Alat Optik: Lup, Mikroskop, Teropong Bintang, Bumi, dan Panggung – Lengkap Rumus & Prinsip Kerjanya

1. Lup

Lup atau kaca pembesar adalah alat optik yang terdiri atas sebuah lensa cembung. Lup digunakan untuk melihat benda-benda kecil agar nampak lebih besar dan jelas. Ada 2 cara dalam menggunakan lup, yaitu dengan mata berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.

a. Mata Berakomodasi

Pada saat mata belum menggunakan lup, benda tampak jelas jika diletakkan pada titik dekat pengamat (s = s\(_n\)) sehingga mata melihat benda dengan sudut pandang α

Pada gambar di atas, seorang pengamat menggunakan lup dimana benda diletakkan antara titik O dan f (di ruang I) dan diperoleh bayangan yang terletak pada titik dekat mata pengamat (s' = s\(_n\)). Karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, yaitu β, mata pengamat berakomodasi maksimum. Perbesaran bayangan pada lup saat mata berakomodasi maksimum adalah sebagai berikut.

\begin{align*} M &= \frac{PP}{s} \\ \end{align*}

Pada gambar di atas, seorang pengamat menggunakan lup dimana benda diletakkan antara titik O dan f (di ruang I) dan diperoleh bayangan yang terletak pada titik dekat mata pengamat (s' = s\(_n\)). Karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, yaitu β, mata pengamat berakomodasi maksimum. Perbesaran bayangan pada lup saat mata berakomodasi maksimum adalah sebagai berikut.

Untuk perbesaran anguler juga dapat dituliskan sebagai berikut.

\begin{align*} M &= \frac{PP}{f} + 1 \\ \end{align*}

b. Mata Tidak Berakomodasi

Menggunakan lup untuk mengamati benda dengan mata berakomodasi maksimum cepat menimbulkan lelah. Oleh karena itu, pengamatan dengan menggunakan lup sebaiknya dilakukan dengan mata tak berakomodasi (mata dalam keadaan rileks). Menggunakan lup dengan mata tak berakomodasi dapa diperoleh jika benda diletakkan pada titik fokus lup (s = f).

Perbesaran bayangan pada lup saat mata tak berakomodasi adalah sebagai berikut.

\begin{align*} M &= \frac{PP}{s} \\ \end{align*}

Untuk perbesaran anguler juga dapat dituliskan sebagai berikut:

\begin{align*} M &= \frac{PP}{f} \\ \end{align*}

2. Mikroskop

Jalannya sinar pembentukan bayangan oleh lensa okuler dan lensa objektif sebuah mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum dapat diamati pada gambar berikut.

Pebesaran oleh lensa objektif:

\begin{align*} M_{objektif} &= \frac{s'_{ob}}{s_{ob}} = \frac{f_{ob}}{s_{ob}-f_{ob}} \\ \end{align*}

sedangkan perbesaran lensa okuler sama dengan perbesaran lup yaitu :

Untuk mata tak berakomodasi, \(M_{ok}=\frac{PP}{f_{ok}} \)

Untuk mata berakomodasi maksimum \(M_{ok}=\frac{PP}{f_{ok}} +1 \)

Untuk mata berakomodasi pada jarak x, \(M_{ok}=\frac{PP}{f_{ok}} +\frac{PP}{x} \)

Perbesaran total mikroskop adalah : \(M_{mik}=M_{ob}\times M_{ok} \)

M\(_{mik}\) = perbesaran oleh mikroskop

M\(_{ob}\) = perbesaran oleh lensa objektif

M\(_{ok}\) = perbesaran oleh lensa okuler

Panjang mikroskop : d = s'\(_{ob}\) + s\(_{ok}\)

3. Teropong Bintang

Bagan sinar pembentukan bayangan pada teropong bintang adalah sebagai berikut.

Perbesaran yang dihasilkan :

\begin{align*} M &= \frac{f_{ob}}{s'_{ob}} \\ \end{align*}

Panjang teopong d = \(f_{ob} + s'_{ok} \)

Untuk mata tak berakomodasi \(s'_{ok} = f_{ok} \)

Untuk mata berakomodasi maksimum \(s'_{ok} = \frac{pp\times f_{ok}}{pp + f_{ok}} \)

4. Teropong Bumi

Bagan pembentukan bayangan pada teropong bumi adalah sebagai berikut.

Perbesaran yang dihasilkan teropong bumi sama dengan teropong bintang, tetapi panjang teropong bumi berbeda dengan teropong bintang karena ada lensa pembalik.

\begin{align*} d &= f_{ob} + 4f_p + f_{ok} \\ \end{align*}

dengan :

d = panjang teropong

\(f_{p}\) = panjang fokus lensa pembalik

\(f_{ob} \) = panjang fokus lensa objektif

\(f_{ok}\) = panjang fokus lensa okuler

5. Teropong Panggung

Bagan jalannya sinar pembentukan bayangan pada teropong panggung ditunjukkan pada gambar di samping. Lensa okuler teropong panggung berupa lensa cekung atau lensa negatif. Persamaan perbesarannya sama dengan teropong bintang.