Instrumen Optik

Kamera dan Proyektor

1.  Kamera

Kamera adalah salah satu alat yang digunakan manusia untuk merekam suatu kejadian atau peristiwa dalam kehidupan sehari-hari. Terdapat berbagai jenis kamera yang memiliki kelebihan masing-masing. Kamera video dipakai dalam pengambilan gambar untuk siaran televisi atau pembuatan film. Kamera elektronik (autofokus) lebih mudah dipakai karena tanpa pengaturan lensa. Dewasa ini sudah ada kamera digital yang data gambarnya tidak perlu melalui proses pencetakan melainkan dapat dilihat atau diolah melalui komputer.

Pada awalnya kamera dirancang oleh Mande Daguerre yaitu seorang seniman dari prancis. Dia merancang “diograma” yang merupakan barisan lukisan yang dipertunjukan dengan bantuan efek cahaya, yang sekarang disebut kamera. Tingkat pertama perancangan kamera yang dilakukannya tidak berhasil. Kemudian ia bertemu dengan Joseph Nicephore dan menjelang tahun 1873 dia berhasil mengembangkan sistem praktis fotografi yang disebutnya “daguerreotype” yang sudah dipakai pada saat itu. Sistem kamera daguerre tersebut kemudian dikembangkan oleh penyempurna selanjutnya sehingga kamera yang digunakan di jaman sekarang sudah begitu canggih dan modern.

Komponen Kamera

Bagian-bagian penting dari kamera dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Keterangan :

a. Lensa cembung (elements of lens) yaitu bagian kamera yang berfungsi untuk membentuk bayangan dari benda yang difoto.

b. Diafragma yang dikontrol celah (Aperture-controldiaphragm) yaitu bagian kamera yang berfungsi untuk membuat sebuah celah atau lubang yang dapat diatur luasnya.

c. Penutup (shutter) yaitu bagian kamera yang berfungsi sebagai jalan cahaya yang menuju ke pelat film.

d. Bayangan nyata (real image) merupakan bayangan yang dihasilkan yang bersifat nyata dan terbalik menumbuk film.

e. Film yang dibukakan (CCD array) yaitu bagian kamera yang berfungsi sebagai perekam bayangan.

Sistem Kerja Kamera

Proses kerja kamera diawali dengan seberkas cahaya masuk dari benda luar dalam bumi pandangan yang difokuskan oleh lensa cembung ke dalam bidang film. Dalam proses pemfokusan, lensa itu digerakan lebih dekat ke film untuk sebuah benda yang jauh dan lensa itu digerakan lebih jauh dari film untuk sebuah benda yang dekat. Ini berarti pemfokusan pada kamera dilakukan dengan mengubah – ngubah jarak bayangan sesuai dengan jarak benda yang difoto. Hal tersebut dilakukan dengan cara memutarkan lensa dalam sebuah bantalan yang bergalur. Pengaplikasiannya dapat menggunakan persamaan fokus biasa yaitu

1/𝑓=1/𝑠+1/𝑠’

Dengan :

f = fokus lensa

s = jarak benda

s’ = jarak bayangan.

Untuk menentukan panjang fokus suatu lensa kamera bergantung pada ukuran film dan sudut pandang yang diinginkan. perhatikan ketiga gambar ini. Ketiga gambar diatas diambil oleh sebuah kamera pada film dengan posisi yang sama tetapi dengan lensa lensa yang berbeda.

-    Pada gambar a, kamera menggunakan lensa yang memiliki panjang fokus kecil (28mm) sehingga memberikan bayangan yang kecil karena sudut pandang yang diberikannya lebar.

-    Pada gambar c, kamera menggunakan Lensa yang memiliki panjang fokus panjang (300mm) sehingga lensa itu akan memberikan sudut pandang kecil dan bayangan benda menjadi besar dari posisi benda yang jauh. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar panjang fokus yang digunakan maka sudut pandangnya akan semakin kecil sehingga menghasilkan bayangan yang lebar dan tingginya lebih besar dari obyek sebenarnya. Hal ini berarti tedapat perbesaran yang telah dijelaskan dalam bab sebelumnya yang mengemukakan bahwa rasio dan tinggi bayangan y’ terhadap y sama dengan nilai mutlak dari rasio jarak bayangan s’ terhadap jarak benda. Perbesaran nya didefinisikan sebagai berikut.

Kamera dengan lensa yang memiliki panjang fokus yang panjang disebut lensa telefoto, misalnya dengan panjang fokus 200mm akan memberikan pembesaran kira-kira 4 kali lensa biasa yang memiliki panjang fokus 50mm. sedangkan kamera yang memiliki lensa yang dapat menutup film kira-kira sama dengan bumi pandangan normal disebut lensa normal. Serta kamera yang memiliki lensa dengan panjang fokus lebih pendek dinamakan lensa sudut lebar.

Pada gambar di atas menggunakan ukuran film 35mm, ukuran film yang lebih besar akan menambah sudut pandang kamera tersebut. Untuk jenis film tertentu terdapat jumlah optimum cahaya yang dapat memberikan kekontrasan yang baik. Jumlah cahaya untuk memberikan kontras biasanya dikaitkan dengan kecepatan film yang dinilai dengan bilangan ASA. Semakin tinggi bilangan ASA nya maka semakin cepat film tersebut dan semakin sedikit jumlah cahaya yang dibutuhkan. Kamera dengan film berkecepatan tinggi biasanya terjadi penurunan mutu gambar, karena untuk di luar ruangan memiliki cahaya yang banyak sehingga lebih bagus kualitasnya jika menggunakan film berkecepatan yang lebih rendah asal kecepatan penutup shuter dibatasi.

Penutup shuter adalah bagian kamera yang berfungsi untuk mengontrol jumlah cahaya yang mengenai film, hal tersebut dilakukan agar film dapat merekam bayangan dengan sempurna. Penutup shuter itu digunakan dalam mengatur besarnya energi cahaya per satuan luas yang mencapai film, Biasanya memberikan kecepatan 1 detik atau beberapa untuk fotografi cahaya redup dan sampai 1/1000 detik untuk fotografi yang dengan cahaya tinggi.

Jumlah cahaya yang menapai film tersebut sebanding dengan luas yang dilihat oleh lensa kamera dan sebanding dengan luas efektif dari lensa tersebut. ukuran luas yang dilihat tersebut yaitu sebanding dengan 1/f2 dan luas efektif lensa tersebut dikontrol dengan bantuan sebuah celah lensa yang dapat diatur (diafragma dengan diameter D). maka luas efektif dari lensa itu adalah D2, sehingga jumlah cahaya yang mencapai film sebanding dengan D2/f2. dari sini terdapat hubungan antara panjang fokus dengan diameter bukaan yang dinyatakan dalam f/D oleh fotografer yang merupakan kemampuan cahaya dari sebuah lensa. Bilangan f/D tersebut disebut dengan bilangan-f. sehingga didefinisikan bahwa

Diameter bukaan sebuah celah lensa dapat berubah-ubah, celah yang dapat diatur biasanya mempunyai skala yang ditandai dengan bilangan-bilangan yang berurutan. Penambahan √2 akan menambah bilangan-f sebesar 1/√2 dan menambah intensitas di film tersebut oleh sebuah faktor sebesar 2, jadi seringkali celah yang diatur ini dinamakan perhentian –f (f-stop). Biasanya ditandai dengan f/1, f/1,4 , f/2 , f/2,8 , f/4 , f/5,6 , f/8 , f/11 ,f/16 , f/22. Dalam fotografi biasanya menggunakan lensa yang diameternya kecil, karena lensa yang berdiameter besar (bilangan f-kecil) sangat mahal karena biaya untuk mengurangi abrasinya juga mahal.

2.  Proyektor

Fungsi dan Komponen Proyektor

Proyektor adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan suatu bayangan yang lebih besar dari objek aslinya pada layar. Objek tersebut berupa gambar dan tulisan. Bagian-bagian dari proyektor yakni cermin cekung, lensa cembung, lensa plankonveks, dan lensa proyektor lampu.

Penjelasan mengenai bagian – bagian proyektor sebagai berikut:

a. Lampu proyektor merupakan bagian utama. Lampu itu sangat kuat memancarkan cahaya.

b. Film adalah rekaman bayangan yang akan diproyeksikan

c. Cermin cekung, ditempatkan disebelah lampu berfungsi untuk mengumpulkan cahaya agar daya pancar sinar proyektor lebih kuat terkumpul pada slide.

d. Lensa kondensor, ditempatkan antara lampu dan film berfungsi untuk mengarahkan cahaya dari sumber agar memasuki lensa proyeksi

e. Lensa proyeksi, ditempatkan paling luar dan menuju layar proyeksi. Lensa proyeksi merupakan lensa cembung yang berfungsi sebagai pembalik untuk memperoleh bayangan pada layar dari slide yang dipasang terbalik.

f. Slide adalah benda yang diproyeksikan

Sistem Kerja Proyektor

Proses kerja proyektor diawali dengan cahaya yang masuk dari sumber cahaya melewati film. Sumber cahaya tersebut berasal dari bola lampu pijar pada proyektor. Cahaya yang masuk melewati film itu dhkan oleh lensa kondensor sehingga kebanyakan cahaya itu memasuki lensa proyeksi. Kemudian cahaya itu juga dikumpulkan oleh cermin cekung dan dipantulkan pada lensa proyeksi lebih kuat, Kemudian lensa proyeksi akan mengumpulkan cahaya pada layar untuk membentuk bayangan tajam, bayangan yang dibentuk adalah nyata, terbalik dan diperbesar dari film pada layar. lensa kondensor yang. Proyeksi ukuran bayangan yang dibentuk pada layar ditentukan oleh posisi dan pemfokusan dari lensa proyeksi tersebut.

Proyektor dibedakan menjadi dua, yaitu Diaskop dan Episkop. Diaskop adalah alat untuk memproyeksikan bayangan nyata dari sebuah gambar diapositif. Sedangkan Episkop adalah proyektor untuk memproyeksikan gambar-gambar tidak tembus cahaya. dengan sifat bayangan tegak diperbesar. Episkop biasanya digunakan oleh seniman lukis untuk mereproduksikan lukisan, misalnya untuk membuat gambar pada billboard atau papan reklame. Gambar yang akan diproyeksikan, misalnya sebuah foto diletakkan di meja objek, kemudian seberkas cahaya yang berasal dari dua buah lampu L1 dan L2 dipantulkan oleh gambar itu. Seterusnya, cahaya tersebut ditangkap dan dipantulkan oleh cermin datar ke lensa proyektor. akhirnya, terbentuk bayangan sejati dan diperbesar pada layar.

Salah satu bagian dari diaskop adalah proyektor OHP. Proyektor OHP biasanya digunakan dalam ruang kelas untuk menghasilkan bayangan tegak berdiri pada sebuah layar proyeksi. Prinsip kerjanya sama dengan proyektor biasa akan tetapi setelah cahaya meninggalkan lensa proyeksi terdapat cermin datar miring yang memantulkan dan membalikan bayangan yang terbalik sehingga menjadi tegak pada layar. Pada OHP cahaya dari lampu itu diarahkan juga oleh potongan plastic jernih yang tembus cahaya(biasanya lensa Fresnel) menuju lensa proyeksi.

Cotoh soal :

1.   Panjang fokus lensa dari sebuah kamera adalah 52mm seberapa jauhkah lensa harus digerakan untuk mengubah pemfokusan pada benda yang jauhnya 100m jaraknya dari kamera?

Penyelesaian :

2.   Sebuah lensa telefoto dengan ukuran film 35 dan panjang fokus sebesar 200mm dengan jangkauan f-stop f/5,6 sampai f/22 maka berapakan diameter celah yang bersangkutan dan intensitas dari bayangan film?

Penyelesaian :

3.   Dengan sbuah slide proyektor berukuran 6cm 𝑥 8 cm, seseorang ingin mendapatkan bayangan berukuran 3 𝑥 4 m. Tentukan fokus lensa proyeksi yang harus dipakai. Jarak layar dari lensa proyeksi adalah 25 cm.

Penyelesaian :

Sumber : UIN Sunan Gunung Jati Bandung