Jadi bagaimana cara kerja teropong?
Dalam panduan komprehensif ini, saya akan membahas ilmu di balik bagaimana optik dalam teropong mampu mengumpulkan cahaya dan kemudian menyajikan gambar yang diperbesar dari pemandangan di depan Anda. Dalam artikel mendatang, saya juga berencana untuk membahas mekanisme utama di balik cara kerja mekanisme fokus dan eye-cup serta berbagai pilihan yang tersedia.
Dengan cara ini, saya yakin bahwa pada akhirnya Anda akan memahami cara kerja teropong dan dengan demikian akan lebih siap ketika memilih instrumen yang tepat untuk kebutuhan Anda dan kemudian setelah alat itu tiba, Anda akan dapat mengaturnya dengan benar dan menggunakannya sehingga Anda mendapatkan hasil maksimal dari penggunaannya. Mari kita mulai:
Dua Teleskop
Dalam bentuknya yang paling sederhana, satu set teropong pada dasarnya terdiri dari dua teleskop yang diletakkan berdampingan. Jadi untuk memulai dan membuat semuanya sedikit lebih sederhana, mari kita potong teropong kita menjadi dua dan pelajari terlebih dahulu cara kerja teleskop, lalu kita akan menyatukannya kembali di akhir:
Lensa, Cahaya & Pembiasan
Pada dasarnya cara kerja teropong dan memperbesar pandangan adalah dengan menggunakan lensa yang menyebabkan cahaya melakukan sesuatu yang dikenal sebagai pembiasan:
Melalui ruang hampa, cahaya bergerak dalam garis lurus, tetapi saat melewati material yang berbeda, kecepatannya berubah.
Jadi, saat cahaya melewati medium tebal seperti kaca atau air, kecepatannya melambat. Hal ini umumnya menyebabkan gelombang cahaya tertekuk dan pembelokan cahaya inilah yang disebut pembiasan. Pembiasan cahaya adalah yang menyebabkan sedotan tampak seperti tertekuk saat berada di dalam segelas air. Pembiasan cahaya juga memiliki banyak manfaat dan merupakan kunci untuk memperbesar apa yang Anda lihat.
Lensa
Daripada sekadar menggunakan lembaran datar atau balok kaca sederhana, instrumen seperti teleskop, teropong, dan bahkan kacamata baca menggunakan lensa kaca berbentuk khusus yang sering kali terbuat dari sejumlah elemen lensa individual yang lebih mampu mengendalikan pembelokan gelombang cahaya.
Lensa objektif
(yang paling dekat dengan objek yang Anda lihat) pada teropong berbentuk cembung, yang berarti bagian tengahnya lebih tebal daripada bagian luarnya. Dikenal sebagai lensa konvergen, lensa ini menangkap cahaya dari objek yang jauh dan kemudian melalui pembiasan, menyebabkan cahaya membelok dan menyatu (konvergen) saat melewati kaca. Gelombang cahaya kemudian terfokus pada suatu titik di belakang lensa.
Lensa okuler
lalu mengambil cahaya terfokus ini dan memperbesarnya, lalu meneruskannya ke mata Anda.
Pembesaran
Pertama-tama cahaya bergerak dari subjek dan bayangan nyataAdihasilkan oleh lensa objektif. Gambar ini kemudian diperbesar oleh lensa okuler dan dilihat sebagai bayangan maya.BHasilnya adalah objek yang diperbesar tampak seolah-olah berada di depan Anda dan lebih dekat daripada subjeknya.
6x, 7x, 8, 10x, atau lebih.
Jumlah perbesaran gambar ditentukan oleh rasio panjang fokus lensa objektif dibagi dengan panjang fokus lensa okuler.
Jadi faktor pembesaran 8, misalnya, akan menghasilkan bayangan maya yang tampak 8 kali lebih besar dari subjeknya.
Seberapa besar pembesaran yang Anda butuhkan bergantung pada tujuan penggunaan dan sering kali keliru jika berasumsi bahwa semakin tinggi daya, semakin baik teropong karena pembesaran yang lebih tinggi juga membawa banyak kerugian. Untuk informasi lebih lanjut, lihat artikel ini: Pembesaran, Stabilitas, Bidang Pandang & Kecerahan
Seperti yang dapat Anda lihat pada diagram di atas, bayangan virtual terbalik. Di bawah ini kita akan melihat mengapa hal ini terjadi dan bagaimana cara memperbaikinya:
Gambar Terbalik
Ini hebat dan ceritanya dapat berakhir di sini jika Anda hanya membuat teleskop untuk keperluan seperti astronomi.
Sebenarnya, Anda dapat dengan mudah membuat teleskop sederhana dengan mengambil dua lensa dan memisahkannya dengan tabung tertutup. Memang, begitulah cara teleskop pertama kali dibuat.
Namun, yang akan Anda perhatikan saat melihatnya adalah bahwa gambar yang Anda lihat akan terbalik dan terpantul. Hal ini karena lensa cembung menyebabkan cahaya saling bersilangan saat bertemu.
Sebenarnya Anda dapat dengan mudah menunjukkan hal ini jika Anda memegang kaca pembesar sejauh lengan dan melihat beberapa objek yang jauh melaluinya. Anda akan melihat bahwa gambar akan terbalik dan terpantul terbalik.
Untuk mengamati bintang-bintang yang jauh, hal ini sebenarnya bukan masalah dan memang banyak teleskop astronomi menghasilkan gambar yang tidak terkoreksi, tetapi untuk penggunaan di bumi, hal ini menjadi masalah. Untungnya ada beberapa solusi:
Koreksi Gambar
Untuk teropong dan sebagian besar teleskop terestrial (lingkup pengamatan), ada dua cara utama untuk melakukan hal ini, dengan menggunakan lensa cekung sebagai lensa okuler atau prisma pembentuk gambar:
Optik Galilea
Digunakan dalam teleskop yang ditemukan Galileo Galilei pada abad ke-17, Optik Galilea menggunakan lensa objektif cembung dengan cara normal, tetapi mengubahnya menjadi sistem lensa cekung untuk lensa okuler.
Dikenal juga sebagai lensa divergen, lensa cekung membuat sinar cahaya menyebar (divergen). Jadi, jika diposisikan pada jarak yang tepat dari lensa objektif cembung, lensa ini dapat mencegah cahaya saling bersilangan dan dengan demikian menghentikan bayangan menjadi terbalik.
Berbiaya rendah dan mudah dibuat, sistem ini masih digunakan pada Teropong Opera & Teater hingga hari ini.
Namun sisi buruknya adalah sulit memperoleh perbesaran tinggi, Anda memperoleh bidang pandang cukup sempit dan Anda memperoleh tingkat keburaman gambar yang tinggi di tepi gambar.
Karena alasan-alasan inilah sistem prisma dianggap sebagai alternatif yang lebih baik untuk sebagian besar penggunaan:
Optik Keplerian dengan Prisma
Tidak seperti Optik Galileo yang menggunakan lensa cekung pada lensa okuler, sistem optik Keplerian menggunakan lensa cembung untuk lensa objektif maupun lensa okuler dan secara umum dianggap sebagai penyempurnaan desain Galileo.
Namun gambar tersebut masih perlu diperbaiki dan ini dicapai dengan menggunakan prisma:
Perbaiki Gambar Terbalik
Berfungsi seperti cermin, sebagian besar teropong modern menggunakan prisma tegak yang memantulkan cahaya dan dengan demikian mengubah orientasi, mengoreksi gambar.
Sementara cermin standar sangat cocok untuk melihat diri Anda sendiri di pagi hari, dalam teropong tidak akan ada gunanya jika cahaya hanya dipantulkan 180 derajat dan kembali ke tempat asalnya karena Anda tidak akan pernah bisa melihat gambarnya.
Prisma Porro
Masalah ini pertama kali dipecahkan dengan menggunakan sepasang prisma Porro. Dinamai menurut penemu Italia Ignazio Porro, sebuah prisma Porro tunggal, seperti cermin juga memantulkan cahaya 180 derajat dan kembali ke arah asalnya, tetapi ia melakukannya sejajar dengan cahaya yang datang dan tidak langsung di sepanjang jalur yang sama.
Jadi ini sangat membantu karena memungkinkan Anda menempatkan dua prisma Porro pada sudut siku-siku satu sama lain, yang berarti Anda dapat memantulkan cahaya sehingga tidak hanya mengarahkan ulang gambar terbalik tetapi juga secara efektif memungkinkannya untuk terus berlanjut ke arah yang sama dan menuju lensa mata.
Memang, kedua prisma Porro yang ditempatkan tegak lurus inilah yang memberikan bentuk tradisional dan ikonik pada teropong dan itulah sebabnya lensa okulernya lebih berdekatan dibandingkan lensa objektifnya.
Prisma Atap
Selain prisma Porro, ada sejumlah desain lain yang masing-masing memiliki keunggulan uniknya sendiri.
Dua di antaranya, prisma Abbe-Koenig dan prisma Schmidt-Pechan adalah jenis prisma atap yang sekarang umum digunakan dalam teropong.
Dari semua itu, prisma Schmidt-Pechan adalah yang paling umum karena memungkinkan produsen untuk memproduksi teropong yang lebih ringkas dan ramping dengan lensa okuler yang sejajar dengan lensa objektif. Kelemahannya adalah bahwa teropong ini memerlukan sejumlah lapisan khusus untuk mencapai refleksi internal total dan menghilangkan fenomena yang dikenal sebagai pergeseran fase.
Mengapa Teropong Lebih Pendek dari Teleskop
Manfaat kedua dari penggunaan prisma adalah karena cahaya dibalik dua kali saat melewati prisma dan kembali pada dirinya sendiri, jarak yang ditempuhnya di ruang tersebut meningkat.
Oleh karena itu, panjang keseluruhan teropong dapat diperpendek karena jarak yang diperlukan antara lensa objektif dan lensa okuler juga berkurang. Inilah sebabnya mengapa teropong lebih pendek daripada teleskop refraksi dengan perbesaran yang sama karena tidak memiliki prisma.