Alat Optik

Alat optik adalah alat yang bekerja berdasarkan sifat-sifat optik, seperti refleksi, refraksi, difraksi, interferensi, dan polarisasi. Alat optik terdiri dari alat optik alamiah dan alat optik buatan. 

- Alat alamiah misalnya mata, sedangkan

- Alat optik buatan seperti kacamata, lup, mikroskop, teleskop, kamera, dan proyektor.

Alat optik yang paling utama adalah mata, karena mata merupakan alat untuk melihat. Banyak pengetahuan yang kita peroleh melalui proses penglihatan melalui mata. Fungsi alat-alat optik yang lainnya sebenarnya adalah membantu proses penglihatan atau pengamatan. 

Bagaimana cara kerja alat-alat optik tersebut?. Berikut ini prinsip kerja dari masing-masing alat optik:

1. Mata
2. Kamera
3. Teropong (Teleskop)
4. LUP
5. Mikroskop

LUP

Pernahkah anda mengamati benda-benda kecil dengan kaca pembesar ? 

  

Kaca pembesar tersebut dikenal dengan nama lup. (Loupe = kaca pembesar = magniflying glass). Lup banyak digunakan oleh tukang reparasi jam/arloji, pedagang intan, bahkan para ahli tekstil. Lup berupa sebuah lensa postif yang digunakan untuk melihat benda kecil supaya dapat terlihat lebih besar dan lebih jelas. Karenanya benda atau objek diletakkan di antaranya lensa dan fokusnya. Karena penglihatan mata terhalang oleh lup, maka yang terlihat oleh mata sebenarnya adalah bayangan maya dari benda. Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak berakomodasi dan mata berakomodasi.

Cara Kerja Laser

                                                                     Cahaya Laser

Jika elektron yang berada di tingkat energi dasar menyerap energi dari foton, maka elektron akan melakukan transisi ke tingkat yang lebih atas. Kita katakan bahwa foton mengalami penyerapan terangsang (stimulated absorption). Atom tidak dapat dengan sendirinya secara spontan menaikkan tingkat energinya.
Kita bisa berharap bahwa atom-atom dengan tingkat energi yang tinggi akan memancarakan foton secara spontan. Proses ini disebut emisi spontan. Pada tahun 1917 Einstein menemukan bahwa atom-atom dengan tingkat energi tinggi dapat dipaksa untuk memancarkan foton oleh ransangan foton. Emisi foton seperti ini disebut emisi terangsang. Foton hasil emisi terangsang selalu sefase dengan foton yang menstimulasinya.

Ide emisi terangsang ini membawa manusia pada penemuan laser (light amplifiration by stimulated emission of radiation). Suatu campuran gas helium- neon dimasukkan ke dalam tabung yang pada ujung-ujungnya telah dipasang cermin.
Suatu sumber frekuensi radio yang kuat diberikan pada tabung tersebut agar terjadi pelucutan gas sehingga atom-atom helium tereksitasi. Akibat tumbukan, atom-atom neon juga tereksitasi sehingga jumlah atom yang berada di tingkat eksitasi lebih banyak dibandingkan dengan di tingkat dasar. Keadaan ini disebut inversi populasi. Jika ada foton yang memasuki keadaan ini maka akan foton menstimulasi atom-atom tersebut, sehingga terjadi emisi terangsang. Kejadian ini diperbesar dengan adanya cermin yang melipatgandakan jumlah foton. Akhirnya, diperoleh suatu cahaya yang memiliki energi sangat tinggi, yang kemudian kita kenal sebagai laser. Sifat-sifat sinar laser adalah monokromatis, koheren, sefase, dan berintensitas tinggi.
 

Sinar laser banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, industri dan militer. Dalam dunia kedokteran, laser digunakan sebagai pisau operasi karena intensitasnya tinggi. Di samping itu, laser digunakan untuk mematikan tumor, dan mengobati cacat mata. Dalam bidang industri, laser digunakan sebagai pembaca barcode pada produk-produk industri, pemotong logam, dan dalam komunikasi . Dalam bidang militer, laser digunakan sebagai senjata.

Teropong (Teleskop)

Teropong / Teleskop adalah salah satu alat optik yang dipakai untuk mengamati benda-benda yang jauh letaknya agar terlihat lebih dekat dan lebih jelas. Ada beberapa jenis teropong antara lain teropong bintang, teropong bumi, dan teropong prisma.

1. Teropong Bintang

Teropong bintang disebut juga teropong astronomi.

- terdiri dari 2 buah lensa cembung.

- jarak fokus lensa obyektif lebih besar dari jarak fokus lensa okuler.

Dasar Kerja Teropong

Obyek benda yang diamati berada di tempat yang jauh tak terhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yang sejajar. Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayangan yang bersifat nyata, diperkecil dan terbalik berada pada titik fokus.

Bayangan yang dibentuk lensa obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus lensa okuler.

2. Teropong Bumi

Teropong bumi disebut juga teropong medan. Terdiri dari 3 buah lensa cembung yaitu lensa obyektif, lensa okuler dan lensa pembalik.

Dasar Kerja Teropong Bumi :
Lensa obyektif membentuk bayangan bersifat nyata, terbalik dan diperkecil yang jatuh pada fob.
Bayangan dibentuk oleh lensa obyektif menjadi benda bagi lensa pembalik jatuh pada jarak 2f pembalik sehingga terbentuk bayangan pada jarak 2f pembalik juga yang bersifat nyata, terbalik, dan sama besar .

3. Teropong Prisma

Teropong prisma terdiri atas dua pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa okuler) dan dua pasang prisma kaca siku-siku samakaki. Sepasang prisma yang diletakkan berhadapan, berfungsi untuk membelokkan arah cahaya dan membalikkan bayangan.

Bayangan yang dibentuk lensa objektif bersifat nyata, diperkecil, dan terbalik. Bayangan nyata dari lensa objektif menjadi benda bagi lensa okuler. Sebelum dilihat dengan lensa okuler, bayangan ini dibalikkan oleh sepasang prisma siku-siku sehingga bayangan akhir dilihat maya, tegak, dan diperbesar. Perbesaran bayangan yang diperoleh dengan memakai teropong prisma sama dengan teropong bumi.Beberapa keuntungan praktis dari teropong prisma dibandingkan teropong yang lain :
1. Menghasilkan bayangan yang terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna oleh bidang-bidang prisma.

2. Dapat dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui jarak yang sama (dipantulkan 4 kali oleh dua prisma).
3. Daya stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan
4. Dengan adanya prisma arah cahaya telah dibalikkan sehingg terlihat bayangan akhir bersifat maya, diperbesar dan tegak.

4. Teropong pantul astronomi .

Teropong pantul terdiri dari sebuah cermin cekung berjarak fokus besar sebagai cermin objektif, sebuah lensa cembung sebgai lensa okuler dan sebuah cermin datar sebagai pembelok arah cahaya dari cermin objektif ke lensa okuler.

5. Teropong panggung

Teropong panggung terdiri dari dua lensa, yaitu :
- lensa obyektif berup lensa cembung
- lensa okuler berupa lensa cekung 

Dasar kerja dari teropong panggung
Sinar-sinar sejajar yang masuk ke lensa obyektif membentuk bayangan tepat di titik fokus lensa obyektif. Bayangan ini akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Oleh lensa okuler dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata. Perlu diketahui bahwa bayangan yang dibentuk lensa okuler adalah tegak.

Mikroskop

Tidak pernah jelas mengenai kapan sebenarnya mikroskop dibuat. Tidak ada catatan, tetapi perbesaran gambar yang dibentuk oleh gelas telah diketahui oleh bangsa Yunani dan Romawi sejak zaman dahulu. Anthony Van Leuwenhoek yang mula-mula menggunakan mikroskop sederhana pada bidang mikrobiologi yaitu memakai lensa sederhana berukuran diameter 270 mm. Selanjutnya dalam pemakaian mikroskop untuk memperoleh ketajaman dan pembesaran dari objek yang diamati diperlukan pengetahuan tentang metode lensa dan kombinasi lensa. Berdasarkan perkembangan IPTEK, maka mikroskop dibedakan dalam dua kelompok besar, yaitu mikroskop cahaya dan mikroskop elektron.

Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda kecil ada batasnya. Jika kita menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar, bayangan yang diperoleh tidak sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai mikroskop kita dapat mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak dapat dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop mutakhir yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron. Dalam subbab ini akan dipelajari mikroskop cahaya yang proses kerjanya memanfaatkan lensa cembung dengan menerapkan pembiasan cahaya.Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama berupa dua lensa cembung. Lensa yang menghadap benda disebut lensa objektif dan yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi dengan cermin cekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang akan diamati. Untuk mengatur panjang mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas digunakan makrometer dan mikrometer.

Dasar kerja mikroskop
Obyek atau benda yang diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa obyektif membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup yang dapat diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara berakomodasi atau tidak berakomodasi.

Kamera

Kamera atau tustel adalah alat untuk memperoleh gambar suatu objek atau benda dengan bantuan cahaya dan lensa cembung. Bayangan benda atau gambar yang dihasilkan oleh lensa dibentuk pada film. Kamera yang pertama digunakan adalah kamera jenis obskura. Kamera ini berbentuk sebuah kotak tertutup yang salah satu sisinya diberi lubang kecil.

Kamera digunakan manusia untuk merekam kejadian penting atau kejadian yang menarik. Banyak jenis dan model kamera dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Kamera yang dipakai wartawan berbeda dengan yang dipakai fotografer. Kamera video dipakai dalam pengambilan gambar untuk siaran televisi atau pembuatan film. Kamera elektronik (autofokus) lebih mudah dipakai karena tanpa pengaturan lensa. Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melalui proses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer.

Bagian-bagian kamera mekanik (bukan otomatis) menurut kegunaan fisis :

• lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda yang difoto
• diafragma berfungsi untuk membuat sebuah celah/lubang yang dapat diatur luasnya
• aperture yaitu lubang yang dibentuk diafragma untuk mengatur banyak cahaya
• shutter pembuka/penutup “dengan cepat” jalan cahaya yang menuju ke pelat film
• pelat film berfungsi sebagai layar penangkap/perekam bayangan. Setiap benda yang di foto, terletak pada jarak yang lebih besar dari dua kali jarak fokus di depan lensa kamera, sehingga bayangan yang jatuh pada pelat film memiliki sifat nyata, terbalik dan diperkecil. Untuk memperoleh bayangan yang tajam dari benda-benda pada jarak yang berbeda-beda, lensa cembung kamera dapat digeser ke depan atau ke belakang.

Bagian utama dari sebuah kamera antara lain lensa cembung yang dilapisi diafragma dan film. Diafragma dapat mengubah besar kecilnya lubang masuk cahaya. Jika cahaya terlalu kuat diafragma dikecilkan. Jika cahaya kurang kuat maka diafragma diperbesar. Bayangan oleh lensa terbentuk di film. Agar bayangan tepat di film, lensa dapat diatur mendekat atau menjauh dari film. Film dilapisi dengan zat kimia tertentu, jika terkena cahaya maka akan terjadi proses perubahan pada lapisan tersebut sehingga bayangan akan tercetak di lapisan kimia pada film tersebut. Setelah film dikeluarkan dan dicuci menggunakan zat kimia tertentu maka gambar akan segera terbentuk.

Saat ini banyak macam kamera dengan teknologi elektronika yang sudah canggih yaitu kamera digital, yang dapat diakses dengan mudah ke dalam komputer. Jika kamu ingin mengetahui perkembangan teknologi kamera lebih jauh kamu dapat mencari informasinya dari dunia seni dan fotografi.