Kumpulan Pola Soal Alat Optik Fisika Dan Pembahasan Lengkap

Alat optik merupakan alat yang bekerja menurut prinsip cahaya. Alat optik menciptakan hidup insan lebih gampang dan berarti. Kita sanggup menikmati keindahan alam semesta, mengabadikan saat-saat terindah pada lembaran foto, atau bahkan sanggup menciptakan sehelai rambut di kepala menjadi terlihat sebesar lengan. Dapatkah kalian menyebutkan nama alat optik yang kegunaannya menyerupai yang telah disebutkan tersebut?

Dalam fisika, alat optik berbagai jenisnya di antaranya yaitu kacamata, kamera, lup (kaca pembesar), mikroskop, teropong atau teleskop dan bahkan mata juga termasuk dalam kategori alat optik. Nah, pada kesempatan kali ini akan disajikan kumpulan teladan soal wacana alat optik fisika dan pembahasannya super lengkap. Untuk itu, silahkan kalian pelajari baik-baik. Selamat berguru dan semoga sanggup paham.

Contoh Soal wacana Mata

Jika lensa mata dianggap sferis bola dengan jarak permukaan depan lensa dengan retina 3 cm, hitunglah:

■ Kuat lensa mata normal ketika mata melihat benda yang jauh sekali (mata tidak berakomodasi) dan ketika melihat benda pada jarak 25 cm (mata berkomodasi maksimum).

■ Perubahan kekuatan lensa mata dari tidak berakomodasi hingga berakomodasi maksimum.

Penyelesaian:

Diketahui:

s' = 3 cm

s =

Ditanyakan: berpengaruh lensa mata normal dikala tidak berakomodasi dan dikala berakomodasi maksimum serta perubah kekuatan lensa.

Jawab:

■ Kuat lensa mata normal

Pada dikala mata tidak berakomodasi (s =  )

1/f = 1/s + 1/s’

⇒ 1/f = (1/ ) + (1/3)

⇒ 1/f = 0 + 1/3

⇒ 1/f = 1/3

⇒ f = 3 cm = 0,03 m

Dengan demikian, daya lensa untuk mata tidak berakomodasi yaitu sebagai berikut.

P = 1/f

⇒ P = 1/0,03

⇒ P = 33,3 dioptri

Pada dikala mata berakomodasi (s = 25 cm)

1/f = 1/s + 1/s’

⇒ 1/f = (1/25) + (1/3)

⇒ 1/f = (3 + 25)/75

⇒ 1/f = 28/75

⇒ f = 75/28

⇒ f = 2,7 cm = 0,027

Dengan demikian, daya lensa untuk mata berakomodasi yaitu sebagai berikut.

P = 1/f

⇒ P = 1/0,027

⇒ P = 37,03 dioptri

Jadi, berpengaruh mata normal pada dikala tidak berakomodasi yaitu 33,3 dioptri dan pada dikala mata berakomodasi yaitu 37,,03 dioptri.

■ Perubahan kekuatan lensa

∆P = 33,3 – 37,03 = −4 dioptri

Jadi, perubahan kekuatan lensa adalah −4 dioptri

Contoh Soal wacana Cacat Mata

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

Penyelesaian:

Diketahui:

s = 25 cm

s’ = -50 cm (tanda negatif menawarkan 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 digunakan Yulisa yaitu 2 dioptri.

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

Penyelesaian:

s = 

P = -1/3 D

s’ = -PR

Titik jauh s’ = -PR sanggup 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 yaitu 300 cm.

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

Jawab:

Kacamata bifokal tersusun atas dua lensa bab atas lensa negatif (cekung) semoga sanggup melihat jauh dan bab bawah lensa konkret (cembung) semoga sanggup membaca normal.

■ Untuk sanggup 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 sanggup melihat benda jauh digunakan kacamata dengan jarak fokus 3 m dan kekuata lensa -0,33 dioptri.

■ Untuk sanggup 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 sanggup melihat benda erat digunakan kacamata dengan jarak fokus 0,375 m dan kekuata lensa 2,67 dioptri.

Contoh Soal wacana Kacamata

1. Agong tidak sanggup melihat dengan terperinci benda-benda yang berjarak di bawah 40 cm. Ia ditawari temannya kacamata minus 1 dioptri. Jika kalian menjadi Agong, apakah kalian akan mendapatkan ajuan tersebut? Berapakah kekuatan kacamata yang harus digunakan Agong semoga sanggup melihat benda secara normal?

Penyelesaian:

Diketahui: PP = sn = 40 cm

Ditanyakan: P

Jawab:

Karena Agong tidak sanggup melihat erat (mengalami rabun dekat) maka kacamata yang harus digunakan yaitu kacamata berlensa positif. Kaprikornus ajuan sahabat Agong tidak sanggup menolong. Kekuatan kacamata yang harus digunakan sanggup dicari dengan persamaan:

P	=	4	−	100
				sn

P	=	4	−	100
				40

P

=

1,5 D

Jadi, kacamata yang harus digunakan Agong yaitu kacamata konkret (plus) dengan kekuatan 1,5 dioptri (+1,5).

2. Aminah ingin membelikan kacamata untuk temannya yang hanya sanggup melihat benda terjauh pada jarak 3 meter. Jenis kacamata apakah yang harus dibeli Aminah?

Penyelesaian:

Diketahui: mata miopi dengan PR = 3 m

Ditanyakan: jenis kacamata yang sesuai

Jawab:

Untuk memilih kacamata yang sesuai, berarti kita menghitung kekuatan kacamata dengan rumus sebagai berikut:

P	=	−	1
			PR

P	=	−	1	D
			3

Jadi, kacamata yang sesuai yaitu kacamata negatif dengan kekuatan −1/3 dioptri.

Contoh Soal wacana Kamera

1. Sebuah kamera mempunyai titik api 80 mm, awalnya digunakan untuk mengambil gambar benda yang cukup jauh. Kemudian, kamera digunakan untuk mengambil gambar sebuah benda yang jaraknya 2 m dari lensa. Tentukan ke mana dan berapa jauh lensa kamera harus digeser.

Jawab:

f = 80 mm = 0,08 m

■ keadaan mula-mula s =  , maka

1/s1 + 1/s1’ = 1/f

1/ + 1/s1’ = 1/0,08

1/s1’ = 1/0,08

s1’ = 0,08 m

■ keadaan simpulan s2 = 2 m, maka

1/s2 + 1/s2’ = 1/f

1/2 + 1/s2’ = 1/0,08

1/s2’ = 1/0,08 – 1/2

1/s2’ = 100/8 – 1/2

1/s2’ = 100 – 4/8

1/s2’ = 96/8

s2’ = 8/96 = 0,0833 m

■ besar pergeseran lensa kamera yaitu sebagai berikut.

d = s2’ – s1’

d = 0,0833 – 0,08

d = 0,0033 m

d = 3,3 mm

Oleh alasannya yaitu s2’ > s1’ maka d > 0, artinya lensa kamera harus digeser menjauhi film.

2. Jarak fokus lensa sebuah kamera yaitu 50 mm. Kamera tersebut diatur untuk memfokuskan bayangan benda pada jauh tak terhingga. Berapa jauh lensa kamera harus digeser semoga sanggup memfokuskan bayangan benda yang terletak pada jarak 2,5 m?

Jawab:

Ketika digunakan untuk memfokuskan benda yang letaknya jauh di tak terhingga, bayangan benda tersebut akan sempurna berada di titik fokus lensa. Dengan kata lain, s' = f = 50 mm. Ketika jarak benda ke lensa, s = 2,5 m = 2.500 mm, bayangannya yaitu sebagai berikut.

1/s + 1/s’ = 1/f

1/2.500 + 1/s’ = 1/50

1/s’ = 1/50 – 1/2.500

1/s’ = 50 – 1/2.500

1/s’ = 49/2.500

s' = 2.500/49

s’ = 51,02 mm

Dengan demikian, lensa harus digeser sejauh 51,02 mm – 50 mm = 1,02 mm.

Contoh Soal wacana Lup (Kaca Pembesar)

1. Seorang tukang arloji bermata normal menggunakan lup yang berkekuatan 10 dioptri. Tentukanlah jarak benda ke lup dan perbesaran anguler lup kalau mata tukang arloji berakomodasi maksimum!

Penyelesaian:

Diketahui:

s’ = −sn = −25 cm (mata normal)

P = 10 dioptri → f  = 1/P = 1/10 = 0,1 m = 10 cm

Ditanyakan: s dan M untuk mata berakomodasi maksimum.

Jawab:

■ Menentukan jarak benda (s) ke lup

Untuk memilih jarak bayangan benda atau s dari lup, maka kita gunakan persamaan yang berlaku pada lensa cembung, yaitu sebagai berikut.

1	=	1	+	1
f		s		s'

1	=	1	+	1
10		s		−25

1	=	1	+	1
s		10		25

1	=	5 + 2
s		50

1	=	7
s		50

s	=	50	= 71/7
		7

Jadi jarak benda ke lup yaitu 71/7 cm.

■ Menentukan perbesaran anguler lup

Perbesaran sudut lup untuk penggunaan dengan mata berakomodasi maksimum sanggup dihitung dengan menggunakan rumus berikut.

M	=	sn	+ 1
		f

M	=	25 cm	+ 1
		10 cm

M = 2,5 + 1 = 3,5

Jadi, perbesaran anguler lup untuk mata berakomodasi maksimum yaitu 3,5 kali.

2. Sebuah lup berfokus 5 cm digunakan untuk mengamati benda yang panjangnya 4 mm. tentukanlah panjang bayangan benda apabila mata tidak berakomodasi!

Penyelesaian:

Diketahui:

sn = 25 cm

f = 5 cm

h = 4 mm = 0,4 cm

Ditanyakan: h’ untuk mata tidak berakomodasi

Jawab:

Untuk memilih panjang bayangan (h’), pertama kita hitung dahulu perbesaran anguler lup untuk mata tidak berakomodasi yaitu sebagai berikut.

M	=	sn
		f

M	=	25 cm
		5 cm

M = 5 kali

Selanjutnya, panjang bayangan kita tentukan dengan menggunakan rumus perbesaran bayangan pada lensa cembung, yaitu sebagai berikut.

M	=	h'
		h

h' = M × h

h’ = 5 × 0,4

h’ = 2

Jadi, panjang bayangan dikala menggunakan lup untuk keadaan mata berakomodasi maksimum yaitu 2 cm.

3. Seseorang mengamati sebuah benda dengan menggunakan lup berkekuatan 10 dioptri. Apabila titik erat mata orang tersebut yaitu 25 cm, berapakah perbesaran lup itu kalau mata berakomodasi pada jarak 50 cm?

Penyelesaian:

Diketahui:

PP = 25 cm

P = 10 dioptri → 1/f = 10, maka f = 0,1 m = 10 cm

x = 50 cm

Ditanyakan: Manguler ketika mata berakomodasi pada jarak 50 cm.

Jawab:

Perbesaran anguler lup dihitung untuk mata berakomodasi pada jarak 50 cm dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

Manguler	=	PP	+	PP
		f		x

Manguler	=	25	+	25
		10		50

M = 2,5 + 0,5 = 3

Jadi, perbesaran anguler lup untuk penggunaan mata berakomodasi pada jarak 50 cm yaitu 3 kali.

Contoh Soal wacana Mikroskop

1. Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif dengan jarak fokus 2 cm dan lensa okuler dengan jarak fokus 6 cm. Jika jarak antarlensa 26 cm, hitunglah perbesaran total mikroskop pada dikala mata berakomodasi maksimum.

Penyelesaian:

Diketahui:

fob = 2 cm

L = 26 cm

fok = 6 cm

Ditanyakan: M untuk mata berakomodasi maksimum

Jawab:

Pertama, kita hitung terlebih dahulu jarak benda oleh lensa okuler (sok). Perbesaran pada dikala mata berakomodasi maksimum, mata dianggap normal (s’ok = −25 cm). Dengan menggunakan rumus pada lensa cembung, maka:

1	=	1	+	1
fok		sok		s’ok

1	=	1	−	1
sok		fok		s’ok

1	=	s’ok − fok
sok		fok s’ok

sok	=	fok s’ok
		s’ok − fok

sok	=	(6 cm)(−25 cm)
		(−25 cm) – (6 cm)

sok	=	−150 cm
		−31 cm

sok

=

4,84 cm

Kedua, kita tentukan jarak bayangan oleh lensa objektif (s’ob). Berdasarkan rumus panjang mikroskop, maka kita peroleh besar s’ob yaitu sebagai berikut.

L = s’ob + sok

26 cm = s’ob + 4,84 cm

s’ob = 26 cm – 4,84 cm

s’ob = 21,16 cm

ketiga, kita tentukan jarak benda oleh lensa objektif (sob). Dengan menggunakan rumus lensa tipis, maka kita peroleh:

1	=	1	+	1
fob		sob		s’ob

1	=	1	−	1
sob		fob		s’ob

1	=	s’ob − fob
sob		fob s’ob

sob	=	fob s’ob
		s’ob − fob

sob	=	(2 cm)(21,16 cm)
		(21,16 cm) – (2 cm)

sob	=	42,32 cm
		19,16 cm

sob

=

2,2 cm

Dari hasil perhitungan-perhitungan di atas, maka perbesaran lensa objektif (Mob) dan perbesaran lensa okuler (Mok) yaitu sebagai berikut.

Mob	=	s'ob	=	21,16 cm	= 9,6 kali
		sob		2,2 cm

Mok	=	sn	+ 1	=	25 cm	+ 1	5,17 kali
		fok			6 cm

Jadi, perbesaran total mikroskop pada dikala mata berakomodasi maksimum yaitu sebagai berikut.

M = mob × mok

M = 9,6 × 5,17

M = 49,6 kali

2. Sebuah mikroskop disusun dari dua lensa positif. Lensa objektif dan lensa okuler masing-masing mempunyai jarak fokus 3 cm dan 10 cm. Jika sebuah benda ditempatkan 3,5 cm di depan lensa objektif maka tentukan perbesaran dan panjang mikroskop untuk mata tidak berakomodasi.

Penyelesaian:

Diketahui:

fob = 3 cm

fok = 10 cm

sob = 3,5 cm

Dari sob dan fob dapat ditentukan jarak bayangan lensa objektif yaitu sebagai berikut.

1	=	1	−	1
s'ob		fob		sob

1	=	1	−	1
s'ob		3		3,5

1	=	7 – 6
s'ob		21

s'ob	=	21	= 21
		1

Jadi, jarak bayangan oleh lensa objektifnya yaitu s’ob = 21 cm

Ditanya: M dan L mikroskop untuk mata tidak berakomodasi

Jawab:

Pada dikala mata tidak berakomodasi, maka perbesaran total mikroskop sanggup dicari dengan menggunakan rumus sebagai berikut.

M	=	s'ob	×	sn
		sob		fok

M	=	21	×	25
		3,5		10

M	=	525	=15
		35

Dan panjang mikroskop pada mata tidak berakomodasi dihitung dengan menggunakan persamaan (5) yaitu sebagai berikut.

L = s’ob + fok

L = 21 + 10 = 31 cm

Dengan demikian kita peroleh perbesaran total mikroskop dan panjang mikroskop untuk pengamatan dengan mata tidak berakomodasi yaitu berturut-turut 15 kali dan 31 cm.

Contoh Soal wacana Teropong Bintang (Astronomi)

Sebuah teropong bintang yang jarak fokus lensa objektifnya 50 cm diarahkan ke sentra bulan. Jika mata tidak berakomodasi diperoleh perbesaran 10 kali. Maka tentukanlah jarak fokus lensa okuler dan panjanag tubus teropong!

Penyelesaian:

Diketahui:

fob = 50 cm

M = 10x

Ditanyakan: fok dan d

Jawab:

Karena mata tidak berakomodasi, maka perbesaran teropong bintang memenuhi persamaan berikut.

M	=	fob
		fok

10	=	50
		fok

fok	=	50
		10

fok = 5 cm

Untuk mata tidak berakomodasi, panjang tubus teropong sanggup dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

d = fob + fok

⇒ d = 50 cm + 5 cm

⇒ d = 55 cm

Dengan demikian, jarak fokus lensa okuler dan panjang tubus teropong bintang tersebut berturut-turut yaitu 5 cm dan 55 cm.

Contoh Soal wacana Teropong Bumi (Medan)

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 erat mata normal = -25 cm

Ditanyakan: M dan d

Jawab:

Karena mata berakomodasi maksimum, maka perbesaran sudut teropong Bumi sanggup kita cari menggunakan persamaan berikut.

M	=	fob
		sok

Oleh alasannya yaitu jarak benda pada lensa okuler (sok) belum diketahui, maka kita tentukan dahulu menggunakan 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 menggunakan 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 yaitu 7,2 kali dan 111,1 cm.

Contoh Soal wacana Teropong Panggung (Galileo)

1. Sebuah teropong panggung dengan jarak fokus lensa objektif dan okulernya berturut-turut yaitu 50 cm dan 5 cm. Teropong tersebut digunakan untuk melihat bintang oleh orang yang bermata normal tanpa berakomodasi. Tentukanlah perbesaran sudut dan panjang tubusnya.

Penyelesaian:
Diketahui:

fob = 50 cm

fok = −5 cm

Ditanyakan: M dan d

Jawab:

■ Untuk penggunaan dengan mata tanpa akomodasi, perbesaran sudut teropong panggung sanggup dihitung dengan menggunakan rumus berikut.

M	=	fob
		fok

M	=	50
		−5

M

=

10

Jadi, perbesaran sudutnya yaitu 10 kali.

■ Panjang teropong dihitung dengan rumus berikut.

d = fob + fok

d = 50 + (−5)

d = 45

Jadi, panjang tubung teropong panggung tersebut yaitu 45 cm.

2. Sebuah teleskop Galilei yang mempunyai perbesaran anguler 16 kali dan mempunyai jarak fokus objektif 160 cm, digunakan untuk mengusut sebuah benda yang terletak sangat jauh. Hitunglah panjang teleskop Galilei ini apabil pada dikala pengamatan, mata pengamat tidak berakomodasi.

Penyelesaian:

Diketahui:

M = 16 kali

fob = 160 cm

ditanyakan: d … ?

Jawab:
Karena mata dalam keadaan tidak berakomodasi, maka rumus perbesaran anguler teleskop yaitu sebagai berikut.

M	=	fob
		fok

16	=	160
		fok

fok	=	160
		16

fok

=

10

Karena lensa okuler teropong panggung yaitu lensa cekung, maka jarak fokusnya berharga negatif yaitu:

fok = −10 cm

Dengan demikian, panjang teropong tersebut yaitu sebagai berikut.

d = fob + fok

d = 160 + (–10)

d = 150

jadi, panjang teleskop Galilei yaitu 150 cm atau 1,5 m.

Share this post