PRAKTIKAL 4: MIKROSKOP DAN TELESKOP

Tajuk Mikroskop dan teleskop

Objektif Untuk mengenalpasti keperluan dan keadaan yang perlu

untuk meningkatkan kuasa pembesaran bagi teleskop

astronomi dan mikroskop kompaun.

Pernyataan

Masalah

Bagaimanakah mikroskop dan teleskop yang terbaik dapat

dicipta?

Pengenalan Suatu objek dapat dilihat oleh seseorang pemerhati apabila imej

yang dihasilkan oleh kanta mata jatuh pada retina. Saiz imej yang

dilihat berkadar terus dengan sudut penglihatan. Sudut

penglihatan ialah sudut yang dicakup oleh objek dan imej pada

mata. Mata manusia yang normal adalah terhad bidang

penglihatannya iaitu tidak boleh melihat objek yang terlalu

jauh,dekat ataupun kecil. Oleh itu,alat-alat optik seperti teleskop

dan mikroskop digunakan untuk membesarkan sudut penglihatan.

Jarak terdekat untuk penglihatan jelas manusia ialah 25 cm.

Disebabkan kanta cembung boleh berubah-ubah ciri imejnya,maka

kebanyakan alat-alat optik menggunakan kanta cembung. Untuk

mengkaji alat-alat optik kita mesti mengetahui

kegunaan,struktur,pelarasan normal,rajah sinar,dan ciri imej

terakhir.

Kanta ialah sebarang bahan lutsinar yang mempunyai sekurang-

kurangnya satu permukaan melengkung. Alat-alat optik yang

memainkan peranan penting dalam kehidupan harian ialah

kamera, mikroskop,dan teleskop. Kesemua alat-alat tersebut

mempunyai kanta. Terdapat dua jenis kanta utama iaitu kanta

penumpu dan kanta pencapah. Kanta penumpu pula terbahagi

kepada 3 iaitu kanta dwicembung,kanta plano-cembung dan kanta

meniskus menumpu. Kanta pencapah pula terbahagi kepada 3

iaitu kanta dwicekung,kanta plano-cekung dan kanta meniskus

mencapah.

Kanta penumpu atau kanta cembung mempunyai bahagian tengah

yang lebih tebal daripada bahagian tepi. Sinar-sinar cahaya yang

selari akan menumpu selepas melalui kanta ini.

Manakala bagi kanta pencapah atau kanta dwicekung, bahaguan

tengahnya lebih nipis daripada bahagian tepi. Kanta ini mencapah

sinar-sinar cahaya selari supaya ia seolah-olah berpunca dari satu

titik di belakang kanta.

Rajah 1.1 Kanta penumpu dan pencapah

Sinar-sinar cahaya yang selari dari objek yang berada di infiniti

akan menumpu selepas melalui kanta menumpu. Manakala,sinar-

sinar cahaya yang selari dari objek yang berada di infiniti akan

mencapah melalui kanta pencapah.

Terdapat beberapa istilah optik yang digunakan. Antaranya :

I. Pusat optik

Titik di pusat kanta di mana cahaya melaluinya tanpa

mengalami sebarang pembiasan.

II. Paksi utama

Garis yang dilukis tegak lurus kepada kanta dan melalui

pusat optik.

III. Fokus utama,F

Titik di atas paksi utama di mana cahaya yang selari

dengan paksi utama akan menumpu selepas melalui kanta

penumpu.

IV. Jarak fokus,f

Jarak dari fokus utama ke pusat optik.

V. Jarak objek,u

Jarak dari pusat optik ke objek.

VI. Jarak imej,v

Jarak dari pusat optik ke imej.

VII. Satah fokus

Satah yang berserenjang dengan paksi utama dan melalui

fokus utama.

Kuasa kanta adalah suatu sukatan kemampuan sesuatu kanta

untuk menumpukan atau mencapahkan sinar-sinar cahaya yang

melaluinya. Jarak fokus dihubungi dengan kuasa kanta melalui:

Unit kuasa kanta ialah diopter (D). Kuasa kanta adalah berkadar

songsang dengan karak fokus. Bagi kanta penumpu,kuasa dan

jarak fokusnya adalah bernilai positif. Bagi kanta pencapah,kuasa

dan jarak fokusnya adalah bernilai negatif. Kuasa paduan bagi dua

kanta nipis yang bersentuhan sama dengan jumlah kuasa kedua-

dua kanta.

Ciri-ciri imej yang dibentuk oleh kanta penumpu bergantung

kepada kedudukan objek dari kanta dan jarak fokus kanta itu.

Kedudukan objek dari kanta akan mempengaruhi ciri-ciri imej yang

terbentuk seperti:

a. Kedudukan imej

b. Saiz imej

c. Imej sahih atau imej maya

d. Imej tegak atau songsang

Ciri-ciri imej yang dibentuk oleh kanta pencapah pula adalah tidak

Kuasa (D)= 1/ jarak fokus (m)

Kuasa Kanta Paduan= Kuasa Kanta 1 + Kuasa kanta

2

bergantung kepada jarak objek dan kanta.Imej bagi kanta

pencapah ialah:

a. Maya

b. Tegak

c. Terletak di antara objek dan kanta

d. Mengecil

Persamaan kanta secara formula:

Di mana:

u = jarak objek

v = jarak imej

f = jarak fokus

Persamaan kanta ini adalah bagi kedua-dua kanta penumpu dan

kanta pencapah. Peraturan tanda yang digunakan ialah bagi sahih

adalah positif manakala bagi maya adalah negatif.u dikatakan

negatif jika objek adalah maya, u dikatakan positif jika objek

adalah sahih.v adalah positif jika imejnya adalah sahih,v adalah

negatif jika imejnya adalah maya.

Manakala f adalah positif bagi kanta penumpu,f adalah negatif

bagi kanta pencapah.

Pembesaran linear,

m= tinggi imej

tinggi objek

m= jarak imej

jarak objek

m = v/u

Suatu objek dapat dilihat bila imej yang terbentuk oleh kanta mata

jatuh pada retina. Saiz imej yang terbentuk bergantung kepada

saiz sudut penglihatan. Mata yang normal mempunyai satu had

1/u + 1/v = 1/f

penglihatan iaitu tidak boleh melihat objek yang terlalu jauh. Dekat

atau kecil.

Teleskop dan mikroskop dapat memperluaskan bidang

penglihatan dengan menambahkan sudut penglihatan mata

( menghasilkan imej maya yang besar).

Rajah 1.2 Teleskop astronomi

Teleskop terdiri daripada dua kanta penumpu iaitu kanta objektif

dan kanta mata. Kanta objektif terletak dibahagian depan objek

sementara kanta mata di bahagian belakang kanta objektif. Kanta

objektif adalah kanta yang berjarak fokus panjang, sementara

kanta mata adalah kanta berjarak fokus pendek ( f0 >fm).

Sinar cahaya yang selari dari objek di infiniti difokuskan oleh kanta

objektif. Imej I yang dibentuk adalah:

a. Sahih

b. Tertonggeng

c. Mengecil

Imej I juga terletak pada titik fokus kanta mata dan bertindak

sebagai objek bagi kanta mata. Oleh sebab imej I terletak pada

titik fokus kanan mata, imej akhir yang terbentuk adalah bersifat:

a. Maya

b. Tersongsang

c. Membesar

d. Berada di infiniti

Pembesaran yang dihasilkan oleh teleskop boleh dihitung dengan

menggunakan rumus:

daripada

Pembesaran yang tinggi dapat diperolehi dengan menambahkan

kuasa kanta mata dan merendahkan kuasa kanta objektif. Jumlah

jarak di antara kanta objektif dan kanta mata adalah sama dengan

(f0+fe). Imej akan kelihatan lebih terang sekiranya diameter kanta

objektif dibesarkan kerana lebih banyak cahaya akan dibenarkan

masuk ke dalam teleskop.

Mikroskop Majmuk

Kuasa yang terletak di depan objek ialah kanta objektif sementara

kanta yang terletak di belakang kanta objektif ialah kanta mata.

Jarak fokus kanta mata yang digunakan dalam mikroskop adalah

lebih panjang daripada jarak fokus kanta objektif ( fm>fo).

Objek yang hendak dikaji diletakkan di depan kanta objek di antara

Fo dan 2F0.

Sekarang imej II bertindak sebagai objek kepada kanta mata.

Kedudukan kanta mata diubahsuai supaya imej II berada pada

jarak yang kurang daripada jarak fokusnya.

Oleh sebab imej II, berada pada jarak kurang daripada jarak fokus

kanta mata,ciri-ciri imej terakhir yang terbentuk ialah:

a. Maya

b. Tertonggeng

c. Lebih besar dari objek

Pembesaran

= (Kuasa kanta mata/Kuasa kanta objektif)

= Jarak fokus kanta objektif ,f0/jarak fokus kanta mata,fm

Jumlah jarak diantara kanta objektif dan kanta mata adalah lebih

daripada (f0+fm). Mikroskop membesarkan satu objek dengan

membesarkan sudut penglihatan pada mata pemerhati ( ðm/ð0).

Hipotesis Aktiviti 1:

Semakin tinggi jarak fokus kanta objektif,semakin meningkat

magnifikasi.

Aktiviti 2:

Semakin meningkat kekuatan jarak objektif, semakin tinggi daya

pembesaran.

Pemboleh ubah Dimanipulasi : jarak fokus kanta objektif / Kekuatan jarak objektif

Bergerak balas:Daya pembesaran yang dihasilkan

Dimalarkan : Jenis kanta mata, jenis kanta objektif

Bahan / Radas Bahan / radas :

Batang pelekap

Plastisin

Pemegang kanta

Kanta cembung (+2.5D,+7D,+14D,+20D).

Prosedur Aktiviti 1: Membina teleskop astronomi mudah

1. Sebuah kanta cembung didirikan secara mencancang di

atas seketul plastisin.

2. Satu skrin diletakkan dibelakang kanta.

3. Satu objek jauh seperti kerusi,pokok atau meja digunakan

sebagai objek jauh.

4. Jarak fokus kanta,f dianggar dan direkodkan.

5. Objek diletakkan supaya jarak objek u>2f.

6. Skrin digerakkan ke hadapan dan ke belakang sehingga

imej yang tajam terbentuk pada skrin.

Aktiviti 2: Membina mikroskop kompaun

1. Sebuah kanta cembung didirikan secara mencancang di

atas seketul plastisin.

2. Satu skrin diletakkan dibelakang kanta.

3. Satu objek jauh seperti kerusi,pokok atau meja digunakan

sebagai objek jauh.

4. Jarak fokus kanta,f dianggar dan direkodkan.

5. Objek diletakkan supaya jarak objek u>2f.

6. Skrin digerakkan ke hadapan dan ke belakang sehingga

imej yang tajam terbentuk pada skrin.

Keputusan Aktiviti 1

Untuk meningkatkan magnifikasi,kita boleh meningkatkan jarak

fokus kanta objektif. Oleh itu,m=fo/fe

Alat Jarak kanta mata Jarak kanta objek

Teleskop Pendek Panjang

Ujian Jarak kanta

objektif (cm)

Jarak mata

dari kanta

objektif (cm)

Kuasa

pembesaran

(magnifikasi)

1 14.28 5 2.86 D

2 40 5 20 D

Aktiviti 2

Untuk meningkatkan daya pembesaran,kita boleh meningkatkan

kekuatan jarak objektif.

Alat Jarak kanta mata Jarak kanta objek

Mikroskop Panjang Pendek

Ujian Magnifikasi

lensa objektif

Magnifikasi

lensa mata

Kuasa

magnifikasi

1 +14D +2.5D 8x magnifikasi

2 +20D +2.5D 5.6x

magnifikasi

Perbincangan Sebuah teleskop astronomi digunakan untuk melihat objek

yang sangat jauh seperti planet dan bintang-bintang. Ia

terdiri dari dua kanta cembung iaitu objektif kepada jarak

fokal fo dan kanta mata dari fe jarak fokal (lebih pendek dari

f0).

Tujuannya mengumpul sinar lampu selari dari sebuah objek

yang jauh untuk membentuk imej,yang nyata,terbalik dan

tertumpu pada titik fokus.

Imej dibentuk pada objek atau kanta mata. Kanta mata

bertindak sebagai kaca pembesar dan disesuaikan untuk

menghasilkan gambar akhir yang adalah maya,terbalik dan

diperbesar.

Pembesar,M dari sebuah teleskop astronomi ditunjukkan

dalam,

M=Tinggi imej/tinggi objek

M=Jarak fokal kanta objektif/jarak fokal kanta mata

Jarak antara dua kanta atau panjang teleskop adalah

L=(fo + fe)

Sebuah mikroskop kompaun digunakan untuk melihat dan

memeriksa objek yang sangat kecil seperti bakteria. Ia

terdiri dari dua kanta cembung yang mempunyai jarak fokal

yang pendek, yang mana objektif atau jarak fokal, fo dan

kanta mata jarak fokal,fe (lebih panjang daripada fo).

Objek diletakkan pada jarak, u iaitu lebih besar daripada fo

untuk tujuan membentuk sebuah gambar yang

nyata,terbalik dan diperbesar. Pembesaran,M mikroskop

kompaun ditunjukkan dalam,

M=ketinggian imej/ketinggian objek

Dalam pembesaran umum,M dari mikroskop kompaun

boleh dikira dari formula,

F=m0 x me

Dimana,

mo=magnifikasi objektif

me=magnifikasi kanta mata

Langkah

berjaga-jaga

1. Pelajar perlu berhati-hati sewaktu mengendalikan kanta

mata dan kanta objektif bagi mengelakkannya jatuh dan

pecah.

2. Pelajar hendaklah memastikan bahawa lampu ditutup bagi

mendapatkan titik yang terbaik.

3. Sebelum melakukan eksperimen, pelajar perlu memahami

konsep kanta dan optik dengan baik agar dapat

menjalankan eksperimen dengan baik.

Kesimpulan Meningkatkan daya pembesaran kedua teleskop astronomi

dan mikroskop kompaun adalah sangat perlu demi

keberkesanan kedua-dua alat. Untuk mikroskop

kompaun,adalah sangat sesuai untuk menggunakan dua

kanta cembung dengan kekuatan pembesaran tinggi.

Manakala untuk teleskop astronomi sangat sesuai untuk

menggunakan dua kanta cembung,satu dengan kekuatan

pembesaran tinggi dan satu dengan kuasa pembesaran

rendah.

Soalan 1. Nyatakan fungsi kanta objektif dan kanta mata yang

terdapat pada teleskop asronomi.

Kanta objektif menumpukan sinar cahaya yang jauh lalu

membentuk imej yang nyata, songsang dan mengecil di titik

fokus kanta mata

Manakala kanta mata pula membesarkan imej kanta objektif

itu.Ciri imej terakhir ialah infiniti, maya, songsang dan lebih

besar dari objek.

2. Bagaimanakah anda dapat menambah kuasa pembesaran

bagi kedua-dua teleskop astronomi dan teleskop kompaun?

Pembesaran sesebuah teleskop adalah sama dengan fo/fm.

Untuk menambahkan pembesaran sebuah teleskop

biasanya fo ditambah dan diameter kanta objek ditambah

supaya lebih banyak cahaya yang masuk dan dengan itu

imej kelihatan lebih terang.

3. Apakah langkah berjaga-jaga yang perlu diambil semasa

menjalankan projek di atas? Mengapa ?

Sewaktu menjalankan eksperimen ini, pelajar perlu

meastikan bahawa tiada pencahayaan luar . Ini penting bagi

mendapatkan titik fokus yang terbaik.

Rujukan

Choong, C. F. (2009). Longman Pre-U Tect STPM Physics

Volume 1. Selangor Darul Ehsan : Pearson Longman .

Choong, C. F. (2010). Longman pre-U Text STPM Physics Volume

2. Selangor Darul Ehsan : Pearson Longman .

Kah, T. O Lim Ching Chai, C. S. (2010). Xpress Pro Physics SPM .

Petaling Jaya : Sasbadi Sdn Bhd.

Yap Eng Keat, K. G. (2008). Logman Essential Physics Form 5

Bilingual text . Kuala Lumpur : Pearson Longman .

Yap Eng Keat, K. G. (2008 ). Longman Essential Physics Form 4

Bilingual text . selangor daruh Ehsan : Pearson Longman .

Yoon, H. H. (2005). Pre-U text Organic Chemistry . Selangor :

pearson Longman .

(n.d.). Retrieved 01 30, 2012, from cikgunaza

sains123.blogspot.com/...fizik

(n.d.). Retrieved 01 30, 2012, from

fs.um.edu.my/documents/bp/fizik_bm10.pdf