Optika

Optika adalah ilmu yang mempelajari tentang cahaya.

Sifat-sifat cahaya diantaranya:

• Memiliki cepat rambat 3,0 x 10^8 m/s

• Merupakan gelombang transversal dan elektromagnetik

• Merambat dalam arah lurus

• Arah rambat tidak dapat dipengaruhi medan magnet atau listrik (tidak bermuatan)

• Bagian dari spektrum matahari 

Sifat-sifat cahaya sebagai gelombang elektromagnetik adalah dapat mengalami refleksi (pemantulan), dispersi/refraksi (pembiasan), difraksi (pelenturan), interferensi (perpaduan), polarisasi (pengkutuban).

Refleksi atau pemantulan cahaya adalah pembelokan arah cahaya karena mengenai sebuah permukaan. Pemantulan cahaya dapat terjadi pada permukaan yang mengkilap, salah satu contohnya adalah cermin.

Pemantulan cahaya pada bidang datar terdiri dari: Pemantulan baur/difus yang terjadi pada permukaan tidak rata dan kasar, intensitas cahaya kurang dan Pemantulan teratur yang terjadi pada permukaan yang rata dan licin, intensitas cahaya tinggi. 

Hukum pemantulan cahaya yang dikemukakan oleh Snellius (1591 - 1626). Bunyi hukum pemantulan cahaya sebagai berikut:

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada suatu bidang datar.

2. Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul.

Pemantulan cahaya pada cermin terbagi menjadi tiga, yaitu pada cermin datar dan cermin lengkung. Terdapat dua jenis bayangan yang dihasilkan pada cermin, yaitu:

• Bayangan sejati/nyata yaitu bayangan yang berada di depan cermin, dapat ditangkap layar dan terbalik.

• Bayangan maya/semu, yaitu bayangan yang berada di belakang cermin, tidak dapat ditangkap layar dan tegak/sejajar. 

Apabila terdapat dua cermin datar yang diapit membentuk sudut, akan terbentuk lebih dari satu bayangan. Jumlah bayangan yang dapat terbentuk: 

Apabila seseorang ingin bercermin sehingga seluruh bagian tubuhnya terlihat, maka tinggi cermin minimal adalah: 

Cermin lengkung terdiri dari cermin cekung dan cermin cembung. Pada cermin lengkung, terdapat beberapa titik, yaitu titik fokus (f) dan pusat kelengkungan (R). Kedua titik tersebut terletak pada sumbu utama. Nilai jarak fokus dan jari-jari kelengkungan adalah: 

Cermin cekung adalah cermin yang permukaannya melengkung ke dalam dan mengumpulkan berkas sinar (konvergen). 

Ruangan pada cermin cekung;

• Penjumlahan ruang benda dengan ruang bayangan adalah 5.

• JIka ruang bayangan > ruang benda, maka bayangan diperbesar, dan sebaliknya.

Cermin cembung adalah cermin yang permukaannya melengkung ke luar dan menyebarkan berkas sinar (divergen). 

Karena benda selalu berada pada satu ruangan, maka sifat bayangan tidak bermacam-macam. Sifat bayangan adalah maya/semu, tegak/sejajar dan diperkecil. 

Pembiasan cahaya oleh lensa terbagi menjadi dua, yaitu lensa cembung (positif) dan lensa cekung (negatif). Pembiasan cahaya pada lensa menghasilkan dua jenis bayangan:

• Bayangan sejati/nyata, yaitu bayangan yang berada di belakang lensa, tidak dapat ditangkap layar dan tegak/sejajar.

• Bayangan maya/semu, yaitu bayangan yang berada di depan lensa, dapat ditangkap layar dan terbalik.

Jadi, sifat bayangan dari sinar bias berlawanan dengan sifat yang bayangan dari sinar pantul. Jarak fokus lensa dipengaruhi oleh nilai jarijari kelengkungan dan indeks bias medium dan lensa. Jarak fokus lensa dapat dihitung: 

Lensa cembung/positif adalah lensa yang setidaknya memiliki satu sisi cembung dan dan bersifat mengumpulkan berkas sinar (konvergen). Macam-macam lensa cembung: bikonveks, plankonveks, konkaf-konveks.

Ruangan pada lensa cembung/positif:

Lensa cekung/negatif adalah lensa yang setidaknya memiliki satu sisi cekung dan bersifat menyebarkan berkas sinar (divergen). Macam-macam lensa cekung: bikonkaf, plankonkaf, dan konkaf-konveks.

Ruangan pada lensa cekung/negatif:

Polarisasi cahaya adalah pengkutuban gelombang cahaya, yaitu penyerapan sebagian arah getar gelombang cahaya. Gelombang cahaya dapat terpolarisasi dengan cara penyerapan, pemantulan, pembiasan ganda, dan hamburan. Polarisasi dengan cara penyerapan dilakukan menggunakan sebuah celah (polaroid). Polaroid terdiri dari:

• Polarisator, mengubah cahaya tak terpolarisasi menjadi terpolarisasi.

• Analisator, mengurangi intensitas cahaya terpolarisasi.

Suatu arah gelombang akan terserap oleh celah apabila celah tidak sejajar dengan arah polarisasi, dan tidak akan terserap apabila celah sejajar dengan arah polarisasi. 

Alat Optik adalah alat bantu yang digunakan untuk meningkatkan daya penglihatan manusia karena kemampuannya terbatas. Alat optik terdiri dari dua, yaitu: alat optik alami, yaitu mata dan alat optik buatan, contohnya kamera, lup, mikroskop, teropong (teleskop). 

Mata

Cara kerja mata:

1. Bayangan benda diterima oleh mata.

2. Bayangan benda jatuh ke retina dalam keadaan terbalik.

3. Sinyal bayangan dikirimkan ke otak untuk diinterpretasikan menjadi terbalik kembali. 

Sifat bayangan yang dihasilkan mata adalah nyata, terbalik dan diperkecil.

Daya akomodasi adalah kemampuan mata untuk melihat dekat dan jauh dengan cara mengubah ketebalan lensa mata. 

Titik dekat (punctum proximum) adalah jarak terdekat yang masih dapat dilihat oleh mata dengan jelas.

Pada mata normal, Pp = 25 cm

Titik jauh (punctum remotum) adalah jarak terjauh yang masih dapat dilihat oleh mata dengan jelas. Pada mata normal, Pr =  ∞ cm

Kamera

Kamera adalah alat optik yang berfungsi untuk mengambil gambar yang disimpan dalam bentuk film atau memori. Komponen kamera menyerupai mata, diantaranya: 1) Shutter berfungsi sebagai kelopak mata. 2) Diafragma berfungsi sebagai iris. 3) Aperture berfungsi sebagai pupil. 4) Lensa kamera. 5) Film berfungsi sebagai retina. Sifat bayangan yang dihasilkan kamera adalah nyata, terbalik dan diperkecil. 

Lup dan Mikroskop

Lup adalah sebuah lensa cembung yang berfungsi untuk melihat benda yang tidak terlalu kecil. Persamaan lensa berlaku pada lup. Sifat bayangan yang dihasilkan lup adalah maya, tegak, diperbesar. 

Mikroskop cahaya adalah alat optik yang yang sangat kecil (renik/mikroskopis). Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung, yaitu lensa objektif dan okuler.

• Lensa objektif, berhubungan dengan benda/objek, sifat bayangannya adalah nyata, terbalik dan diperbesar.

• Lensa okuler, berhubungan dengan pengamat, sifat bayangannya maya, terbalik dan diperbesar. Lensa okuler bersifat seperti lup dan merupakan bayangan akhir benda.

Persamaan lensa juga berlaku pada mikroskop

Teropong

Teropong atau teleskop adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang sangat jauh. Teropong terbagi menjadi:

1. Teropong bias, tersusun atas lensa-lensa. Contoh: teropong bumi, teropong panggung (Galileo), teropong bintang/astronomi, dan teropong binokuler/prisma.

2. Teropong pantul, tersusun atas cermin dan lensa.