CAHAYA & TELESKOP Cahaya sebagai bentuk informasi dari langit • Teleskop sebagai kolektor cahaya •
Kompetensi Dasar: Memahami konsep cahaya sebagai bentuk informasi dari langit dan mengembangkan kemampuan bernalar melalui penafsiran terhadap data dan informasi yang diperoleh dari hasil pengamatan
Bentuk--bentuk Informasi Bentuk
Empat macam bentuk informasi dari segala penjuru alam semesta: Radiasi EM: Gelombang radio – Sinar gamma
Partikel Sinar Kosmik: Elektron, proton, netron, dan inti-inti berat berenergi tinggi Neutrino (dan Antineutrino) Gelombang Gravitasi Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
2
Karakteristik MasingMasing-Masing
Perbedaan antara partikel sinar kosmik dengan radiasi EM dan Gelombang Gravitasi: sinar kosmik bergerak dengan kelajuan mendekati c sinar kosmik memiliki massa diam positif sinar kosmik dibelokkan oleh medan magnet kosmik
Neutrino: memiliki massa diam yang sangat kecil tidak berinteraksi dengan materi yang dilaluinya
Gelombang gravitasi: belum berhasil dideteksi secara langsung diprediksi dari perubahan gerakan orbit bintang ganda dekat kompak Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
3
Bentuk Lainnya Lainnya… … Selain keempat bentuk di atas, bentuk informasi lainnya berupa material padatan dari ruang antarplanet ataupun ruang antarbintang.
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
4
Mengumpulkan Informasi
Pupil sebagai pintu masuk cahaya diafragma pada kamera! Diameter pupil: 2 – 8 mm Pengamatan sebelum era teleskop: navigasi kalender astrologi gerak planet Sistem Kopernikus & Hukum Kepler Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
5
Fungsi Utama Teleskop
Mengumpulkan cahaya & memfokuskannya lebih besar diameter, lebih banyak cahaya yang dapat dikumpulkan
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
6
Fungsi Utama Teleskop Mengumpulkan cahaya & memfokuskannya lebih besar diameter, lebih banyak cahaya yang dapat dikumpulkan Kemampuan teleskop mengumpulkan cahaya Light Gathering Power (LGP)
LGP ∝ Luas _ Penampang Contoh: Berapakah perbandingan LGP teleskop dengan diameter objektif 10 cm terhadap mata saat bukaan pupil maksimum? 2 2 1 Teleskop 4 πdteleskop 100mm = 1 2 = Mata 8mm π d 4 pupil Teleskop = 156, 25 Mata
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
7
Memisahkan sudut yang kecil lebih besar diameter, lebih kuat kemampuan memisahkan sudut (daya resolusi) λ θ(radian) = 1, 22 D 5 λ θ(") = 2, 52 ×10 D
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
8
Menguatkan / memperbesar membuat objek terlihat lebih besar (lebih dekat)
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
9
Ragam Teleskop
Menurut pengumpul cahayanya: Teleskop pembias (refraktor)
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
10
Ragam Sistem Optik Teleskop Pemantul
Teleskop pemantul (reflektor) Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
11
Parameter Optik Teleskop
Perbesaran linear & sudut Hanya ketika melakukan pengamatan dengan cara melihat langsung melalui lensa okuler (eyepiece). h' M= h h h' tan θ = = − p q q ∴M = − p Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
12
d d tan θ0 = , tan θi = F0 Fe tan θi F0 = tan θ0 Fe Untuk _ θ << θi F0 =M = θ0 Fe
Untuk teleskop yang sama dapat diperoleh beragam perbesaran, bergantung pada ukuran panjang fokus lensa okuler yang digunakan. Latihan: Berapakah perbesaran yang dimiliki teleskop Meade 8” (Fo = 2000 mm) ketika menggunakan lensa okuler dengan panjang fokus 20 mm dan 10 mm?
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
13
Batas Perbesaran Teleskop
Perbesaran maksimum yang diizinkan dari kombinasi penggunaan lensa okuler (eyepiece) dengan lensa objektif adalah perbesaran yang masih membuat bayangan/citra benda terlihat dengan jelas. Batas_bawah: D(mm) M≥ .....(pendekatan) 2 Batas_atas: M ≤ 27, 8 D(mm) .....(AturanWhittaker) Berlaku_untuk_teleskop_berdiameter_kecil-menengah. Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
14
Daya resolusi Kriteria Rayleigh: “Dua sumber titik akan terlihat terpisah bila pusat pola difraksi benda titik pertama berimpit dengan minimum pertama pola difraksi benda titik ke dua”
λ θ(radian) = 1, 22 D 5 λ θ(") = 2, 52 ×10 D
θ menyatakan sudut terkecil secara teoritis yang mampu dipisahkan oleh sebuah teleskop. Makin kecil sudut θ, makin kuat daya pisah teleskop yang bersangkutan.
Latihan: Berapakah diameter teleskop yang diperlukan untuk dapat melihat kawah bergaris tengah 2 km di permukaan Bulan bila pengamatan dilakukan pada panjang gelombang visual (λ=5500Å)? Diketahui jarak Bumi–Bulan 384.400 km. Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
15
Medan pandang Merupakan ukuran sudut (angular size) maksimum yang terlihat melalui sistem optik. Secara umum, bila perbesaran meningkat, medan pandang akan berkurang.
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
16
Lensa okuler (eyepiece) memiliki apparent field of view (medan pandang lihat), yaitu sudut maksimum sebagaimana dilihat melalui lensa itu sendiri. Pada praktiknya, dalam sebuah teleskop lensa okuler berpasangan dengan lensa objektif. Ada besaran lain dari lensa okuler yang disebut actual field of view, yang didefinisikan sebagai:
Eyepiece _ actual _ FOV =
Eyepiece _ apparent _ FOV M
Contoh: Diberikan lensa okuler dengan panjang fokus 25 mm dengan apparent FOV 400. Jika digunakan pada teleskop dengan panjang fokus lensa objektif 2000 mm, berapakah actual FOV untuk pengamatan tanpa akomodasi (mata rileks)? M=
Fo 2000mm Apparent _ FOV , ..... Actual _ FOV = = Fe 25mm M
400 M = 80................................. Actual _ FOV = = 0, 50 80 Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
17
Angka banding-f (f-ratio) Merupakan rasio antara panjang fokus lensa/cermin utama terhadap diameternya. Contoh: Sebuah lensa dengan panjang fokus F =1000 mm dan D =100 mm mempunyai angka banding-f =10, yang biasa dituliskan f:10 atau f/10.
Berkenaan dengan angka banding-f ini, dikenal istilah teleskop cepat dan teleskop lambat.
Teleskop cepat: Angka banding-f kecil (< 6) Secara fisik bertabung pendek untuk suatu diameter tertentu Memiliki FOV yang luas (untuk eyepiece yang sama bila dibandingkan dengan teleskop lambat) Baik untuk pengamatan dengan M rendah
Teleskop lambat: Angka banding-f besar (> 8) Secara fisik bertabung panjang untuk suatu diameter tertentu Memiliki FOV yang sempit (untuk eyepiece yang sama bila dibandingkan dengan teleskop cepat) Baik untuk pengamatan dengan M tinggi Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
18
Skala bayangan (SB) Menggambarkan ukuran sudut benda langit dari tiap milimeter citra/bayangannya yang terbentuk di bidang fokus teleskop. 206265 SB("/ mm) = Fo Contoh: Berapa besar sudut yang digambarkan oleh tiap milimeter bayangan yang terbentuk di bidang fokus teleskop berpanjang fokus objektif 2032 mm?
206265 " SB = 2032mm SB = 101, 5 "/ mm
Artinya, setiap mm bayangan yang terbentuk menggambarkan sudut sebesar 101,5” atau 0,030 di langit.
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
19
Untuk benda langit membentang (Bulan, galaksi, nebula), citra yang diperoleh dari potret benda tersebut akan dipusatkan dalam suatu daerah di bidang fokus. Energi cahaya yang dipusatkan untuk tiap satuan luas citra kecerahan bayangan (B). Sumber..cahaya..membentang: 2
D 1 B∝ = F angka .. banding − f o Sumber..cahaya..titik:
2
B ∝ D2
Tidak ada teleskop yang sempurna. Artinya tidak mungkin membentuk citra/bayangan yang sempurna ketajamannya (ada pembatasan oleh difraksi). Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
20
Ambang magnitudo Menyatakan objek teredup yang masih dapat dilihat oleh teleskop yang bersangkutan secara teoritik. Untuk pengamatan langsung dengan mata, ambang magnitudo teleskop dapat didekati dengan hubungan:
D(mm) mlimit =16 + 5log 10
Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010
21
