Alat Optik

FISIKA KELAS XI IPA

3



MATA

Mata merupakan salah satu alat optic yang
merupakan organ tubuh yang sangat penting
dan merupakan karunia Allah SWT yang amat
luar biasa dengan mata kita bisa melihat. 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.

2

Daya akomodasi mata

Daya akomodasi mata adalah kemampuan otot siliar untuk menebalkan
atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan
dekat atau jauhnya jarak benda yang dilihat mata.
Batas Daya Akomodasi
Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan penglihatan)
yaitu:
1. Titik dekat mata (punctum proximum)
2. Titik jauh mata (punctum remotum)

3

Titik dekat mata (punctum proximum) Titik jauh mata (punctum remotum) adalah
adalah jarak benda terdekat yang masih jarak benda terjauh di depan mata yang
dapat dilihat dengan jelas. Titik dekat masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk
disebut juga jarak baca normal untuk mata normal titik jauhnya adalah "tak
mata normal (emetropi) adalah 25 cm. terhingga" (Sr = ~). Ketika mata melihat
Ketika mata melihat pada titik dekat, titik jauh tak hingga, mata tak
mata dalam keadaan akomodasi berakomodasi.
maksimum

4

Cacat mata dan kaca mata

Apabila seseorang mempunyai PP > 25 mata tidak dapat memipih untuk
cm atau PR < ~ maka orang tersebut memperkecil jarak fokusnya. Penderita
mengalami cacat mata. Macam-macam miopi memiliki titik jauh (punctum
cacat mata: remotum = PR) yang lebih dekat dari titik
➢ Miopi (rabun jauh), jauh mata normal (jarak jauh mata normal
➢ Hipermetropi (rabun dekat),dan tak berhingga), dan titik dekatnya kurang
➢ Presbiopi (mata tua) lebih 25 cm. Bayangan yang terbentuk
akan jatuh di depan retina.
Miopi (rabun jauh)

Mata yang mengalami rabun jauh tidak
dapat melihat benda-benda yang
jaraknya jauh. Hal ini karena lensa

5

Penderita rabun jauh dibantu dengan Hipermetropi (rabun dekat)
menggunakan kacamata berlensa cekung
(minus/negatif). Dengan persamaan Hipermetropi adalah cacat mata dimana
kekuatan lensa sbb: mata tidak bisa melihat dengan jelas
benda yang letaknya dekat. Titik dekat
hipermetropi lebih jauh dari pada titik
dekat mata normal (titik dekat > 25 cm).
Hipermetropi disebabkan oleh lensa mata
terlalu pipih sehingga bila melihat benda
yang letaknya dekat, bayangan akan
jatuh dibelakang retina.

6

Penderita hipermetropi dapat ditolong Presbiopi (Mata Tua)
menggunakan kaca mata berlensa
cembung (positif). Dengan persamaan Presbiopi adalah cacat mata dimana
kekuatan lensa sbb: mata tidak bisa melihat dengan jelas
benda yang letaknya dekat maupun jauh.
Titik dekat mata presbiopi lebih jauh dari
pada titik dekat mata normal (titik dekat
> 25 cm) dan titik jauhnya lebih dekat
dari pada titik jauh mata normal (titik
jauh < ∾). Penderita presbiopi bisa
dibantu dengan kaca mata berlensa
rangkap (kaca mata bifokal). Kaca mata
bifokal adalah kaca mata berlensa
cekung dan lensa cembung.

7

CONTOH SOAL

1 Agung tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang berjarak di
bawah 40 cm. Berapakah kekuatan kacamata yang harus dipakai Agung agar
dapat melihat benda secara normal?

Penyelesaian:

Diketahui: PP = sn = 40 cm
Ditanyakan: P = …. ?

Jawab: Jadi, kacamata yang harus dipakai
Agung adalah kacamata positif (plus)
Agung mengalami rabun dekat maka dengan kekuatan 1,5 dioptri (+1,5).
kacamata yang harus digunakan adalah
kacamata berlensa positif. Kekuatan lensa
yang harus dipakai

8

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

Penyelesaian: Jadi, kacamata yang sesuai adalah kacamata
negatif dengan kekuatan −1/3 dioptri.
Diketahui: mata miopi dengan PR = 3 m
Ditanya: jenis kacamata yang sesuai

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

9



LUP (KACA PEMBESAR)

Lup merupakan alat optik yang terdiri dari
sebuah lensa cembung dipergunakan
untuk melihat benda kecil supaya tampak
lebih jelas atau lebih besar dari ukuran
sebenarnya. Lensa cembung pada lup akan
membentuk bayangan maya yang
diperbesar dari sebuah benda yang
diletakkan di antara titik fokus (f) dengan
titik pusat lensa.
Benda dapat diamati dalam dua keadaaan, yakni ketika mata berakomodasi
maksimum dan mata berakomodasi tidak maksimum.

11

Pengamatan Berakomodasi maksimum

Pengamatan mata berakomodasi Ketika melakukan pengamatan
maksimum mengakibatkan mata
cepat lelah tetapi keuntungannya dengan mata berakomodasi
menghasilkan perbesaran maksimum.
maksimum benda yang akan diamati

diletakkan di ruang 1, sehingga
berlaku rumus :

Keterangan:
Ma = perbesaran bayangan (kali)
f = jarak fokus lup (meter)
Sn = jarak baca normal (25 cm)

12

Pengamatan Tanpa Berakomodasi

Mata tak berakomodasi ketika melihat Ketika melakukuan pengamatan
benda otot siliar dalam keadaan
rileks. Pengamatan dengan mata tidak dengan mata tak berakomodasi
berakomodai menguntungkan karena benda yang akan diamati harus
mata tidak cepat lelah tetapi
perbesaran kurang maksimum. diletakkan tepat di titik fokus.

Perbesaran anguler yang
didapatkan yaitu :

Keterangan:
Ma = perbesaran bayangan (kali)
f = jarak fokus lup (meter)
Sn = jarak baca normal (25 cm)

13

Pengamatan Berakomodasi maksimum
pada jarak tertentu

Apabila bayangan yang terbentuk oleh lensa lup terletak pada jarak x dari
lup dikatakan mata berakomodasi pada jarak tertentu sejauh x. Rumus
yang digunakan untuk mata berakomodasi pada jarak tertentu adalah
sebagai berikut.

Keterangan:
M = perbesaran anguler lup
sn = titik dekat mata

(25 cm untuk mata normal)
f = jarak fokus lup
x = jarak mata berakomodasi

14

CONTOH SOAL

1 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

15

Jawab: Selanjutnya, panjang bayangan kita
tentukan dengan menggunakan rumus
Untuk menentukan panjang perbesaran bayangan pada lensa
bayangan (h’), pertama kita hitung cembung, yaitu sebagai berikut.
dahulu perbesaran anguler lup untuk
mata tidak berakomodasi yaitu
sebagai berikut.

Jadi, panjang bayangan saat
menggunakan lup untuk keadaan mata
berakomodasi maksimum adalah 2 cm.

16

2 Berapakah perbesaran anguler lup yang memiliki fokus 8 cm dengan
mata berakomodasi maksimum?

Penyelesaian:

Diketahui:
f = 8 cm
sn = 25 cm
Ditanyakan: M

Jawab: Jadi, perbesaran anguler lup tersebut
adalah 4,125 kali.
Perbesaran anguler lup untuk mata
berakomodasi maksimum dapat dihitung
menggunakan persamaan sebagai berikut.

17

3 Seseorang mengamati sebuah benda dengan menggunakan lup
berkekuatan 10 dioptri. Apabila titik dekat mata orang tersebut adalah

25 cm, berapakah perbesaran lup itu jika Mata berakomodasi pada

jarak 50 cm.

Penyelesaian:

Diketahui: Jadi, perbesaran anguler lup untuk mata
berakomodasi pada jarak 50 cm adalah 3
sn = 25 cm kali.
P = 10 dioptri → 1/f = 10,
maka f = 0,1 m = 10 cm

x = 50 cm

Ditanyakan: M = …. ?

(mata berakomodasi pada
jarak 50 cm)

18



MIKROSKOP

Mikroskop merupakan alat optik untuk melihat benda-
benda kecil dengan perbesaran yang lebih besar dari
perbesaran lup (dapat mencapai lebih dari 100 kali
lipat dari besar benda). Mikroskop pertama kali
ditemukan oleh Zacharias Janssen dari Belanda pada
tahun 1590.

Mikroskop terdiri dari 2 lensa cembung.
➢ Lensa pertama dinamakan lensa obyektif yang diletakkan dekat dengan benda yang

akan diamati.
➢ Lensa kedua yang diletakkan dekat dengan mata pengamat dinamakan lensa okuler.

Lensa okuler bertindak sebagai lup.
Ada dua cara dalam menggunakan mikroskop, yaitu dengan mata berakomodasi
maksimum dan dengan mata tak berakomodasi.

20

Pengamatan Berakomodasi Maksimum

Benda yang akan diamati diletakkan di Dan bayangan ini di anggap sebagai
ruang II (di depan lensa objektif), maka benda bagi lensa okuler, untuk mata
akan terbentuk bayangan di ruang III berakomodasi maksimum diletakkan di
(belakang lensa objektif). ruang I bagi lensa okuler dan
terbentuklah bayangan di ruang IV
bagi lensa okuler (di depan lensa
okuler). Bayangan inilah yang
merupakan bayangan akhir dari
mikroskop bersifat maya, diperbesar
dan terbalik terhadap benda semula
seperti tampak pada gambar.

21

Perbesaran lensa obyektif merupakan Panjang mikroskop (L) dapat dicari
perbesaran lensa positif: dengan menggunakan persamaan
berikut

Oleh karena lensa okuler bersifat Keterangan:
sebagai lup maka perbesaran lensa
okuler mikroskop adalah sebagai berikut. L = panjang mikrokop (meter)
Untuk mata berakomodasi maksimum.
sob = jarak benda bagi lensa objektif
Perbesaran total mikroskop: s’ob = jarak bayangan lensa objektif
sok = jarak benda lensa okuler
h’ob = tinggi bayangan
hob = tinggi benda
sn = jarak titik dekat mata normal
fok = jarak fokus lensa okuler
Mtot = perbesaran total mikroskop
Mob = perbesaran lensa objektif
Mok = perbesaran lensa okuler

22

Pengamatan Tanpa Berakomodasi

Benda yang akan diamati diletakkan di Dan bayangan ini di anggap sebagai
ruang II (di depan lensa objektif), maka benda bagi lensa okuler, untuk mata
akan terbentuk bayangan di ruang III tanpa akomodasi diletakkan di titik
(belakang lensa objektif). focus lensa okuler dan terbentuklah
bayangan di tak terhingga Bayangan
inilah yang merupakan bayangan akhir
dari mikroskop bersifat maya,
diperbesar dan terbalik terhadap
benda semula seperti tampak pada
gambar.

23

Perbesaran lensa obyektif merupakan Panjang mikroskop (L) dapat dicari
perbesaran lensa positif: dengan menggunakan persamaan
berikut:

Oleh karena lensa okuler bersifat Keterangan:
sebagai lup maka perbesaran lensa
okuler mikroskop adalah sebagai berikut. L = panjang mikrokop (meter)
Untuk mata tanpa akomodasi
sob = jarak benda bagi lensa objektif
Perbesaran total mikroskop: s’ob = jarak bayangan lensa objektif
sok = jarak benda lensa okuler
h’ob = tinggi bayangan
hob = tinggi benda
sn = jarak titik dekat mata normal
fok = jarak fokus lensa okuler
Mtot = perbesaran total mikroskop
Mob = perbesaran lensa objektif
Mok = perbesaran lensa okuler

24

CONTOH SOAL

1 Sebuah mikroskop disusun dari dua lensa positif. Lensa objektif dan lensa okuler
masing-masing memiliki 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: Jawab :

Diketahui: Ditanya:
fob = 3 cm M = …. ?
fok = 10 cm L = …. ?
sob = 3,5 cm
Pengamatan tanpa
akomodasi

25

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

Perbesaran mikroskop adalah ...

26

Penyelesaian: kita cari terlebih dahulu nilai s'ob

Diketahui :
sn = 25 cm
fob = 1 cm
sob = 1,2 cm
fok = 5 cm
Ditanya : M = …. ?

Jawab:

Jadi perbesaran totalnya 30 kali.

27



Teropong Bintang

Teropong bintang digunakan untuk Jarak fokus lensa objektif lebih panjang
mengamati benda-benda langit, seperti daripada jarak fokus lensa okulernya
bintang, planet dan asteroid. Teropong (fob > fok) dimana kedua titik fokus
bintang menggunakan dua lensa tersebut saling berimpit.
cembung satu sebagai lensa objektif dan Prinsip kerja teropong bintang sama
yang lainnya sebagai lensa okler. dengan prinsip kerja mikroskop pada
saat mata tak berakomodasi. Bayangan
benda langit yang sangat jauh (sob = ~)
akan berada di titik fokus lensa objektif
(s’ob = fob). Bayangan dari lensa objektif
menjadi benda bag lensa okuler.

29

Titik fokus lensa okuler berimpit Panjang teropong bintang adalah
dengan titik fokus lensa objektif, jarak antara lensa objektif dan
berarti bayangan dari lensa objektif okulernya, dengan rumus:
tadi berada di titik fokus lensa okuler.
Oleh lensa okuler, bayangan dari lensa Keterangan:
objektif akan dibiaskan lagi hingga
terbentuk bayangan akhir di tak L = panjang mikrokop (meter)
berhingga. Dengan demikian, mata
dapat mengamatinya tanpa fob = jarak focus lensa objektif
berakomodasi. Perbesaran bayangan fok = jarak fokus lensa okuler
pada teropong bintang untuk mata M = perbesaran teropong bintang
tak berakomodasi dapat ditentukan
dengan rumus:

30

Teropong Bumi

Perbesaran bayangan pada
teropong bumi juga dapat
ditentukan dengan rumus:

Teropong bumi digunakan untuk melihat Panjang teropong bumi dapat
benda-benda di permukaan bumi. Teropong ditentukan dengan rumus:
bumi terdiri atas tiga lensa cembung yang
masing-masing berperan sebagai lensa Dengan fp adalah jarak fokus
objektif, lensa pembalik, lensa okuler. Lensa lensa pembalik
pembalik berfungsi membalik bayangan dari
lensa objektif agar teramati seperti keadaan 31
aslinya oleh lensa okuler

CONTOH SOAL

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

Penyelesaian:

Diketahui: Jawab :
fob = 50 cm
M = 10x

Ditanyakan:
fok = ….. ?
d = …. ?

32

2 Sebuah teropong dipakai untuk melihat bintang yang menghasilkan
perbesaran anguler 6 kali. Jarak fokus lensa obyektif 30 cm, jarak fokus
okulernya (mata tak berakomodasi) adalah...

Penyelesaian
Diketahui : M = 6 kali

fob = 30 cm
Ditanya : fok =.... ?
Jawab :

M = fob/fok
fok = fob / M
fok = 30 / 6 = 5 cm

33

3 Sebuah teropong bumi memiliki fokus objektif 40 cm, fokus lensa pembalik
5 cm dan fokus okuler 10 cm. Jika pengamatan dilakukan tanpa akomodasi,
panjang teropong tersebut adalah ....

Penyelesaian:

Diketahui : Jawab :

Ditanya : d = …. ?

Maka panjang teropong bumi adalah 70 cm.

34



Pilihlah satu jawaban yang benar!

1 Jarak baca normal Raden memiliki 2 Kakek Denny menggunakan kacamata
titik dekat 40 cm, maka kekuatan rangkap dengan kekuatan – 2D dan +
kacamata yang tepat untuk 1,5D. Batas penglihatan kakek Denny
membantunya adalah . . . adalah . . .

A. +4 Dipotri A. 15,4 – 25 cm

B. -2,5 Dioptri B. 40 – 50 cm

C. +2,5 Dioptri C. 15,4 – 30 cm

D. +1,5 Dioptri D. 25 – 30 cm

E. -1,5 Dioptri E. 30 – 40 cm

36

3 Sebuah lup berfokus 5 cm 4 Seseorang mengamati sebuah benda
digunakan untuk mengamati benda dengan menggunakan lup
yang panjangnya 4 mm. berkekuatan 10 dioptri. Apabila titik
tentukanlah panjang bayangan dekat mata orang tersebut adalah 25
benda apabila mata tidak cm, berapakah perbesaran lup itu
berakomodasi! jika mata berakomodasi pada jarak
50 cm?
A. 1 cm A. 1 kali
B. 2 kali
B. 2 cm C. 3 kali
D. 4 kali
C. 3 cm E. 5 kali

D. 4 cm 37

E. 5 cm

5 Sebuah mikroskop disusun dari dua 6 Sebuah mikroskop memiliki jarak
lensa positif. Lensa objektif dan lensa titik api obyektif 2,0 cm. Sebuah
okuler masing-masing memiliki jarak benda diletakkan di bawah obyektif
fokus 3 cm dan 10 cm. Jika sebuah benda pada jarak 2,2 cm. Panjang mikroskop
ditempatkan 3,5 cm di depan lensa 24,5 cm dan pengamat dilakukan
objektif maka tentukan perbesaran dan tanpa akomodasi. Jika pengamat
panjang mikroskop untuk mata tidak bermata normal maka perbesaran
berakomodasi. total mikroskop bernilai....
A. 20 kali
A. 5 kali dan 20 cm B. 25 kali
C. 50 kali
B. 7 kali dan 26 cm D. 75 kali
E. 100 kali
C. 10 kali dan 28 cm
38
D. 15 kali dan 31 cm

E. 20 kali dan 40 cm

7 Seorang siswa (Sn = 25 cm) melakukan Gambar melukiskan pembentukan
percobaan menggunakan mikroskop, 8 bayangan pada teropong bintang
dengan data seperti diagram berikut:
seperti diagram di bawah ini:

Perbesaran mikroskop adalah ... Perbesaran teropong untuk mata tidak
A. 30 kali
B. 36 kali berakomodasi adalah….
C. 40 kali A. 14 kali
D. 46 kali B. 28 kali
E. 50 kali C. 65 kali
D. 75 kali
E. 350 kali

39

Sebuah teropong bintang yang jarak Pernyataan berikut terkait dengan
9 fokus lensa objektifnya 50 cm 10 teropong bintang:

diarahkan ke pusat bulan. Jika mata (1)bayangan oleh lensa objektif
tidak berakomodasi diperoleh terletak di titik api II
perbesaran 10 kali. Maka tentukanlah
jarak fokus lensa okuler dan panjang (2)titik api II lensa obyektif
tubus teropong! diimpitkan dengan titik api II lensa
okuler
A. 5 cm dan 50 cm
(3)bayangan akhir terletak di tak
B. 10 cm dan 50 cm berhingga

C. 5 cm dan 55 cm (4)bayangan akhir terbalik
Pernyataan yang benar adalah....
D. 10 cm dan 55 cm A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
E. 15 cm dan 60 cm C. 2 dan 4
D. 4
E. 1, 2, 3 dan 4

40

DAFTAR PUSTAKA

Abdul Syukur I dkk, Buku Pintar Belajar Fisika, Sagufindo Kinarya
http://fisikastudycenter.com
https://fisikasekolahmadrasah.blogspot.com
Kanginan M, Fisika SMU, Erlangga, Jakarta
Setyawan H, Modul Fisika SMA Kemendikbud