INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN OPTIK

Vidya Putri S

Optika merupakan cabang ilmu fisika yang berhubungan dengan cahaya.

Instrumentasi dan pengukuran optik berhubungan dengan berbagai macam alat bantu dalam mempelajari optik.

Beberapa alat yang berhubungan dengan kegiatan optis yang dibahas : Mata Loupe Mikroskop Teleskop Spherometer Polarimeter luxmeter.

mata

MATA

Mata sebagai indera penglihat merupakan alat optik yang sangat penting. Berikut bagian-bagian dari mata

Proses melihat dapat dijelaskan sebagai berikut: berkas sinar dari objek menuju ke mata, kemudian dibiaskan oleh lensa mata sehingga terbentuk bayangan nyata dan terbalik di retina

Untuk melihat objek yang sangat dekat, otot mata harus makin tegang sehingga lensa mata makin cembung (berakomodasi). Sedangkan pada waktu melihat objek yang letaknya jauh, otot mata tidak perlu tegang (otot mata dalam kondisi rileks).

Titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata (berakomodasi maksimum) disebut titik dekat (punctum proximum). Orang normal sejauh 20-30 cm.

Titik terjauh yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata (tidak berakomodasi) disebut titik jauh (punctum remotum). Berada di jauh tak berhingga. Kemampuan berakomodasi sangat menentukan titik dekat mata, semakin kuat daya akomodasi semakin semakin kecil jarak titik dekatnya (titik dekat lebih dekat ke mata).

CACAT MATA

loupe

Kaca pembesar adalah lensa cembung. Lensa ini dapat dipakai untuk melihat benda kecil sehingga kelihatan besar. Sering pula disebut Loupe. Perbesaran yang diperoleh adalah perbesaran sudut.

Agar dapat melihat secara teliti benda-benda berukuran kecil, kita harus mendekatkan benda tersebut ke mata kita.

Dengan menggeser benda lebih dekat ke mata berarti kita memperbesar sudut penglihatan, sehingga benda tersebut terlihatlebih besar. Jadi agar suatu benda tampak lebih besar, maka sudut penglihatan kita terhadap benda itu harus diperbesar

Perbesaran Loupe

y u’u

mikroskop

Mikroskop merupakan salah satu alat bantu yang dapat digunakan para untuk mengamati obyek yang berukuran sangat kecil atau mikroskopis..

Pada mikroskop terdapat dua lensa Benda diperbesar oleh lensa pertama (Lensa Objective) , kemudian diperbesar lagi oleh lensa kedua (Lensa Oculer). Kedua lensa ini adalah lensa cembung

Perbesaran total adalah akibat dari perbesaran lenca ocoler dikalikan perbesaran lensa objektip.

M = m . γ Dengan : M adalah perbesaran total. m adalah perbesaran dari lensa objective. m =

y’/y γ adalah perbesaran lensa oculer. γ = 25 / foc.

spherometer

Spherometer adalah alat untuk mengukur kelengkungan atau radius permukaan suatu benda

Spherometer merupakan alat ukur pajang yang memiliki empat buah kaki yaitu 3 buah kaki tetap dan satu kaki lainnya yang dapat bergerak naik atau turun yang terletak di tengah-tengahketiga kaki tetap. Spherometer memiliki 2 skala pengukuran yaitu skala utama dan skala nonius

Keterangan:A. Skala UtamaB. Skala NoniusC. Tiga kaki tetapD. Pemutar keping

skala datarE. Ujung kaki

bergerak

polarimeter

Prinsip dasar polarimetris ini adalah pengukuran daya putar optis  suatu zat yang menimbulkan terjadinya putaran bidang getar sinar terpolarisir.

Pada Polarimeter terdapat polarisator dan analisator. Polarimeter adalah Polaroid yang dapat mempolarisasi cahaya, sedangkan anlisator adalah Polaroid yang dapat menganalisa/mempolarisasikan cahaya.

Cahaya dari lampu sumber, terpolarisasi setelah melewati prisma Nicol pertama yang disebut polarisator. Cahaya terpolarisasi kemudian melewati senyawa optis aktif yang akan memutar bidang cahaya terpolarisasi dengan arah tertentu. Prisma Nicol ke dua yang disebut analisator akan membuat cahaya dapat melalui celah secara maksimum.

pabila diketahui besar sudut putar bidang polarisasi oleh larutan yang diperiksa maka kadar/konsentrasi zat optis aktif dalam larutan yang dipergunakan dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

P = Bt . C . LDi mana :P  = Besarnya sudut antara bidang polarisasi (hasil pengamatan )Bt = Sudut putar spesifik zat optis aktif yang digunakan pada toC.C  = Kadar/ konsentrasi zat optis aktif ( gram/cc)L  = Panjang tabung pemeriksaCatatan :Bt diperoleh pada tabel (dengan standar temperatur 20oC )

Polarimeter dapat digunakan untuk : 1.      Menganalisa zat yang optis aktif 2.      Mengukur kadar gula 3.      Penentuan antibiotik dan enzim

Syarat senyawa yang bisa dianalisa dengan polarimetri adalah:1. Memiliki struktur bidang kristal tertentu ( dijumpai

pada zat padat)2. emiliki struktur molekul tertentu atau biasanya

dijumpai pada zat cair. Struktur molekul adalah struktur yang asimetris,  seperti pada glukosa.

Hal-hal yang dapat mempengaruhi sudut putar suatu larutan adalah sebagai berikut :

1.      Jenis zat. Masing – masing zat memberikan sudut putaran yang berbeda terhadap bidang

getar sinar terpolarisir. 2.      Panjang lajur larutan dan panjang tabung. Jika lajur larutan diperbesar maka putarannya juga makin besar. 3.      Suhu. Makin tinggi suhu maka sudut putarannya makin kecil, hal ini disebabkan karena

zat akan memuai dengan naiknya suhu sehingga  zat yang berada dalam tabung akan berkurang.

4.      Konsentrasi zat Konsentrasi sebanding dengan sudut putaran, jika konsentrasi dinaikkan maka

putarannya semakin besar. 5.      Jenis sinar ( panjang gelombang) Pada panjang gelombang yang berbeda zat yang sama mempunyai nilai putaran

yang berbeda. 6.      Pelarut Zat yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda dalam pelarut yang

berbeda.

SPEKTROMETER

Spektrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengamati spektrum  cahaya yang terurai setelah melewati suatu medium sehingga membentuk suatu spektrum. Spektrometer adalah alat untuk mengukur spektrum. Dalam astronomi dan beberapa cabang kimia, spektrometer adalah alat optik untuk menghasilkan garis spektral dan mengukur panjang gelombang mereka dan intensitasnya

Sebuah spectrometer menggunakan kisi difraksi atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. 

Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pengukuran panjang gelombang dapat dilakukan dengan menggunakan kisi difraksi yang diletakkan pada meja spektrometer. Saat cahaya melewati kisi, terjadi peristiwa difraksi. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :

d sin θ = nλ dimana n adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan

d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.

Untuk spectrometer prisma, cahaya yang sejajar kemudian masuk kesebuah prisma. Disini, cahaya mengalami dispersi atau peristiwa penguraian cahaya polikromarik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik karena perbedaan indeks bias.

Sebuah lensa menfokuskan cahaya dicelah keluar. Hanya satu warna cahaya yang dapat melewati celah ini dalam satu waktu. Oleh karena itu, prisma harus diputar untuk membawa warna-warna lain masuk kedalam celah keluar dan membaca seluruh spektrum. Skala yang berbentuk lingkaran mencatat sudut prisma sehingga panjang gelombang cahaya dapat ditentukan.

luxmeter

Untuk mengukur tingkat iluminasi (kuat penerangan) ini akan dipergunakan suatu alat yang disebut dengan luxmeter. Lux Meter yang biasanya digunakan untuk mengukur pencahayaan(penerangan)

Alat ini terdiri dari rangka, sebuah sensor dengan sel foto dan layar panel. Sensor tersebut diletakan pada sumber cahaya yang akan diukur intenstasnya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan pun semakin besar.

prosedur penggunaan alat ini adalah sebagai berikut :

Geser tombol ”off/on” kearah On. Pilih kisaran range yang akan diukur ( 2.000

lux, 20.000 lux atau 50.000 lux) pada tombol Range.

Arahkan sensor cahaya dengan menggunakan tangan pada permukaan daerah yang akan diukur kuat penerangannya.

Lihat hasil pengukuran pada layar panel

SOAL

Berikut ini merupakan contoh dari instrumentasi optik, kecuali ...A. SpektrometerB. PolarimeterC. Spherometer D. LuxmeterE. OpisometerJawaban : E

Berikut ini jawaban yang benar mengenai kelainan pada mata dan cara pengobatan yang benar menurut gambar 1. adalah...A. Miopi, lensa cekungB. Hipermetropi, lensa cembungC. Astigmatisma, lensa silinderD. Presbiopi, lensa rangkapE. Juling, dengan operasi

Gambar 1Jawaban: C

Tinggi sebuah benda ketika diamati dari titik dekat mata normal adalah 1 cm. Hitunglah tinggi bayangan ketika diamati melalui lup yang mempunyai panjang fokus 10 cm pada saat mata berakomodasi maksimum...A. 3,5 cmB. 4 cmC. 2 cmD. 4,5 cm

Diketahui :Tinggi benda (h) = 1 cmPanjang fokus lup (f) = 10 cmTitik dekat mata normal (N) = 25 cm

Rumus perbesaran sudut lup ketika mata berakomodasi maksimum :M = (N/f) + 1M = (25 cm / 10 cm) + 1M = 2,5 + 1M = 3,5 kaliTinggi bayangan benda ketika diamati menggunakan lup pada saat mata berakomodasi maksimum = 3,5 x 1 cm = 3,5 cm

Jawaban : A

Suatu mikroskop terdiri dari dua lensa cembung. Lensa cembung yang berjarak dekat dengan obyek alias benda dinamakan lensa obyektif dan lensa cembung yang berjarak dekat dengan mata pengamat dinamakan lensa okuler. Panjang fokus lensa obyektif adalah 2 cm dan panjang fokus lensa okuler adalah 5 cm. Jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler adalah 30 cm. Jika mata pengamat normal dan berakomodasi minimum, tentukan : (a) perbesaran total mikroskop, (b) jarak benda dari lensa obyektif.A. 32,5 kaliB. 62,5 kaliC. 112, 5 kaliD. 625 kali

PembahasanDiketahui :Panjang fokus lensa obyektif (fob) = 2 cmPanjang fokus lensa okuler (fok) = 5 cmJarak antara lensa obyektif dan lensa okuler (l) = 30 cmTitik dekat mata normal (N) = 25 cmJawab :(a) Perbesaran total mikroskopRumus perbesaran total mikroskop :M = mob Mok

Keterangan : M = perbesaran total mikroskop, mob = perbesaran linear lensa obyektif, Mok = perbesaran sudut lensa okuler. Perbesaran linear lensa obyektif ketika mata berakomodasi minimum (mob) :Jarak bayangan dari lensa obyektif (sob’) :sob’ = l – fok = 30 cm – 5 cm = 25 cmJarak benda dari lensa obyektif (sob) :

Lensa obyektif merupakan lensa cembung sehingga panjang fokus lensa bertanda positif. Bayangan bersifat nyata sehingga jarak bayangan (sob’) bertanda positif.Perbesaran linear lensa obyektif :

Perbesaran sudut lensa okuler ketika mata berakomodasi minimum (Mok) :Mok = N / fok = 25 cm / 5 cm = 5 kali

Perbesaran total mikroskop :M = mob Mok = (12,5)(5) = 62,5 kali

Jawaban : B

Alat untuk mengukur kelengkungan atau radius permukaan suatu benda adalah …A. SpektrometerB. PolarimeterC. Spherometer D. LuxmeterE. Opisometer

Jawaban : C

Berikut ini nama bagian yang sesuai ditunjukkan dengan huruf di bawah ini adalah benar, kecuali ...

A. A:Skala NoniusB. B:Skala VarnierC. C: Tiga Kaki tetapD. D: Pemutar keping skala datarE. E: Ujung Kaki bergerak

Jawaban : B. Skala Varnier adalah nama lain skala noniius

Berikut adalah komponen analisator dalam polarisator ...

A. PolaroidB. Prisma nicolC. Bidang getarD. Tabung senyawa opstisE. Detektor

Jawaban: B

Berikut ini yang tidak mempengaruhi sudut putar suatu larutan pada polarisator adalah ...

A. Jenis zat.B. Panjang lajur larutan dan panjang tabung.C. Jenis sinar ( panjang gelombang)D. Spektrum warnaE. Pelarut

Jawaban : D

Bagian dari spectrometer yang digunakan untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda adalah ...

A. Kisi Difraksi atau prismaB. RevolverC. KlimatorD. DetektorE. Teleskop

Bagian nomor 1,3, dan 4 berturut –turut yang ditunjukkan dalam gambar adalah ...

A. Layar panel, Tombol range, dan Zero Adjust VR

B. Layar panel, Tombol on/off, sensor cahaya

C. Sensor cahaya, Tombol range, layar panel

D. Sensor cahaya, Tombol range, layar panel

E. Layar panel, Tombol range, Zero Adjust VR

Jawaban : E

1

2

3

5

4

THANK YOU

vidya17an@gmail.com