Macam-macam Fenomena Optik di Atmosfer

Akhir-akhir ini banyak sekali peristiwa yang bikin resah mayarakat. Padahal peristiwa itu sebenarnya tidak perlu diresahkan. Misalnya seperti ada langit terbelah di Jogja, matahari ada empat, sampai lingkaran yang muncul di sekeliling matahari.

    Semua peristiwa itu sebenarnya merupakan fenomena optik yang terjadi di atmosfer. Berikut ini  beberapa contoh fenomena optik yang terjadi di atmosfer.

          1. Pijaran Ekor (Afterglow)

Afterglow adalah cahaya di langit saat sore hari berwarna merah muda atau keputih-putihan yang muncul akibat banyak pertikel debu halus di langit. Afterglow terlihat di awan yang tinggi atau dipantulkan oleh salju di pegunungan setelah matahari tebenam.

Foto Afterglow saat matahari terbenam di Florida

          2. Halo

Halo di sini bukan halo yang biasa kita ucapkan saat bertemu orang lain, atau kita ucapkan saat menelpon orang tetapi lingkaran cahaya yang mucul di sekeliling matahari atau bulan. Halo biasanya terjadi karena pembiasan cahaya oleh awan cirrus atau kristal es yang ada di langit.

Halo di sekitar matahari di kutub selatan

Teleskop

Pernahkan kalian keluar di malam hari dan mengamati bintang-bintang yang berkelip di langit? Bintang dan benda-benda langit lainnya jika dilihat dengan mata kita, terlihat begitu jauh dan kecil. Sangat sulit bagi kita untuk melihat dengan jelas keindahan benda-benda langit tersebut. Bisakah melihat bintang, bulan, dan planet lebih dekat dan jelas? Tentu saja bisa, dengan bantuan alat yang bernama teleskop/teropong.
Teleskop adalah alat optik yang digunakan untuk memperbesar benda-benda yang sangat jauh agar bisa terlihat lebih dekat dan jelas oleh mata kita. Teleskop yang merupakan alat paling penting dalam pengamatan astronomi mulai diperkenalkan oleh beberapa ilmuawan pada awal abad ke-17. Istilah teleskop berasal dari bahasa Yunani yaitu tele yang berarti jauh dan skopein yang berarti melihat atau mengamati.

Ilmuwan yang dianggap berjasa dalam penemuan teleskop adalah Galileo Galilei, seorang ilmuwan berkebangsaan Italia. Benda-benda langit/astronomi letaknya sangat jauh, sehingga walaupun sebenarnya cahaya yang dipancarkan benda-benda langit sangat terang, tetapi tetap saja bila dilihat dari Bumi cahaya mereka sangat redup. Oleh karena itu, dengan ditemukannya teleskop maka kita mendapat banyak pengetahuan tentang langit/astronomi yang sebelumnya tidak kita ketahui.

Teleskop sebenarnya hanyalah alat bantu, karena prinsip kerja teleskop itu membantu mata bekerja dalam mengumpulkan cahaya sehingga nampak lebih terang dan dapat diperbesar. Semakin besar diameter teleskop maka semakin banyak cahaya bintang yang dapat dikumpulkan teleskop sehingga benda-benda langit yang kita lihat menjadi lebih terang dan tajam.

Teleskop dibagi menjadi dua kelompok yaitu :
1. Teleskop bias, yang terdiri dari beberapa lensa yang bekerja berdasarkan prinsip pembiasan. Berikut beberapa teleskop bias:

Teleskop bintang
Teleskop bintang atau teleskop astronomi digunakan untuk mengamati benda-benda angkasa luar. Teleskop bintang menggunakan dua buah lensa cembung, masing-masing sebagai lensa obyektif dan lensa okuler. Bayangan yang terjadi pada teleskop ini adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.



Teleskop bumi
Teleskop bumi menggunakan 3 buah lensa cembung, yaitu lensa okuler, lensa objektif dan lensa pembalik. Lensa pembalik berguna untuk membalikkan bayangan, sehingga bayangan akhir yang terbentuk menjadi nyata dan tegak tegak terhadap arah benda semula, agar mata tidak cepat lelah.





Teleskop panggung atau teleskop Galilei
Teleskop panggung atau teleskop Galilei menggunakan dua buah lensa, yaitu lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa cekung sebagai lensa okuler. Teleskop ini menghasilkan bayangan akhir yang maya, tegak dan diperbesar.







Teropong prisma

Jika pada teleskop bumi terdapat lensa pembalik, maka pada teleskop prisma terdapat prisma. Prisma-prisma tersebut digunakan untuk membalikkan bayangan dengan pemantulan sempurna. Teropong prisma menggunakan dua prisma siku-siku sama kaki yang disisipkan di antara lensa objektif dan lensa okuler. Bayangan yang terjadi pada teropong ini adalah maya, tegak, diperbesar.



2. Teleskop pantul, yang terdiri dari beberapa cermin dan lensa yang bekerja dengan prinsip pemantulan. Dalam kehidupan nyata, teropong yang paling sering digunakan adalah teropong pantul. Itu karena cermin lebih mudah dibuat dan murah dibandingkan lensa dan cermin lebih ringan dari pada lensa.

sumber : http://engineeringtown.com/kids/index.php/elektronika/153-teleskop

Mikroskop

Mikroskop adalah alat untuk melihat benda-benda mikro. Pada bagian ini dijelaskan bagaimana proses pembentukan bayangan yang dibuat oleh mikroskop, baik untuk pengamatan mata berakomodasi ataupun tidak. Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung, yaitu lensa objektif dan lensa okuler. Lensa objektif terletak dekat benda dan lensa okuler bersifat sebagai lup terletak didekat mata. Umumnya fok lebih besar daripada fob.  Benda diletakkan di ruang II lensa objektif (antara fob dan Pob). Bayangan dibentuk oleh lensa objektif bersifat nyata, terbalik dan disperbesar, oleh lensa okuler bayangan ini akan dilihat sebagai benda nyata, dan akan diletakkan di ruang I lensa okuler. Bayangan akhir yang dibuat oleh lensa okuler terletak didepan lensa okuler, maya dan terbalik. Bayangan akhir yang dibuat oleh mikroskop adalah terbalik, maya dan diperbesar.

Proses Pembentukan Bayangan:
Benda OA diletakkan di ruang II (antara fob dan Rob) didepan lensa objektif sejauh Sob, dengan menggunakan prinsip pembiasan pada lensa cembung (sinar istimewa), maka akan dihasilkan bayangan OB dibelakang lensa objektif, terbalik, diperbesar, nyata dan berjarak Sob’ dari lensa objektif. Bayangan OB ini dianggap sebagai benda bagi lensa okuler, dan terletak di ruang I lensa okuler (antara fok dengan lensa) dan berjarak Sok. Oleh lensa okuler, bayangan ini akan dibiaskan didepan lensa okuler, tegak, diperbesar dan semu dan berjarak Sok’. Maka bayangan yang dihasilkan oleh mikroskop secara keseluruhan adalah OC. Sehingga sifat OC terhadap OA adalah terbalik, diperbesar dan semu. Jadi pada mikroskop terjadi dua kali pembesaran. 

 

Perbesaran Pada Mikroskop

Perbesaran lensa objektif merupakan perbesaran linier sedangkan pada lensa okuler merupakan perbesaran anguler. Perbesaran linier merupakan perban-dingan tinggi bayangan akhir dengan tinggi benda semula.
Perbesaran total dari mikroskop adalah :

Persamaan ( 1 )

Mata berakomodasi maksimum
Pada mikroskop, lensa okuler sebenarnya berfungsi sebagai lup, sehingga perbesaran sudut untuk lup berlaku untuk lensa okuler mikroskop. Pada saat pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum, benda terletak di ruang I lensa okuler, maka bayangan akhir yang dibentuk oleh lensa okuler akan jatuh dititik dekat mata, sehingga  S’ok = - Sn

Dari diagram diatas, akan didapatkan bahwa jarak antara lensa objektif dengan lensa okuler

(sering disebut dengan panjang tabung mikroskop) adalah :

Persamaan 2

 karena perbesaran mikroskop menurut persamaan 1  adalah : Mtotal = Mob x Mok

sedangkan Mok adalah perbesaran anguler untuk lup berakomodasi maksimum sehingga   perbesaran total mikroskop adalah :

Persamaan ( 3 )

Mata tidak berakomodasi
Bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif jatuh tepat di fokus okuler, sehingga bayangan
akhir oleh lensa okuler akan jatuh dititik tak hingga (Sok '  = ~, Sok = fok).
Panjang tabung mikroskop untuk pengamatan tidak berakomodasi (lihat gambar dibawah)
adalah :

Persamaan  ( 4 )

Perbesarannya pada mikroskop untuk pengamatan tanpa akomodasi, pada perbesaran oleh lensa okulernya menggunakan perbesaran pada lup untuk mata tidak berakomodasi  sehingga :

Persamaan ( 5 )

Proses pembentukan bayangan pada mikroskop untuk pengamatan tanpa akomodasi adalah:

 

Conroh soal :

Fokus obyektif dan okuler untuk sebuah mikroskop masingmasing adalah 85 cm dan 5 cm. Seseorang yang mempunyai titik dekat mata normal sejauh 25 cm mengamati preparat, dan panjang mikroskop saat itu 14 1/6 cm.  Tentukanlah:
a. perbesaran anguler
b. panjang mikroskop jika mata tak akomodasi

Solusi : 

Karena mata berakomodasi maksimum, maka bayangan dari lensa okuler jatuh di titik dekat mata, sehingga Sok’ = Sn = - 25 cm Dengan menggunakan persamaan lensa tipis untuk lensa okuler, maka diperoleh letak bayangan dari lensa objektif terhadap lensa okuler, Sok = 41/6 cm.
Selanjutnya gunakan persamaan panjang mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum (3.9), sehingga didapat letak bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif terhadap lensa objektik, Sob’ = 10 cm.
Dengan menggunakan persamaan lensa tipis untuk lensa objektif, maka diperoleh letak benda dari lensa objektif yaitu Sob = 2/3  cm.Gunakan data-data diatas untuk menghitung perbesaran yang dihasilkan oleh mikroskop untuk mata berakomodasi maksimum  sehingga diperoleh perbesaran total adalah M = 90 kali (jawaban a)
Jika mata tidak berakomodasi, bayangan yang dihasilkan lensa obyektif akan jatuh di titik fokus lensa okuler. Gunakan persamaan panjang mikroskop tanpa akomodasi sehingga didapat panjang mikroskop adalah d = 15 cm (jawaban b)

sumber : http://fisikasemesta.blogspot.com/2011/03/alat-optik-mikroskop.html

Lup atau Kaca Pembesar

         Lup memiliki fungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lup adalah lensa cembung yang digunakan untuk mengamati benda-benda kecil agar nampak lebih besar. Bayangan yang dibentuk oleh lup memiliki sifat: maya, tegak, dan diperbesar. Untuk itu benda harus diletakkan di Ruang I atau daerah yang dibatasi oleh fokus dan pusat lensa atau cermin (antara f dan O), 

dimana So < f.

Ada dua cara bagaimana menggunakan lup yaitu:
1. Dengan cara mata berakomodasi maksimum
2. Dengan cara mata tidak berakomodasi

Mata Berakomodasi Maksimum

Mata berakomodasi maksimum yaitu cara memandang obyek pada titik dekatnya (otot siliar bekerja maksimum untuk menekan lensa agar berbentuk secembung-cembungnya).
Pada penggunaan lup dengan mata berakomodasi maksimum, maka yang perlu diperhatikan adalah:

1. bayangan yang dibentuk lup harus berada di titik dekat mata / Punctum Proksimum (PP)
2. benda yang diamati harus diletakkan di antara titik fokus dan lensa
3. kelemahan : mata cepat lelah
4. keuntungan : perbesaran bertambah (maksimum)
5. Sifat bayangan : maya, tegak, dan diperbesar

Mata Tak Berakomodasi

Mata tak berakomodasi yaitu cara memandang obyek pada titik jauhnya (yaitu otot siliar tidak bekerja/rileks dan lensa mata berbentuk sepipih-pipihnya).
Pada penggunaan lup dengan mata tak berakomodasi, maka yang perlu diperhatikan adalah:

1. maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak hingga
2. benda yang dilihat harus diletakkan di titik fokus (So = f)
3. keuntungan : mata tak cepat lelah

Kerugian : perbesaran berkurang (minimum)

Perhitungan

Pada mata berakomodasi maksimum
• Si = -PP = -Sn
•

Perbesaran sudut atau perbesaran angular
•

Pada mata tak berakomodasi • Si = -PR
• So = f
Perbesaran sudut
•

M = perbesaran sudut
PP = titik dekat mata dalam meter
f = Jarak focus lup dalam meter

sumber : http://www.anaksmanda.com/2011/10/alat-optik.html

Rumus-rumus Fisika Alat Optik

Lup (Kaca Pembesar)

Pembesaran bayangan saat mata berakomodasi maksimum

Dengan ketentuan:

• = Pembesaran
• = Titik dekat (cm)
• = Fokus lup (cm)

Pembesaran bayangan saat mata tidak berakomodasi

Dengan ketentuan:

• = Pembesaran
• = Titik dekat (cm)
• = Fokus lup (cm)

Mikroskop

Pembesaran mikroskop adalah hasil kali pembesaran lensa objektif dan pembesaran lensa okuler, sehingga dirumuskan:


Karena lensa okuler mikroskop berfungsi seperti lup, pembesaran mikroskop dirumuskan sebagai berikut:

Pembesaran Mikroskop pada saat mata berakomodasi maksimum

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

Dengan ketentuan:

• = Pembesaran mikroskop
• = Pembesaran oleh lensa objektif
• = Titik dekat mata
• = Jarak fokus lensa okuler
• = jarak bayangan oleh lensa objektif
• = jarak benda di depan lensa objektif
• = jarak lensa objektif dan lensa okuler

Pembesaran Mikroskop pada saat mata tidak berakomodasi

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

Dengan ketentuan:

• = Pembesaran mikroskop
• = Pembesaran oleh lensa objektif
• = Titik dekat mata
• = Jarak fokus lensa okuler
• = jarak bayangan oleh lensa objektif
• = jarak benda di depan lensa objektif
• = jarak lensa objektif dan lensa okuler

Teropong Bintang

Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata tidak berakomodasi

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:

Dengan ketentuan:

• = Jarak lensa objektif dan lensa okuler
• = Pembesaran teropong bintang
• = Jarak fokus lensa objektif
• = Jarak fokus lensa okuler

Pembesaran Teropong Bintang pada saat mata berakomodasi maksimum

Agar mata berakomodasi maksimum, jarak lensa objektif dan lensa okuler dirumuskan:


Dengan ketentuan:

• = Pembesaran teropong bintang
• = Jarak fokus lensa objektif
• = jarak benda di depan lensa okuler

 Teropong Bumi

Pembesaran Teropong Bumi

Dengan ketentuan:

• = Pembesaran teropong bumi
• = Jarak fokus lensa objektif
• = Jarak fokus lensa okuler

Jarak lensa objektif dan lensa okuler

Dengan ketentuan:

• = Jarak lensa objektif dan lensa okuler
• = Jarak fokus lensa objektif
• = Jarak fokus lensa pembalik
• = Jarak fokus lensa okuler

sumber : http://id.wikibooks.org/wiki/Rumus-Rumus_Fisika_Lengkap/Alat_optik