Tag: Teleskop

Materi Fisika SMA – Rumus Teleskop
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian melihat atau menggunakan teleskop? Teleskop merupakan salah satu alat yang digunakan untuk melihat benda yang sangat jauh, seperti bintang dan lain sebagainya. Tahukah kalian bagaimana cara kerja teleskop hingga dapat membentuk bayangan dari benda – benda yang memiliki jarak yang jauh? Untuk dapat memahami hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut!

A. Pengertian Teleskop

Teleskop atau teropong merupakan salah satu alat optik. Alat ini berfungsi untuk membantu pengguna dalam melihat benda – benda yang sangat jauh, sehingga terlihat lebih dekat dan lebih jelas.

B. Persamaan Teleskop

1. Teropong Bintang

Teropong bintang menggunakan dua lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa objektif dan lensa okuler. Titik fokus kedua lensa ini saling berimpit, dimana jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada lensa okuler (f_ob > f_ok). Teropong bintang dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tanpa akomodasi.

Mata Berakomodasi Maksimum

cr: fisikabc.com

Penggunaan teropong bintang dengan mata yang berakomodasi maksimum terjadi ketika bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler jatuh di titik dekat mata. Berikut beberapa persamaan yang digunakan untuk teropong bintang dengan mata berakomodasi maksimum:

1. Jarak benda dari lensa
```
s_{ob}=∞
```
dan
```
s_{ok}=\frac{f_{ok}.s_n}{f_{ok}+s_n}
```
Keterangan,
s_ob : jarak benda dari lensa objektif (m)
s_ok : jarak benda dari lensa okuler (m)
f_ok : jarak fokus lensa okuler (m)
s_n : titik dekat mata normal (25 – 30 cm)

2. Jarak bayangan dari lensa
```
s'_{ob}=f_{ob}
```
dan
```
s'_{ok}=-s_n
```
Keterangan,
s’_ob : jarak bayangan dari lensa objektif (m)
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
s’_ok : jarak bayangan dari lensa okuler (m)
s_n : titik dekat mata normal (25 – 30 cm)

3. Perbesaran bayangan
```
M=\frac{f_{ob}}{s_{ok}}=\frac{f_{ob}}{f_{ok}}(\frac{s_n+f_{ok}}{s_n})
```
Keterangan,
M : perbesaran bayangan
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
f_ok : jarak fokus lensa okuler (m)
s_n : titik dekat mata normal (25 – 30 cm)

4. Panjang teropong
```
d=f_{ob}+s_{ok}
```
dan
```
d=s'_{ob}+s_{ok}
```
Keterangan,
d : panjang teropong (m)
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
s’_ob : jarak bayangan dari lensa objektif (m)
s_ok : jarak benda dari lensa okuler (m)

Mata Tanpa Akomodasi

cr : fisikabc.com

Penggunaan teropong bintang dengan mata tanpa akomodasi terjadi ketika bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler berada pada titik jauh mata. Berikut beberapa persamaan yang digunakan untuk teropong bintang dengan mata tanpa akomodasi :

1. Jarak benda dari lensa
```
s_{ob}=∞
```
dan
```
s_{ok}=f_{ok}
```
Keterangan,
s_ob : jarak benda dari lensa objektif (m)
s_ok : jarak benda dari lensa okuler (m)
f_ok : jarak fokus lensa okuler (m)

2. Jarak bayangan dari lensa
```
s'_{ob}=f_{ob}
```
dan
```
s'_{ok}=∞
```
Keterangan,
s’_ob : jarak bayangan dari lensa objektif (m)
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
s’_ok : jarak bayangan dari lensa okuler (m)

3. Perbesaran bayangan
```
M=\frac{f_{ob}}{f_{ok}}
```
Keterangan,
M : perbesaran bayangan
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
f_ok : jarak fokus lensa okuler (m)

4. Panjang teropong
```
d=f_{ob}+f_{ok}
```
Keterangan,
d : panjang teropong (m)
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
f_ok : jarak fokus lensa okuler (m)

2. Teropong Bumi

Teropong bumi menggunakan 3 lensa cembung, yang masing – masing berfungsi sebagai lensa objektif, lensa pembalik, dan lensa okuler. Lensa pembalik berfungsi untuk menegakkan bayangan dari lensa objektif agar teramati seperti keadaan aslinya oleh lensa okuler. Teropong ini berfungsi untuk mengamati benda – benda yang berada jauh di permukaan bumi.

Teropong bumi dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum dan mata tanpa akomodasi.

Mata Berakomodasi Maksimum

1. Perbesaran bayangan
```
M=\frac{f_{ob}}{s_{ok}}
```
Keterangan,
M : perbesaran bayangan
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
s_ok : jarak benda dari lensa okuler (m)

2. Panjang teropong
```
d=f_{ob}+4f_p+s_{ok}
```
Keterangan,
d : panjang teropong (m)
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
f_p : jarak fokus lensa pembalik (m)
s_ok : jarak benda dari lensa okuler (m)

Mata Tanpa Akomodasi

1. Perbesaran bayangan
```
M=\frac{f_{ob}}{f_{ok}}
```
Keterangan,
M : perbesaran bayangan
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
f_ok : jarak fokus lensa okuler (m)

2. Panjang teropong
```
d=f_{ob}+4f_p+f_{ok}
```
Keterangan,
d : panjang teropong (m)
f_ob : jarak fokus lensa objektif (m)
f_p : jarak fokus lensa pembalik (m)
f_ok : jarak fokus lensa okuler (m)

C. Contoh Soal

Teropong bumi dengan jarak fokus lensa objektif 40 cm, jarak fokus lensa pembalik 5 cm, dan jarak fokus lensa okulernya 10 cm. Supaya mata melihat bayangan tanpa akomodasi, berapakah panjang dari teropong bumi tersebut?

Pembahasan

Dik :
f_ob = 40 cm
f_p = 5 cm
f_ok = 10 cm

Dit :
d dengan mata tanpa akomodasi

Pembahasan :

Penggunaan teropong dengan mata tanpa akomodasi, sehingga :
```
d=f_{ob}+4f_p+f_{ok}
```
```
d=40\ cm+4(5\ cm)+10\ cm
```
```
d=40 cm+20\ cm+10\ cm
```
```
d=70\ cm
```
March 26, 2022
Membuat Desain Teropong Bintang Refraktor
AhmadDahlan.NET – Teropong bintang pertama dikembangkan oleh Galilei Galileo dengan menggunakan dua buah lensa. Lensa objektif yang berbentuk lensa Cembung (konveks) yang digunakan untuk membuat bayangan fokus di belakang lensa dengan sifat diperkecil. Sebelum akhirnya garis-garis sinar dari bayangan singular di titip fokus, sebuah lensa cembung (konkaf) diletakkan di depan titik fokus lensa cembung agar bayangan yang ditangkap oleh mata dapat terlihat.

Bagan dari teropong bintang Galileo seperti berikut ini :

Bagan di atas digunakan untuk menunjukkan bahwa cahaya yang masuk pada lensa yang ketebalannya dapat diabaikan atau lensa tipis. Namun pada kenyataannya tidak ada lensa yang benar-benar tipis.

Membuat teropong berukuran besar dengan menggunakan alat optik dari lensa jauh lebih sulit dari sekedar bagan di atas. Hal ini disebabkan oleh ketebalan lensa yang semakin besar siring dengan bertambahnya focal point dari lensa. Padahal kita membutuhkan pembiasan minimal yang terjadi di dalam lensa untuk menghindari cacat produksi bayangan yang terbentuk setelah cahaya melalui lensa.

Ketebalan lensa akan menghasilkan pembiasan yang besar di dalam lensa. Dampaknya akan terbentuk Aberasi yang membuat bayangan yang terbentuk tidak fokus (blur). Blur ini disebabkan oleh pembiasan cahaya yang juga ikut mengurai cahaya polikormatik menjadi monocromatik. Bayangan seperti warna pelangi akan terbentuk disekitar objek sehingga objek sulit untuk diamati.

Selain itu, ketebalan lensa juga dapat membuat penyerapan cahaya di dalam lensa semakin besar. Cahaya yang diteruskan jumlahnya jauh lebih sedikit sehingga akan menyulitkan proses pengamatan pada bintang-bintang yang intensitas cahayanya rendah. Sinar dari bintang-bintang Redup ini tidak akan cukup kuta untuk menembuh ketebalan lensa.

Faktor lain yang membuat lensa menjadi tidak efisien digunakan sebagai alat bantu pada objektif pada teropong adalah ukuran massanya. Karena terbuat dari kaca maka bobot dari lensa dengan ukuran besar akan menyulitkan penggunaan teropong. Terutama untuk mengamati benda-benda langit dengan gerakan yang relatif cepat dari bumi.

Faktor-faktor tersebut mendorong mencari instrumen lain yang memiliki prinsip kerja analog dengan lensa namun bisa menutupi kekurangan dari lensa. Solusi yang dipilih adalah cermin cekung. Cermin cekung memiliki karakteristik mengumpulkan cahaya pada satu titik fokus. Karakteristik ini mirip dengan lensa cembung sebagai lensa konfeks.

Sir Isaac Newton (1879) adalah orang yang pertama yang menyusun lensa dengan instrumen cermin cekung sebagai objektif dari lensa. Pada awalnya Newton membuat Teropong dengan diameter tabung sebesar 100 cm dengan panjang focal point lensa sekitar 18 meter.

Cermin relatif lebih efektif dibandingkan dengan lensa, dimana proses pemantulan akan terjadi di permukaan cermin yang membuat cermin tidak mengalami pembiasan yang tidak perlu di bagian dalam optik sebagaimana yang terjadi pada lensa. Dengan demikian Kromatik Aberasi tidak akan ditemukan.

Teropong dengan objektif dari cermin ini disebut sebagai Teleskop Refraktor. Prinsipnya sama, yakni cahaya yang berasal dari jarak tak terhingga dipantulkan menuju titik fokus di depan cermin. Hanya saja hal ini membuat sulit dilakukan pengamatan mengingat cahaya dan arah jatunya bayangan berada pada ruang yang sama.

Sebuah lensa datar dengan indeks bias besar ditempatkan di daerah fokus digunakan untuk memantulkan cahay ke sisi teropong. Hal ini membuat pengamatan jadi bisa dilakukan. Bagan dari teropong refraktor Newton ini ditunjukkan pada gambar di bawah !

Teropong Refraktor Newton membuat desain dari teropong Galilei Galeleo banyak ditinggalkan. Di Indonesia sendiri, teropong paling besar yang ada di Observatorium Bosscha, Bandung, menggunakan prinsip pemantulan pada Objektifnya. Dimensi dari teropong paling besar di Bosscha memiliki diameter sekitar 60 cm dengan panjang focal point dari Objektifnya sebesar 11 meter.

Ukuran yang sangat besar ini membuat Teropong baru bisa digerakkan dengan bantuan mesin untuk mengamati benda-benda langit yang bergerak. Pengamatannya pun sudah dilakukan dengan bantuan Komputer sehingga kita tidak perlu lagi mengamati melalui bidang intip dari Teropong.

Uji Pemahaman.
1. Jelaskan penyebab lensa cembung tidak efektif digunakan sebagai lensa objektif dari teropong bintang!
2. Jelaskan penyebab lensa cembung tidak efisiens digunakan sebagai lensa objektif dari teropong bintang!
3. Jika lensa cembung tidak efektif digunakan sebagai lensa objektif pada teropong bintang, mengapa teropong bumi masih menggunakan lensa cembung sebagai lensa objektif?
Konsep
1. Jika sebuah lensa okuler yang digunakan untuk mengamati bintang pada teropong Boscha memiliki focal point sebesar 2,5 cm. Berapakah kekuatan teropong tersebut?
November 12, 2021
Prinsip Kerja Teropong Bintang dan Analisis Pembentukan Bayangan
Ahmaddahlan.NET – Teropong atau telescope adalah instrument yang memanfatkan konsep optik pada lensa untuk mengamati benda-benda yang jaraknya jauh. Bayangan yang terbentuk pada lensa menggunakan teropong akan “lebih besar” dibandingkan bayangan yang terbentuk jika hanya menggunakan mata telanjang.

Galilei Galileo adalah orang yang pertama tercatat dalam sejarah menyusun teleskop dengan dua buah lensa yang digunakan untuk mengamati benda-benda langit pada tahun 1600-an. Teleskop tersebut kemudian membantu Galileo menemukan Bulan dari Planet Jupiter, Danau dan Gunung yang ada di Bulan, dan Bintik Matahari.

A. Struktur Teleskop

Teleskop terbagi atas ada dua jenis yakni teropong bintang yang digunakan melihat benda-benda jauh di langit dengan asumsi jarak tidak terhingga dan teropong bumi yang digunakan untuk melihat benda yang ada di bumi saja dengan asumsi jarak bayangan terhingga.

1. Teropong Galileo

Galileo membuat teropong bintang dengan menggabungkan dua buah lensa yakni lensa konveks di bagian objektif dan lensa konkaf di bagian celah mengintip. Tujuan dari lensa Konveks adalah memperbesar bayangan didapatkan oleh mata namun bayangan fokus yang terbentuk pada lensa konveks dari objek dengan jarak tak terhingga dengan focal point pendek akan selalu terbalik seperti ilustrasi berikut :

Pada penggunaan lensa tunggal, bayangan dari lensa konveks yang dibentuk sifatnya diperkecil dan terbalik. Agar bayangan ini dapat ditangkap mata dengan ukuran besar maka galielo menempatkan lensa Konkave sebagai lensa okuler. Bagan pemebentukan bayangan pada teropong Galileo sebagai berikut :

Lensa Konkave diletakkan sebelum jatuh pada titik fokus agar sinar datang tidak terbalik sebelum sampai di mata. Dari ilustrasi di atas juga dapat dilihat jika bayangan yang terbentuk diperbesar dengan posisi yang sudah dekat dengan mata pengamat.

2. Teropong Bintang

Teropong bintang modern adalah teropong yang dikembangakn dari teropong galileo yang fungsinya digunakan untuk mengamati benda-benda jauh. Umumnya dirancang dengan dua buah lensa positif (konkave) yakni (1) lensa objektif yang fungsinya membentuk bayangan menjadi lebih dekat, kemudian lensa okuler (eyepiece) fungsinya membuat bayangan yang dibentuk lensa objektif menjadi lebih besar.

Panjang teropong ini tidak boleh lebih dari totla panjang focal point dari lensa objektif dan dan lensa okuler agar bayangan yang terbentuk masih jatuh tepat di daerah fokus mata. Perbesaran bayangan yang didapatkan adalah :
\[m=-\frac{f_o}{f_e}\]
Pada teropong bintang, posisi objek terletak sangat jauh dibandingkan dengan panjang focal point dari lensa objektif yang jika dikomprasikan posisi-nya berasal dari jarak yang tak terhingga. Pada kondisi ini sinar-sinar dari objek akan jatuh tepat di titik fokus lensa objektif dengan demikian jarak bayangan dari okuler sama dengan focal point lensa.
\[d_i^{obj}=f^{obj}\]
Sifat bayangan yang terbentuk akan diperkecil. Bayangan yang terbentuk ini akan terlihat jauh lebih besar dibandingkan dengan menggunakan mata telanjang.

Perbesaran bayangan yang terjadi pada teleskop besaran dari perbesara sudut jatuh bayangan yakni θ_i berbanding dengan θ_o. Perbesaran bayangan adalah :
\[M = \frac{θ_i}{θ_o}\]
B. Analisis Pembentukan Bayangan Pada Teleskop

Untuk memudahkan proses analisis mari kita balik pembentukan bayangan pada teleskop agar arahnya ke ats seperti gambar berikut :

Pada teropong bintang, benda yang diamati berada pada lokasi yang sangat jauh sehingga bisa dinggap sinar datang berasal dari garis-garis pararel. Sinar ini kemudian difokuskan pada titik fokus lensa objektif. Lensa okuler diaur memiliki titik fokus tepat jatuh titik fokus lensa objektif dengan demikian bisa disimpulkan bahwa jarak antar lensa adalah totoal titik fokus masing-masing lensa.
```
d = f_{ob}+f_{ok}
```
Karena posisi dari objek yang sanga jauh maka kita asumsikan bahwa θ_o dan θ_i adalah sudut yang sangat kecil sehingga nilai tan θ ≈ θ. jika bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif memiliki tinggi h, maka
```
θ_o ≈ \tan θ_o = \frac{h}{f_{ob}}
```
demikian pula di lensa okuler
```
θ_i ≈ \tan θ_i = \frac{-h}{f_{ok}}
```
tanda negatif (-h) pada lensa okuler karena bayangan yang terbentuk terbalik dari sumber di f_ob. Masukkan dua persamaan di atas ke dalam persamaan perbesaran bayangan :
```
M = -\frac{h_i}{h_o}=-\frac{-h_i}{f_{ok}}.\frac{f_{ob}}{h_i}
```
maka perbesaran bayangan adalah :
```
M = \frac{f_{ob}}{f_{ok}}
```
Persamaan ini menunjukkan jika perbesaran bayangan yang dapat dibentuk oleh teropong hanya dipengaruhi oleh fokal point dari lensa objektif dna lensa okulernya.

Pada umumnya teropong yang dijual memiliki focal lensa okuler 2,5 cm atu 1,25 cm untuk lensa objektif dengan ukuran fokal point 1 m, sehingga perbesaran dihasilkan adalah 40 dan 80 kali. Perbesaran ini sebenarnya bukanlah ukuran dari ojek tapi membuat jarak dari objek tersebut lebih depat 40 sampai 80 kali. Ukuran bayangannya tetap saja diperkecil.

Soal Latihan
1. Sebuah teropong bintang disusun dari lensa objektif dengan ukuran titik fokus 2 meter dan titik fokus lensa okuler sebesar 2,5 cm., Panjang minimum dan perbesaran teropong adalah …
2. Teropong bintang pada umumnya dirancang dengan lensa okuler memiliki titik fokus 2,5 cm dan 1,25 cm. Apa yang terjadi jika titik fokus ini dibuat lebih panjang dan lebih pendek dari dua besaran tersebut? Berikan penjelasan anda
October 22, 2021
Teleskop Terbesar di Luar Angkasa: Hubble

Ahmad Dahlan. Teleskop Hubel merupakan sebuah teleskop raksasa yang diletakkan di laur angkasa. Nama Huble sendiri terinspirasi dari seorang ilmuwa berdarah Amerika, Edwin Hubble yang banyak berjasa dalam bidang pengamatan luar angkasa dan lensa melalui hukum Hubble. Teleskop Huble telah membantu manusia memahami karakteristik dari alam semesta melalui gambar-gambar yang dikirimkan dari stasiun ruang angkasa ke Bumi.

Sejarah Pembuatan Teleskop Hubble

Pembangunan sebuah Teleskop yang diletakkan pertama kali diajukan oleh Akademi Sains Nasional Amerika Serikat pada tahun 1962. Tujuan dari pembangunan ini untuk melakukan pengamatan langsung dari luar angkasa agar terhindar dari polusi cahaya yang dibuat oleh manusia dan juga pembiasan yang terjadi di Atmosfer bumi. Manfaat dari pembangunan diharapkan mampu membantu manusia mendapatkan data yang sangat presisi dan panjang gelombang elektromagnetik yang dikelaurkan bintang-bintang dan objek-obejk lain di alam semesta.

Pembangunan Teleskop Hubble kemudian mendapatkan respon dari kongres Fisika tahun 1977 untuk mendirikan sebuah teleskop raksasa diserta dengan stasiun luar angkasa sebagai tempat teleskop. Stasiun ini kemudian dijaga agar tetap bergerak pada orbit bumi. Pembangunan kemudian dilakukan pada tahun yang sama setelah dana awal terkumpul. Kosntruksi lengkap dari telskop Hubble baru berhasil dilakukan pada tahun 1985 kemudian dikirim ke luar angkasa pada tanggal 24 April 1990.

4 Tahun lebih lama dari rencana awal pengorbitan Hubble yakni tahun 1986. Penundaan ini tidak lain disebabkan oleh kecelakaan pesawat Chalengger. Beberapa tahun setelah dioperasikan, Hubble akhirnya berhasil mengirim gambar ke Bumi namun hasil yang ditunjukkan adalah gambar buram.

Nasa kemudian menemukan penyebab buramnya gambar tersebut disebabkan oleh pergeseran Lensa Utama sejauh 1/50 ketebalan rambut atau sekitar 0,02 mm. NASA baru dapat mengirim Astronot untuk melakukan perbaikan dan menambahkan beberapa bagian untuk memperbaiki kesalahan tersebut pada bulan Desember 1993.

Ukuran Teleskop Hubble

Badan Teleskop: Hubble memiliki panjang sekitar 13,1 meter dengan diameter mencapai 4,27 meter. Total massa seluruh komponen dari Hubbel mencapai 11 Ton. Dengan ukuran ini Hubble memiliki ukuran hampir sama dengan Bus.

Lensa : Lensa utama pada Hubble memiliki jari jari kelengkungan sebsar 1,2 meter dengan massa 826 kg. Bahan utama dari lensa adalah kaca silika dengan lapisan Aluminium murni. Aluminium akan berfungsi merefleksikan cahaya. Lapisan Maganesium Flourida diberikan pada lensa untuk mengurangi kerusakan lensa yang diakibatkan oleh sinar Ultraviolet dan proses oksidasi.

Cara Kerja Teleskop Hubbel

Teleskop Hubbel bekerja dengan cara menangkap gambar. Gambar kemudian disimpan dalam bentuk kode digital lalu dipancarkan ke bumi melalui sebuah antena dengan kecepatan mengirim 1 Juta bit per detik. Kode digital yang diterima oleh stasiun bumi kemudian diubah menjadi foto dan spektograf yakni sebuah instrumen yang digunakan untuk mencatat spektrum astronomikal.

Hubble mengelilingi Bumi dengan kecepatan 5 mil per deti, dengan kecepatan ini, Hubble akan menempuh 150 juta mil dalam setahun atau setara dengan 241 juta kilometer. Hubble dikendalikan melalui bumi dari Goddard Space Fligth Center di Greenbelt.

Hasil pengematan Teleskop Hubble

Hubbel memiliki peran penting dalam perkembangan ilmu astronomi serta kaitannya dalam mengamati perkembangan tentang universe dan berbagai benda-benda yang ada diangkasa seperti bintang, galaksi dan juga black hole. Salah satu penemuan penting dari Hubble adalah Eris yang merupakan sebuah planet katai dengan satu buah satelit Dysnomia. Penemuan ini menjadi dasar keluarnya Planet Pluto dalam sistem tata surya.

Selain dari benda-benda yang ada di dalam tata surya, Hubbel juga mengamati kejadian-kejadian luar angkasa yang tidak dapat diamati dari bumi seperti Supernova, proses lahirnya bintang dan tabrakan bintang. Penemuan memberikan dukungan kepada para ilmuwan bahwa Matahari yang kelihatannya memiliki sinaar abadi suatu saat akan mengalami sekarat dan mati.

June 13, 2017