomodasi. Oleh alasannya ialah itu, terdapat dua jenis rumus perbesaran dan panjang teropong, yaitu sebagai berikut.
Rumus Teropong Bintang untuk Mata Berakomodasi Maksimum
Perbesaran teropong bintang untuk mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai berikut.
M | = | fob |
sok |
Keterangan:
M = perbesaran teropong
sok = jarak benda lensa okuler
fob = jarak fokus lensa objektif
Sedangkan panjang teropong bintang untuk penggunaan mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai berikut.
d = s’ob + sok d = fob + sok |
Keterangan:
d = panjang teropong
s’ob = jarak bayangan lensa objektif
sok = jarak benda lensa okuler
fob = jarak fokus lensa objektif
Rumus Teropong Bintang untuk Mata Tidak Berakomodasi
Perbesaran teropong bintang untuk mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.
M | = | fob |
fok |
Keterangan:
M = perbesaran total teropong
fob = jarak fokus lensa objektif teropong
fok = jarak fokus lensa okuler teropong
Sedangkan panjang teropong bintang untuk penggunaan mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.
d = fob + fok |
Keterangan:
d = panjang teropong
fob = jarak fokus lensa objektif
fok = jarak fokus lensa okuler
Contoh Soal: Teropong Bintang
Sebuah teropong bintang mempunyai perbesaran 40 kali ketika digunakan dengan mata tak berakomodasi. Jika panjang teropong ketika itu sebesar 20,5 cm maka tentukanlah titik fokus lensa objektif dan okulernya.
Penyelesaian:
DIketahui:
M = 40x
d = 20,5 cm
Ditanyakan: fob dan fok
Jawab:
Pada ketika tak berakomodasi, perbesarannya memenuhi persamaan berikut.
M | = | fob |
fok |
40 | = | fob |
fok |
Berarti fob = 40fok
Dan panjang teropong sebesar:
d = fob + fok = 20,5
⇒ fob + fok = 20,5
⇒ 40fok + fok = 20,5
⇒ 41fok = 20,5
⇒ fok = 20,5/41
⇒ fok = 0,5
dengan demikian fob ialah sebagai berikut.
fob = 40fok
⇒ fob = 40(0,5)
⇒ fob = 20
Jadi, titik fokus lensa objektifnya ialah 20 cm sedangkan titik fokus lensa okulernya ialah 0,5 cm.
7. Alat Optik: Teropong Bumi (Medan)
Teropong Bumi atau teropong medan ialah teropong yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang jauh di permukaan bumi. Teropong jenis ini biasa digunakan oleh orang-orang di laut, ibarat nahkoda kapal, angkatan laut, bahkan para bajak bahari zaman dahulu. Selain digunakan di lautan, teropong Bumi juga sanggup digunakan di wilayah daratan. Misalkan para tentara memakai teropong ini untuk memantau keadaan di perbukitan.
Teropong Bumi memakai tiga buah lensa positif sekaligus. Ketiga lensa tersebut berfungsi sebagai lensa objektif, lensa okuler dan lensa pembalik. Lensa pembalik berfungsi untuk membalik bayangan final yang dibuat lensa okuler, sehingga dihasilkan bayangan yang sama tegak dengan benda aslinya. Lensa pembalik diletakkan di antara lensa objektif dan lensa okuler.
Seperti halnya teropong bintang, rumus perbesaran dan panjang teropong Bumi juga dibedakan untuk penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tidak berakomodasi.
Rumus Teropong Bumi untuk Mata Berakomodasi Maksimum
Perbesaran teropong bumi untuk penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai berikut.
M | = | fob |
sok |
Keterangan:
M = perbesaran teropong
sok = jarak benda lensa okuler
fob = jarak fokus lensa objektif
Sedangkan panjang teropong bumi untuk penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum ialah sebagai berikut.
d | = | fob + 4fp + sok |
Keterangan:
d = panjang teropong
fob = jarak fokus lensa objektif
fp = jarak fokus lensa pembalik
sok = jarak benda pada lensa okuler
Rumus Teropong Bumi untuk Mata Tidak Berakomodasi
Perbesaran teropong bumi untuk penggunaan dengan mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.
M | = | fob |
fok |
Keterangan:
M = perbesaran total teropong
fob = jarak fokus lensa objektif teropong
fok = jarak fokus lensa okuler teropong
Dan panjang teropong bumi untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.
d | = | fob + 4fp + fok |
Keterangan:
d = panjang teropong
fob = jarak fokus lensa objektif
fp = jarak fokus lensa pembalik
fok = jarak fokus lensa okuler
Contoh Soal: Teropong Bumi
Sebuah teropong Bumi dengan jarak fokus lensa objektif, pembalik dan okuler berturut-turut 80 cm, 5 cm dan 20 cm. Teropong ini digunakan untuk melihat benda jauh oleh orang bermata normal dengan berakomodasi maksimum. Tentukanlah perbesaran sudut dan panjang tubusnya.
Penyelesaian:
Diketahui:
fob = 80 cm
fp = 5 cm
fok = 20 cm
s’ok = titik bersahabat mata normal = -25 cm
Ditanyakan: M dan d
Jawab:
Karena mata berakomodasi maksimum, maka perbesaran sudut teropong Bumi sanggup kita cari memakai persamaan berikut.
M | = | fob |
sok |
Oleh alasannya ialah jarak benda pada lensa okuler (sok) belum diketahui, maka kita tentukan dahulu memakai persamaan yang berlaku pada lensa yaitu sebagai berikut.
1 | + | 1 | = | 1 |
sok | s'ok | fok |
1 | + | 1 | = | 1 |
sok | -25 | 20 |
1 | = | 1 | + | 1 |
sok | 20 | 25 |
1 | = | 5 + 4 |
sok | 100 |
1 | = | 9 |
sok | 100 |
sok | = | 100 | = 11,1 cm |
9 |
Dengan demikian, perbesaran sudutnya adalah:
M | = | fob |
sok |
M | = | 80 | = 7,2 kali |
11,1 |
Dan panjang tubus teropong sanggup kita tentukan dengan memakai persamaan berikut.
d = fob + 4fp + sok
⇒ d = 80 cm + 4(5) cm + 11,1 cm
⇒ d = 80 cm + 20 cm + 11,1 cm = 111,1 cm
Jadi, perbesaran sudut dan panjang teropong Bumi tersebut ialah 7,2 kali dan 111,1 cm.
8. Alat Optik: Teropong Panggung (Galileo)
Teropong panggung disebut juga teropong Galileo ialah bentuk modifikasi dari teropong Bumi. Jika pada teropong bumi terdiri atas tiga buah lensa sekaligus dengan salah satu lensa berfungsi sebagai lensa pembalik, maka pada teropong panggung hanya terdiri atas dua lensa, yaitu lensa cembung (positif) dan lensa cekung (negatif).
Karena teropong panggung merupakan bentuk modifikasi dari teropong Bumi, maka fungsi teropong panggung sama dengan teropong Bumi, yaitu untuk mengamati objek-objek yang sangat jauh di permukaan Bumi. Teropong panggung terdiri dari dua buah lensa. Lensa objektif berupa lensa cembung, akan tetapi lensa okulernya memakai lensa cekung.
Perbesaran dan panjang teropong panggung juga dibedakan menurut penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum atau tanpa akomodasi. Berikut ini klarifikasi rumus perbesaran dan panjang teropong panggung untuk dua kondisi mata tersebut.
Rumus Teropong Panggung untuk Mata Berakomodasi Maksimum
Perbesaran teropong panggung untuk pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai berikut.
M | = | fob |
sok |
Keterangan:
M = perbesaran anguler teropong
sok = jarak benda lensa okuler
fob = jarak fokus lensa objektif
Sedangkan panjang teropong panggung untuk penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai berikut.
d = fob + sok |
Keterangan:
d = panjang teropong
sok = jarak benda lensa okuler
fob = jarak fokus lensa objektif
Rumus Teropong Panggung untuk Mata Tidak Berakomodasi
Perbesaran teropong panggung untuk penggunaan dengan mata tanpa fasilitas dirumuskan sebagai berikut.
M | = | fob |
fok |
Keterangan:
M = perbesaran anguler teropong
fob = jarak fokus lensa objektif teropong
fok = jarak fokus lensa okuler teropong
Dan panjang teropong panggung untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi dirumuskan sebagai berikut.
d = fob + fok |
Keterangan:
d = panjang teropong
fob = jarak fokus lensa objektif
fok = jarak fokus lensa okuler
Contoh Soal: Teropong Panggung
Sebuah teropong panggung digunakan untuk melihat bintang yang menghasilkan perbesaran 6 kali. Jarak lensa objektif dan okulernya 30 cm. Teropong tersebut digunakan dengan mata tak berakomodasi. Tentukanlah jarak fokus lensa okulernya.
Penyelesaian:
Diketahui:
Diketahui:
M = 6 kali
d = 30 cm
ditanyakan: fok … ?
Jawab:
Misalkan fok = −a (lensa cekung), maka perbesaran teropong ialah sebagai berikut.
M | = | fob |
fok |
6 | = | fob |
fok |
fob = 6|fok|
fob = 6|−a |
fob = 6a
Perbesaran anguler teropong untuk penggunaan mata tak berakomodasi dinyatakan dengan rumus berikut.
d = fob + fok
lalu subtitusikan permisalah fob dan fok ke dalam rumus tersebut, sehingga diperoleh:
d = 6a + (−a)
30 = 5a
a = 30/5
a = 6 cm → fok = −6 cm
Dengan demikian, jarak fokus lensa okulernya ialah 6 cm.
9. Alat Optik: Teropong Prisma
Teropong prisma disebut juga teropong binokuler. Fungsi teropong ini sama dengan teropong Bumi. Jika pada teropong Bumi dilengkapi dengan lensa pembalik, sedangkan teleskop prisma dilengkapi dengan prisma siku-siku. Fungsi prisma ini untuk membalikkan bayangan. Penggunaan prisma dimaksudkan biar teleskop ini tidak terlalu panjang dan mudah digunakan.
Teleskop prisma ditunjukkan pada gambar di atas. Setiap teleskop prisma biasanya dilengkapi dengan isu nomor ibarat 7 × 50 atau 20 × 30. Angka pertama mengatakan perbesaran dan angka kedua mengatakan diameter lensa objektif dalam milimeter (mm).
10. Alat Optik: Teropong Pantul
Teropong pantul merupakan teropong yang dilengkapi dengan cermin. Cermin ini berfungsi memantulkan cahaya yang masuk. Walaupun dipasang cermin, tetapi ibarat halnya teropong bias, di teropong pantul juga terdapat lensa. Teropong pantul bekerja dengan memantulkan sinar yang masuk.
Teropong pantul memakai cermin cekung besar untuk menangkap cahaya sebanyak-banyaknya. Selain itu, teropong pantul juga dilengkapi cermin datar yang terletak di depan titik fokus cermin cekung, dan juga terdapat sebuah lensa yang digunakan untuk mengamati objek. Lensa ini ialah lensa cembung yang berfungsi sebagai okuler.
Penggunaan cermin cekung bertujuan untuk mengganti penggunaan lensa. Keuntungan penggunaan cermin dibanding dengan lensa pada teropong ialah sebagai berikut.
■ Cermin tidak mengalami erosi kromatik (penguraian warna ibarat pada prisma) ibarat yang biasa terjadi pada lensa.
■ Cermin lebih murah dan lebih muda dibuat, selain itu juga lebih ringan.
Berdasarkan beberapa pertimbangan tersebut, penggunaan cermin cekung lebih efisien daripada penggunaan lensa. Teleskop pemantul banyak digunakan pada badan-badan astronomi dan observatorium populer di dunia. Bahkan kini sudah banyak universitas-universitas yang mempunyai teropong ini.
11. Alat Optik: Periskop
Periskop ialah teropong pada kapal selam yang digunakan untuk mengamati benda-benda di permukaan laut. Periskop terdiri atas 2 lensa cembung dan 2 prisma siku-siku sama kaki. Jalannya sinar pada periskop ialah sebagai berikut.
1. Sinar sejajar dari benda yang jauh menuju ke lensa obyektif.
2. Prisma P1 memantulkan sinar dari lensa objektif menuju ke prisma P2.
3. Oleh prisma P2 sinar tersebut dipantulkan lagi dan bersilangan di depan lensa okuler sempurna di titik fokus lensa okuler.