Contoh soal Alat Optik

12 Contoh soal Alat Optik

Cermin Cekung

1. Bayangan yang terbentuk oleh cermin cekung dari sebuah benda setinggi h yang ditempatkan pada jarak lebih kecil dari f (f = jarak fokus cermin) bersifat …

A. maya, tegak, diperkecil

B. maya, tegak, diperbesar

C. nyata, tegak, diperkecil

D. nyata terbalik, diperbesar

E. nyata, terbalik, diperkecil

Pembahasan

Berikut ini contoh pembentukan bayangan seusia dengan soal di atas. Berdasarkan gambar ini, sifat bayangan adalah maya, tegak dan diperbesar. Jawaban yang benar adalah B.

2. Jika benda diletakkan pada pertengahan di antara titik api dan permukaan cermin cekung, maka bayangan yang terbentuk :

(1) diperbesar dua kali

(2) tegak

(3) mempunyai jarak bayangan = jarak fokus

(4) maya

Pernyataan yang benar adalah …

A. 1, 2 dan 3

B. 1 dan 3

C. 1 dan 4

D. hanya 4

E. semua benar

Pembahasan

Andaikan jarak titik api atau panjang fokus (f) = 20 cm dan jarak benda (s) = 10 cm, seperti gambar di bawah.

a) Jarak bayangan

1/f = 1/s + 1/s’

1/20 = 1/10 + 1/s’

1/20 – 1/10 = 1/s’

1/20 – 2/20 = 1/s’

-1/20 = 1/s’

s’ = -20 cm

Jarak bayangan bertanda negatif artinya bayangan bersifat maya. Bayangan maya karena tidak dilewati cahaya. Pada gambar ditandai dengan garis putus-putus.

b) Perbesaran bayangan

M = -s’/s = -(-20)/10 = 20/10 = 2 kali

Perbesaran bayangan bertanda positif artinya bayangan tegak. Bayangan diperbesar 2 kali.

Sifat bayangan berdasarkan gambar dan hasil perhitungan di atas adalah :

1. Diperbesar 2 kali

2. Tegak

3. Jarak bayangan = jarak fokus = 20 cm

4. Bersifat maya

Jawaban yang benar adalah E.

Cermin Cembung

3. Sebuah cermin cembung ditempatkan di tikungan jalan. Ketika terdapat benda yang jaraknya 2 m dari cermin, tinggi bayangan yang terbentuk 1/16 kali tinggi benda. Jarak fokus cermin adalah…

A. 2/15 m

B. 2/17 m

C. 5/8 m

D. 15/2 m

E. 17/2 m

Pembahasan

Diketahui :

Jarak benda (s) = 2 meter

Perbesaran bayangan (M) = 1/16 kali

Ditanya : Jarak fokus cermin cembung

Jawab :

Terlebih dahulu hitung jarak bayangan (s’) :

Jarak bayangan adalah – 1/8 meter. Tanda negatif artinya bayangan tersebut bersifat maya.

Jarak fokus cermin cembung (f) :

Tanda negatif artinya fokus cermin cembung bersifat maya.

Jawaban yang benar adalah A.

4. Bayangan yang terbentuk oleh cermin cembung dan sebuah benda yang tingginya h yang ditempatkan di depan cermin bersifat …

A. nyata, tegak, diperbesar

B. maya, tegak, diperbesar

C. nyata, tegak, diperkecil

D. nyata, terbalik, diperbesar

E. maya, tegak, diperkecil

Pembahasan

Berdasarkan gambar di samping, sifat bayangan adalah maya, tegak, diperkecil.

Jawaban yang benar adalah E.

Lensa Cembung

5. Dari grafik lensa cembung di atas, perbesaran bayangan pada 1/s = 3 adalah …

A. 1,5 kali

B. 2 kali

C. 3 kali

D. 4 kali

E. 6 kali

Pembahasan

Diketahui :

1/s = 3 cm^-1, s = 1/3 cm

1/s’ = 1 cm^-1, s’ = 1/1 cm = 1 cm

Ditanya : Perbesaran bayangan (M)

Jawab :

Perbesaran bayangan :

M = s’ : s

M = 1 cm : 1/3 cm

M = 1 cm x 3/1 cm

M = 3 kali

Jawaban yang benar adalah C.

Lensa Cekung

6. Seberkas cahaya sejajar dijatuhkan pada sebuah lensa cekung. Pada lensa berkas cahaya tersebut mengalami…

A. pembiasan sehingga sinar menyebar

B. pemantulan sehingga sinar menyebar

C. pembiasan sehingga sinar mengumpul

D. pemantulan sehingga sinar mengumpul

E. pembiasan tetapi sinarnya tetap sejajar

Pembahasan

Cermin dapat memantulkan cahaya sedangkan lensa dapat membiaskan cahaya.

Lensa cekung bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut juga sebagai lensa divergen.

Jawaban yang benar adalah A.

Lup

7. Sebuah lensa berjarak fokus 5 cm digunakan sebagai lup. Jika mata normal menggunakan lup tersebut dengan berakomodasi maksimum, maka perbesaran anguler lup adalah …

A. 3 kali

B. 4 kali

C. 5 kali

D. 6 kali

E. 8 kali

Pembahasan

Diketahui :

Panjang fokus lensa (f) = 5 cm

Titik dekat mata normal (N) = 25 cm

Ditanya : Perbesaran anguler lup

Jawab :

Jika mata berakomodasi maksimum maka jarak bayangan yang dihasilkan oleh lup sama dengan titik dekat mata normal. Rumus perbesaran sudut lup ketika mata berakomodasi maksimum :

Jawaban yang benar adalah D.

Cacat Mata

8. Seseorang bermata hipermetropi supaya dapat melihat dengan normal harus menggunakan kacamata yang kuat lensanya +2 dioptri. Maka jarak terdekat yang dapat dilihat orang tersebut tanpa kacamata adalah …

A. 2,5 cm

B. 15 cm

C. 50 cm

D. 60 cm

E. 100 cm

Pembahasan

Diketahui :

Kuat lensa (P) = +2 dioptri

Ditanya : Jarak terdekat yang dapat dilihat orang tersebut tanpa kaca mata

Jawab :

Lensa cekung atau cembung ?

Kekuatan lensa bertanda positif karenanya lensa yang digunakan adalah lensa positif alias lensa cembung alias lensa konvergen.

Berapa panjang fokus lensa tersebut ?

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/ 2 = 0,5 meter = 50 cm

Panjang fokus lensa cembung adalah 50 cm.

Rabun jauh atau rabun dekat ?

Jika lensa yang digunakan adalah lensa cembung maka rabun dekat.

Berapa jarak terdekat yang dapat dilihat oleh mata tanpa kacamata ?

Titik dekat mata normal adalah 25 cm. Agar mata dapat melihat benda pada jarak 25 cm sebagaimana mata normal, lensa harus membentuk bayangan pada jarak x cm di depan lensa. Bayangan berada di depan lensa cembung sehingga bayangan tegak dan maya. Bayangan bersifat maya karenanya jarak bayangan (s’) bertanda negatif.

-1/s’ = 1/f – 1/s

-1/s’ = 1/50 – 1/25 = 1/50-2/50 = -1/50

-s’ = -50/1 = -50 cm = -0,50 meter

s’ = 50 cm = 0,5 meter

Jarak terdekat yang dapat dilihat oleh mata penderita rabun dekat adalah 50 cm. Jarak terdekat untuk mata normal adalah 25 cm.

Jawaban yang benar adalah C.

Kacamata

9. Seorang penderita presbiopi memiliki titik dekat 50 cm, hendak membaca pada jarak baca normal, maka ia memerlukan kacamata berkekuatan …

A. -2 dioptri

B. -1/2 dioptri

C. + 1/2 dioptri

D. +2 dioptri

E. +4 dioptri

Pembahasan

Titik dekat mata normal adalah 25 cm dan penderita memiliki titik dekat 50 cm. Jadi orang itu sulit melihat titik dekat alias rabun dekat. Rabun dekat dapat diatas menggunakan lensa cembung, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah.

Agar benda yang diamati berjarak 25 cm di depan mata, lensa harus membentuk bayangan pada jarak 50 cm di depan mata dan lensa. Bayangan harus berada di depan mata agar bisa dilihat sehingga bayangan tegak dan bersifat maya.

Diketahui :

Jarak benda (s) = 25 cm

Jarak bayangan (s’) = -50 cm (negatif karena bersifat maya)

Ditanya : Panjang fokus (f) kacamata dan kekuatan lensa (P)

Jawab :

1/f = 1/s + 1/s’

1/f = 1/25 + 1/-50

1/f = 2/50 – 1/50

1/f = 1/50

f = 50/1 = 50 cm = 0,5 meter

Panjang fokus bertanda positif artinya lensa yang digunakan adalah lensa cembung.

P = 1/f = 1/0,5 = +2 Dioptri

Kekuatan atau daya lensa adalah +2 D. Tanda positif artinya lensa yang digunakan adalah lensa cembung.

Jawaban yang benar adalah D.

Mikroskop

10. Sebuah mikroskop mempunyai lensa obyektif dan okuler yang jarak fokusnya masing-masing 0,9 cm dan 5 cm. Seseorang memasang preparat 10 mm di depan lensa obyektif untuk diamati melalui lensa okuler tanpa akomodasi. Bila obyek preparat mempunyai panjang 0,5 mm dan jarak baca normal orang tersebut 25 cm, maka panjang obyek tersebut akan terlihat menjadi …

A. 7,5 mm

B. 10 mm

C. 12,5 mm

D. 15 mm

E. 20 mm

Pembahasan

Diketahui :

Jarak fokus lensa obyektif (f_ob) = 0,9 cm = 9 mm

Jarak fokus lensa okuler (f_ok) = 5 cm = 50 mm

Jarak benda dari lensa obyektif (s_ob) = 10 mm

Panjang benda (h) = 0,5 mm

Titik dekat mata normal (N) = 25 cm = 250 mm

Ditanya : Panjang bayangan (h’)

Jawab :

Pengamatan tanpa akomodasi sama dengan pengamatan dengan akomodasi minimum, di mana mata rileks ketika mengamati bayangan yang berjarak tak berhingga.

Terlebih dahulu hitung jarak bayangan dari lensa obyektif. Lensa obyektif merupakan lensa cembung sehingga digunakan rumus lensa cembung :

1/s_ob‘ = 1/f_ob – 1/s_ob = 1/9 – 1/10 = 10/90 – 9/90 = 1/90

s_ob‘ = 90/1 = 90 mm

Perbesaran total mikroskop ketika mata berakomodasi minimum atau ketika bayangan berada pada jarak tak berhingga dihitung menggunakan rumus :

Panjang bayangan = panjang benda x perbesaran total = (0,5 mm)(45) = 22,5 milimeter.

11. Sebuah mikroskop memiliki jarak titik api obyektif 2,0 cm. Sebuah benda diletakkan di bawah obyektif pada jarak 2,2 cm. Panjang mikroskop 24,5 cm dan pengamat dilakukan tanpa akomodasi. Jika pengamat bermata normal maka perbesaran total mikroskop bernilai…

A. 20 kali

B. 25 kali

C. 50 kali

D. 75 kali

E. 100 kali

Pembahasan

Diketahui :

Panjang fokus lensa obyektif (f_ob) = 2,0 cm

Jarak benda di depan lensa obyektif (s_ob) = 2,2 cm

Panjang mikroskop (l) = 24,5 cm

Titik dekat mata normal (N) = 25 cm

Pengamatan tanpa akomodasi

Ditanya : Perbesaran total mikroskop (M)

Jawab :

Mata berakomodasi minimum ketika bayangan berjarak tak berhingga, sebagaimana tampak seperti gambar di samping.

Rumus perbesaran total mikroskop ketika mata berakomodasi minimum :

Keterangan :

M = perbesaran total

l = panjang mikroskop = jarak antara lensa obyektif dan lensa okuler = panjang fokus lensa okuler + jarak bayangan dari lensa obyektif (s_ob‘) = f_ok + s_ob‘

Jarak bayangan dari lensa obyektif (s_ob‘) :

1/f_ob = 1/s_ob + 1/s_ob‘

1/s_ob‘ = 1/f_ob – 1/s_ob = 1/2 – 1/2,2 = 2,2/4,4 – 2/4,4 = 0,2/4,4

s_ob‘ = 22

Jarak bayangan dari lensa obyektif adalah 22 cm.

Panjang fokus lensa okuler (f_ok) :

l = f_ok + s_ob‘

f_ok = l – s_ob‘ = 24,5 – 22 = 2,5 cm

Perbesaran total mikroskop (M) :

Jawaban yang benar adalah E.

12. Seorang siswa (Sn = 25 cm) melakukan percobaan menggunakan mikroskop, dengan data seperti diagram berikut. Perbesaran mikroskop adalah…

A. 30 kali

B. 36 kali

C. 40 kali

D. 46 kali

E. 50 kali

Pembahasan

Diketahui :

Titik dekat mata normal (N) = 25 cm

Jarak benda (s_ob) = 1,2 cm

Panjang fokus obyektif (f_ob) = 1 cm

Panjang fokus lensa okuler (f_ok) = 5 cm

Jarak antara lensa obyektif dan okuler = 10 cm

Ditanya : Perbesaran mikroskop

Jawab :

Jika bayangan akhir berjarak tak berhingga maka mata berakomodasi minimum, sebaliknya bila bayangan berjarak berhingga maka mata berakomodasi maksimum. Bayangan akhir pada gambar di atas menunjukkan bayangan berjarak berhingga sehingga mata berakomodasi maksimum.

Rumus perbesaran mikroskop ketika mata berakomodasi maksimum :

Pembahasan soal mikroskop

Teropong

Pembahasan soal teropong

13. Perhatikan gambar jalannya sinar pembentukan bayangan pada mikroskop berikut :
Jarak lensa obyektif dan lensa okuler dari mikroskop tersebut adalah….

A. 20 cm
B. 24 cm
C. 25 cm
D. 27 cm
E. 29 cm

Pembahasan

Diketahui :
Jarak benda dari lensa obyektif (s_ob) = 2 cm
Panjang fokus lensa obyektif (f_ob) = 1,8 cm
Jarak bayangan nyata dari lensa okuler (s_ok) = 6 cm
Panjang fokus lensa okuler (f_ok) = 6 cm
Ditanya : Jarak lensa obyektif dan lensa okuler (panjang tabung mikroskop)
Jawab :

Amati gambar di atas. Ketika mata berakomodasi minimum, bayangan akhir yang dibentuk oleh lensa okuler berada pada jarak tak berhingga. Agar bayangan akhir yang dihasilkan oleh lensa okuler berjarak tak berhingga maka bayangan nyata yang dihasilkan oleh lensa obyektif harus berada di titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, jarak lensa obyektif dan lensa okuler (l) = jarak bayangan nyata dari lensa obyektif (s_ob’) + panjang fokus lensa okuler (f_ok).

Jarak bayangan nyata dari lensa obyektif (s_ob’) :
1/s_ob + 1/s_ob’ = 1/f_ob
1/s_ob’ = 1/f_ob – 1/s_ob
1/s_ob’ = 1/1,8 – 1/2
1/s_ob’ = 10/18 – 9/18 = 1/18
s_ob’ = 18 cm

Jarak lensa obyektif dan lensa okuler (panjang tabung mikroskop) :
l = s_ob’ + f_ok
l = 18 cm + 6 cm
l = 24 cm
Jawaban yang benar adalah B.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA

Contoh soal alat optik mata
Seseorang bermata normal pada mulanya melihat obyek berjarak 500 meter. Beberapa saat kemudian orang tersebut melihat obyek berjarak 1 meter. Jarak antara kornea dan retina mata dianggap sama dengan jarak bayangan yakni sekira 2,5 cm. Hitunglah :
(a) Panjang fokus dan kekuatan lensa mata ketika memfokus obyek berjarak 500 meter
(b) Panjang fokus dan kekuatan lensa mata ketika memfokus obyek berjarak 1 meter
(c) Perubahan panjang fokus lensa mata ketika pemfokusan beralih dari 500 meter ke 1 meter
Pembahasan
Diketahui :
Jarak obyek 1 (s₁) = 500 meter = 50.000 cm
Jarak obyek 2 (s₂) = 1 meter = 100 cm
Jarak bayangan (s’) = 2,5 cm
Jawab :
(a) Panjang fokus dan kekuatan lensa mata ketika mata memfokus obyek berjarak 500 meter
Panjang fokus (f) lensa mata dihitung menggunakan rumus lensa cembung :
1/f₁ = 1/s₁ + 1/s’ = 1/50.000 + 1/2,5 = 1/50.000 + 20.000/50.000 = 20.001/50.000
f₁ = 50.000/20.001 = 2,499875 cm
f₁ = 0,02499875 meter
Kekuatan lensa mata :
P₁ = 1/f₁ = 1/0,02499875 = 40,0 Dioptri

(b) Panjang fokus dan kekuatan lensa mata ketika mata memfokus obyek berjarak 1 meter
Panjang fokus (f) lensa mata :
1/f₂ = 1/s₂ + 1/s’ = 1/100 + 1/2,5 = 1/100 + 40/100 = 41/100
f₂ = 100/41 = 2,439024 cm
f₂ = 0,02439024 meter
Kekuatan lensa mata :
P₂ = 1/f₂ = 1/0,02439024 = 41,0 Dioptri

(c) Perubahan panjang fokus dan kekuatan lensa mata ketika pemfokusan beralih dari 500 meter ke 1 meter
Perubahan panjang fokus lensa mata = f₁ – f₂ = 0,02499875 – 0,02439024 = 0,00060851 meter
Perubahan kekuatan lensa mata = 41,0 – 40,0 = 1,0 Dioptri

Berdasarkan pembahasan soal di atas disimpulkan :
– Panjang fokus lensa mata lebih besar ketika mata mengamati obyek berjarak jauh dan panjang fokus lensa mata lebih kecil ketika mata mengamati obyek berjarak dekat
– Kekuatan lensa mata lebih besar ketika mata mengamati obyek berjarak dekat dan kekuatan lensa mata lebih kecil ketika mata mengamati obyek berjarak jauh. Jadi jika jarak obyek semakin dekat maka kekuatan lensa mata semakin besar.

Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal alat optik mata

Contoh soal kacamata
Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal alat optik kacamata

Contoh soal lensa kontak
Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal alat optik lensa kontak

Contoh soal lup atau kaca pembesar
Suatu tulisan berukuran sangat kecil sehingga tidak bisa terbaca. Seseorang membaca tulisan menggunakan lup ketika mata berakomodasi minimum, perbesaran sudut lup adalah 5 x. Berapa panjang fokus lup tersebut ?
Pembahasan
Diketahui :
Titik dekat mata normal (N) = 25 cm
Perbesaran sudut lup (M) = 5 x
Ditanya : Panjang fokus lup (f)
Jawab :
Rumus perbesaran sudut lup ketika mata berakomodasi maksimum :
M = (N/f) + 1
5 = (25 cm / f) + 1
5 – 1 = 25 cm / f
4 = 25 cm / f
f = 25 cm / 4
f = 6,25 cm
Panjang fokus lup adalah 6,25 cm. Panjang fokus lup bertanda positif karena lup menggunakan lensa cembung alias lensa positif.

Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal lup atau kaca pembesar

Contoh soal mikroskop
Seseorang bermata normal mengamati obyek menggunakan mikroskop. Panjang fokus lensa obyektif adalah 20 mm dan panjang fokus lensa okuler adalah 30 mm. Jika bayangan nyata yang dihasilkan lensa obyektif berjarak 10 cm, hitunglah perbesaran sudut mikroskop ketika diamati mata berakomodasi minimum.
Pembahasan
Diketahui :
Panjang fokus lensa obyektif (f_ob) = 20 mm
Panjang fokus lensa okuler (f_ok) = 30 mm
Jarak bayangan lensa obyektif (s_ob’) = 10 cm = 100 mm
Jarak titik dekat mata normal (N) = 25 cm = 250 mm
Ditanya : Perbesaran sudut mikroskop ketika diamati mata berakomodasi minimum
Jawab :
Rumus perbesaran sudut total mikroskop ketika mata berakomodasi minimum :

Perbesaran sudut total (M) mikroskop ketika mata berakomodasi minimum adalah sekira 42,0 x.

Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal mikroskop cahaya

Contoh soal teleskop bintang
Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal teleskop bintang

Contoh soal alat optik kamera
Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal alat optik kamera