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

Kōrero

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 me te 3

C. 1 me te 4

D. hanya 4

E. semua benar

Kōrero

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

a) Jarak bayangan

1/h = 1/h + 1/h'

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 ngā wā

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

Ko te whakautu tika ko 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

Kōrero

E mōhiotia ana:

Te tawhiti o te mea (s) = 2 mita

Whakanuia o te ahua (M) = 1/16 ngā wā

I pātaihia: Jarak fokus cermin cembung

Whakautu:

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.

Ko te whakautu tika ko 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

Kōrero

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

Ko te whakautu tika ko E.

Lensa Cembung

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

A. 1,5 ngā wā

B. 2 ngā wā

C. 3 wā

D. 4 kali

E. 6 kali

Kōrero

E mōhiotia ana:

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

1/s’ = 1 cm^-1, s’ = 1/1 cm = 1 cm

I pātaihia: Whakanuia o te ahua (M)

Whakautu:

Perbesaran bayangan :

M = s’ : s

M = 1 cm : 1/3 cm

M = 1 cm x 3/1 cm

M = 3 kali

Ko te whakautu tika ko 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

Kōrero

Cermin dapat memantulkan cahaya sedangkan lensa dapat membiaskan cahaya.

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

Ko te whakautu tika ko A.

Pahua

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 ngā wā

B. 4 ngā wā

C. 5 wā

D. 6 kali

E. 8 kali

Kōrero

E mōhiotia ana:

Panjang fokus lensa (f) = 5 cm

Titik dekat mata normal (N) = 25 cm

I pātaihia: Perbesaran anguler lup

Whakautu:

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 :

Ko te whakautu tika ko 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 henemita

B. 15 henemita

C. 50 henimita

D. 60 henimita

E. 100 henimita

Kōrero

E mōhiotia ana:

Kuat lensa (P) = +2 dioptri

I pātaihia: Jarak terdekat yang dapat dilihat orang tersebut tanpa kaca mata

Whakautu:

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/w

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.

Ko te whakautu tika ko C.

Ngā mōhiti

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

Kōrero

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.

E mōhiotia ana :

Te tawhiti o te mea (s) = 25 cm

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

I pātaihia : Panjang fokus (f) kacamata dan kekuatan lensa (P)

Whakautu :

1/h = 1/h + 1/h'

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.

Ko te whakautu tika ko D.

He 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

Kōrero

E mōhiotia ana:

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

Jarak fokus lensa okuler (f_ok) = 5 henimita = 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

I pātaihia: Panjang bayangan (h’)

Whakautu:

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/w_ob – 1/h_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 ngā wā

B. 25 ngā wā

C. 50 wā

D. 75 kali

E. 100 kali

Kōrero

E mōhiotia ana:

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

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

Panjang mikroskop (l) = 24,5 cm

Titik dekat mata normal (N) = 25 cm

Pengamatan tanpa akomodasi

I pātaihia: Perbesaran total mikroskop (M)

Whakautu:

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

Rumus perbesaran total mikroskop ketika mata berakomodasi minimum :

Ngā Mōhiohio:

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/w_ob – 1/h_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 henemita

Perbesaran total mikroskop (M) :

Ko te whakautu tika ko E.

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

A. 30 ngā wā

B. 36 ngā wā

C. 40 wā

D. 46 kali

E. 50 kali

Kōrero

E mōhiotia ana:

Titik dekat mata normal (N) = 25 cm

Jarak benda (s_ob) = 1,2 henemita

Panjang fokus obyektif (f_ob) = 1 henemita

Panjang fokus lensa okuler (f_ok) = 5 henemita

Jarak antara lensa obyektif dan okuler = 10 cm

I pātaihia: Perbesaran mikroskop

Whakautu:

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

Ngā karu tirotiro

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 henemita
B. 24 henemita
C. 25 henimita
D. 27 henimita
E. 29 henimita

Kōrero

E mōhiotia ana:
Jarak benda dari lensa obyektif (s_ob) = 2 henemita
Panjang fokus lensa obyektif (f_ob) = 1,8 henemita
Jarak bayangan nyata dari lensa okuler (s_ok) = 6 henemita
Panjang fokus lensa okuler (f_ok) = 6 henemita
Ditanya : Jarak lensa obyektif dan lensa okuler (panjang tabung mikroskop)
Whakautu:

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/w_ob
1 / s_ob' = 1/w_ob – 1/h_ob
1 / s_ob’ = 1/1,8 – 1/2
1 / s_ob' = 10/18 – 9/18 = 1/18
s_ob' = 18 henemita

Jarak lensa obyektif dan lensa okuler (panjang tabung mikroskop) :
l = s_ob' + f_ok
l = 18 henimita + 6 henimita
l = 24 henimita
Ko te whakautu tika ko B.

Pūtake pātai:

Ngā Pātai Ahupūngao Whakamātautau ā-Motu mō te Kura Tuarua/Kura Tuarua Mahi-ā-ringa

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
Kōrero
E mōhiotia ana:
Jarak obyek 1 (s₁) = 500 meter = 50.000 cm
Jarak obyek 2 (s₂) = 1 meter = 100 cm
Te tawhiti atarangi (s') = 2,5 cm
Whakautu:
(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 henemita
f₁ = 0,02499875 mita
Kekuatan lensa mata :
P₁ = 1/w₁ = 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 henemita
f₂ = 0,02439024 mita
Kekuatan lensa mata :
P₂ = 1/w₂ = 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 ?
Kōrero
E mōhiotia ana:
Titik dekat mata normal (N) = 25 cm
Perbesaran sudut lup (M) = 5 x
I pātaihia: Panjang fokus lup (f)
Whakautu:
Rumus perbesaran sudut lup ketika mata berakomodasi maksimum :
M = (N/f) + 1
5 = (25 cm / f) + 1
5 – 1 = 25 cm / f
4 = 25 henimita / wh
f = 25 henimita / 4
f = 6,25 henemita
Panjang fokus lup adalah 6,25 cm. Panjang fokus lup bertanda positif karena lup menggunakan karāhe kōpiko 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.
Kōrero
E mōhiotia ana:
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
I pātaihia: Perbesaran sudut mikroskop ketika diamati mata berakomodasi minimum
Whakautu:
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

Ngā tauira pātai mō ngā taputapu whatu kāmera
Pembahasan soal lebih lengkap bisa dipelajari pada tulisan mengenai contoh soal alat optik kamera