Mikroskop — Fisika Kelas 11–12

Setelah ini kamu bisa menghitung perbesaran total mikroskop dua lensa sebagai hasil kali perbesaran objektif dan okuler.

Sel tetap darahmu sebesar titik di ujung pen — tidak terlihat mata telanjang. Tapi letakkan preparat itu di meja mikroskop, dan miliaran sel darah merah berbentuk cakram seketika tampak jelas. Rahasianya bukan satu lensa yang sangat kuat, melainkan dua lensa yang bekerja bertingkat: objektif memperbesar sedikit lalu okuler memperbesar lagi. Coba lihat sendiri di bawah.

Seret benda pada lensa objektif — bayangan nyatanya menjadi benda bagi lensa okuler — dan amati perbesaran totalnya.

Mikroskop = dua lensa bertingkat

Mikroskop tersusun atas dua lensa konvergen berjarak fokus pendek yang dipisahkan oleh tabung. Lensa objektif (menghadap benda) menghasilkan bayangan nyata terbalik yang diperbesar. Bayangan itu jatuh di antara kedua lensa, dan menjadi benda bagi lensa okuler (menghadap mata). Lensa okuler lalu bekerja sebagai lup yang memperbesar bayangan tersebut menjadi maya tegak di mata pengamat.

Mikroskop adalah alat optik dua-lensa: lensa objektif membentuk bayangan nyata terbalik diperbesar, lalu lensa okuler (sebagai lup) memperbesar lagi menjadi bayangan akhir maya tegak terhadap benda awal.

Karena dua perbesaran bekerja berurutan, perbesaran total adalah hasil kalinya — itulah inti perhitungan mikroskop.

Lensa objektif: bayangan nyata terbalik diperbesar

Benda diletakkan sedikit di luar titik fokus lensa objektif ( $s_\text{ob} > f_\text{ob}$ , namun sangat dekat). Hasilnya bayangan nyata terbalik yang sangat diperbesar. Bayangan ini jatuh di dekat lensa okuler — sebut saja jaraknya dari lensa okuler adalah $s_\text{ok}$ .

$M_\text{obj} = -\frac{s'_\text{obj}}{s_\text{obj}} \approx -\frac{\Delta}{f_\text{obj}}$

Arti tiap simbol: $M_\text{obj}$ = perbesaran linear objektif, $s'_\text{obj}$ = jarak bayangan objektif dari lensa objektif (cm), $s_\text{obj}$ = jarak benda ke lensa objektif (cm), $\Delta$ = panjang tubus (jarak antara titik fokus bayangan objektif ke lensa okuler, lazim 16–18 cm), $f_\text{obj}$ = jarak fokus objektif (cm).

Lihat bagaimana benda kecil (0,05 cm) yang diletakkan dekat titik fokus objektif menghasilkan bayangan nyata yang jauh lebih besar.

Lensa okuler sebagai lup

Bayangan nyata dari objektif kini berfungsi sebagai benda bagi lensa okuler. Supaya lensa okuler bekerja sebagai lup (bayangan maya tegak), bayangan antara itu harus berada di dalam jarak fokus okuler. Mata lalu melihat bayangan akhir yang maya, tegak terhadap bayangan antara — yang berarti terbalik terhadap benda awal. Itulah sebab gambar di mikroskop selalu terbalik dibanding objek sebenarnya.

$M_\text{ok} = \frac{s_n}{f_\text{ok}} \quad \text{(tak berakomodasi)} \qquad M_\text{ok} = \frac{s_n}{f_\text{ok}} + 1 \quad \text{(akomodasi maksimum)}$

Arti tiap simbol: $M_\text{ok}$ = perbesaran anguler okuler, $s_n$ = titik dekat mata (25 cm), $f_\text{ok}$ = jarak fokus lensa okuler (cm).

Lihat lensa okuler bekerja sebagai lup pada bayangan antara.

Perbesaran total = hasil kali kedua lensa

Karena bayangan dari objektif menjadi benda bagi okuler, perbesaran total adalah perkaliannya.

$M_\text{total} = M_\text{obj} \times M_\text{ok} \approx -\frac{\Delta}{f_\text{obj}} \cdot \frac{s_n}{f_\text{ok}}$

Arti tiap simbol: $M_\text{total}$ = perbesaran total mikroskop (tak bersatuan), $\Delta$ = panjang tubus (cm), $f_\text{obj}$ , $f_\text{ok}$ = jarak fokus objektif dan okuler (cm), $s_n$ = titik dekat mata (25 cm). Tanda minus = bayangan akhir terbalik terhadap benda awal.

Contoh mikroskop dengan $f_\text{obj} = 0{,}4$ cm, $f_\text{ok} = 2{,}5$ cm, $\Delta = 16$ cm, $s_n = 25$ cm memberi $M_\text{obj} \approx -40$ , $M_\text{ok} = 10$ (tak berakomodasi), sehingga $M_\text{total} = -400$ kali. Itulah sebab mikroskop gampang mencapai ratusan kali perbesaran. Lihat bagaimana $M_\text{total}$ bergeser saat panjang tubus diubah.

Posisi bayangan antara menentukan apakah okuler bekerja

Syarat mikroskop: bayangan dari objektif harus jatuh di dalam jarak fokus okuler, supaya okuler bekerja sebagai lup. Bila bayangan antara tepat di titik fokus okuler (atau lebih jauh), okuler tidak lagi memperbesar menjadi maya. Inilah sebab panjang tubus dirancang teliti. Lihat posisi bayangan antara $s'_\text{objek}$ terhadap panjang tubus.

Akomodasi vs tak berakomodasi pada okuler

Seperti lup, lensa okuler punya dua mode pemakaian. Saat tak berakomodasi, bayangan akhir di tak hingga dan $M_\text{ok} = s_n/f_\text{ok}$ . Saat akomodasi maksimum, bayangan akhir di titik dekat dan $M_\text{ok} = (s_n/f_\text{ok}) + 1$ . Mikroskop dengan okuler $f_\text{ok} = 2{,}5$ cm memberi $M_\text{ok} = 10$ (tak) atau $11$ (akomodasi) — beda satu kali, sama seperti lup.

Mikroskop masuk cakupan TKA Fisika, elemen gelombang-cahaya (kerangka TKA 045/H/AN/2025). Tiga jebakan paling sering: (1) lupa bahwa perbesaran total adalah hasil kali dua perbesaran, bukan jumlah, (2) salah menempatkan titik dekat $s_n = 25$ cm pada mode akomodasi maksimum (memberi $+1$ ), dan (3) keliru tanda minus — bayangan akhir mikroskop selalu terbalik terhadap benda awal. Tanda minus pada $M_\text{obj}$ menandai pembalikan ini.

Coba dulu di kertas, baru buka.

Soal. Sebuah mikroskop memiliki lensa objektif $f_\text{obj} = 0{,}4$ cm, lensa okuler $f_\text{ok} = 2{,}5$ cm, panjang tubus $\Delta = 16$ cm. Mata berakomodasi maksimum ( $s_n = 25$ cm). Hitung perbesaran totalnya.

$f_\text{obj} = 0{,}4$ cm, $f_\text{ok} = 2{,}5$ cm, $\Delta = 16$ cm, $s_n = 25$ cm, mode akomodasi maksimum.

$M_\text{obj} \approx -\frac{\Delta}{f_\text{obj}} = -\frac{16}{0{,}4} = -40 \ \text{kali}.$ Tanda minus menandai bayangan antara terbalik terhadap benda awal.

$M_\text{ok} = \frac{s_n}{f_\text{ok}} + 1 = \frac{25}{2{,}5} + 1 = 10 + 1 = 11 \ \text{kali}.$

$M_\text{total} = M_\text{obj} \times M_\text{ok} = (-40) \times 11 = -440 \ \text{kali}.$ Jadi bayangan akhir diperbesar 440 kali dan terbalik terhadap benda awal. Tanda minus inilah sebab preparat mikroskop selalu tampak terbalik.

Jebakan: menjumlah perbesaran objektif dan okuler. Yang benar: perbesaran total adalah hasil kali $M_\text{obj} \times M_\text{ok}$ — karena bayangan dari objektif menjadi benda bagi okuler, dua perbesaran bekerja berurutan dan harus dikalikan.

Jebakan: mengabaikan tanda minus. Yang benar: bayangan akhir mikroskop terbalik terhadap benda awal. Tanda minus pada $M_\text{obj}$ menandai pembalikan ini; okuler (sebagai lup) tidak membalik lagi. Itulah sebab preparat mikroskop tampak terbalik.

Jebakan: keliru mode akomodasi pada okuler. Yang benar: tak berakomodasi $M_\text{ok} = s_n/f_\text{ok}$ ; akomodasi maksimum $M_\text{ok} = (s_n/f_\text{ok}) + 1$ . Beda satu kali — baca soal teliti untuk pilih rumus yang tepat.

Mikroskop = dua lensa konvergen: objektif lalu okuler.
Objektif menghasilkan bayangan nyata terbalik diperbesar ( $M_\text{obj} \approx -\Delta/f_\text{obj}$ ).
Okuler bekerja sebagai lup ( $M_\text{ok} = s_n/f_\text{ok}$ atau $+1$ ).
Perbesaran total: $M_\text{total} = M_\text{obj} \times M_\text{ok}$ .
Bayangan akhir maya, terbalik terhadap benda awal.
Panjang tubus $\Delta$ memengaruhi perbesaran secara linier.