1. Mata
Mata adalah alat indera yang bisa dipandang
sebagai alat optik.
Bagian-bagian
mata:
a.
Kornea merupakan lapisan
terluar yang keras untuk melindungi bagian-bagian lain dalam mata yang halus
dan lunak. Aqueous humor (cairan) yang terdapat di belakang kornea berfungsi
untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata.
b.
Lensa terbuat dari bahan bening
(optis) yang elastik, merupakan lensa cembung berfungsi membentuk bayangan. Iris
(otot berwarna) membentuk celah lingkaran yang disebut pupil. Pupil berfungsi
mengatur banyak cahaya yang masuk ke dalam mata. Lebar pupil diatur oleh iris,
di tempat gelap pupil membuka lebar agar lebih banyak cahaya yang masuk ke
dalam mata.
c.
Retina (selaput jala)
terdapat di permukaan belakang mata yang berfungi sebagai layar tempat
terbentuknya bayangan benda yang dilihat. Bayangan yang jatuh pada retina
bersifat : nyata, diperkecil dan terbalik. Bintik buta merupakan bagian pada
retina yang tidak peka terhadap cahaya, sehingga bayangan jika jatuh di bagian
ini tidak jelas/kelihatan, sebaliknya pada retina terdapat bintik kuning. Permukaan
retina terdiri dari berjuta-juta sel sensitif, ada yang berbentuk sel batang
berfungsi membedakan kesan hitam/putih dan yang berbentuk sel kerucut berfungsi
membedakan kesan berwarna. Otot siliar (otot lensa mata) berfungsi mengatur
daya akomodasi mata.
Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke
permukaan retina. Oleh sel-sel yang ada di dalam retina, rangsangan cahaya ini
dikirimkan ke otak. Oleh otak diterjemahkan sehingga menjadi kesan melihat.
Syarat kita dapat melihat benda adalah harus ada cayaha. Cahaya dapat berasal langsung
dari sumber cahaya atau berasal dari cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda
yang ada di sekeliling kita. Cahaya masuk menembus kornea, terus melewati lensa
mata, dan akhirnya sampai ke retina. Bayangan benda jatuh tepat di bintik
kuning bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Bayangan itu merupakan
rangsangan atau informasi yang dibawa oleh syaraf penglihatan menuju pusat
syaraf penglihatan di otak. Di
otak, rangsangan ditafsirkan dan barulah kemudian kita mendapat kesan melihat
benda.
Daya
Akomodasi Mata
Perlu diketahui bahwa jarak antara lensa mata dan retina
selalu tetap. Sehingga dalam melihat benda-benda pada jarak tertentu perlu
mengubah kelengkungan lensa mata. Untuk mengubah kelengkungan lensa mata, yang
berarti mengubah jarak titik fokus lensa merupakan tugas otot siliar. Hal ini
dimaksudkan agar bayangan yang dibentuk oleh lensa mata selalu jatuh di retina.
Pada saat mata melihat dekat lensa mata harus lebih cembung (otot-otot siliar
menegang) dan pada saat melihat jauh lensa harus lebih pipih (otot-otot siliar
mengendor). Peristiwa perubahan-perubahan ini disebut daya akomodasi.
Daya akomodasi (daya suai) adalah kemampuan otot siliar
untuk menebalkan atau memipihkan kecembungan lensa mata yang disesuaikan dengan
dekat atau jauhnya jarak benda yang dilihat.
Manusia memiliki dua batas daya akomodasi (jangkauan
penglihatan) yaitu :
1.
titik
dekat mata (punctum proximum) adalah jarak benda terdekat di depan mata yang masih
dapat dilihat dengan jelas. Untuk mata normal (emetropi) titik dekatnya berjarak
10cm s/d 20cm (untuk anak-anak) dan berjarak 20cm s/d 30cm (untuk dewasa).
Titik dekat disebut juga jarak baca normal. Pada waktu berakomodasi maksimum,
oto-otot silliaris atau otot-otot lensa mata bekerja sekuat-kuatnya agar lensa
mata dalam keadaan secembung-cembungnya. Keadaan seperti itu menyebabkan
kelelahan mata. Daya akomodasi maksimum pun terbatas. Semakin dekat benda
dengan mata, semakin kuat lensa mata harus dicembungkan, sampai suatu saat
tidak mampu lagi untuk dicembungkan. Hal itu terjadi apabila bendanya berada di
titik dekat. Apabila bendanya didekatkan lagi melewati batas titik dekat,
penglihatan kita akan semakin kabur.
Kemampuan otot-otot
lensa mata untuk bekerja dipengaruhi usia seseorang. Pada usia anak-anak otot
lensa mata sangat kuat untuk mencembungkan lensa mata. Oleh karena itu, anak-anak mampu melihat benda-benda yang
sangat dekat jaraknya. Pada orang dewasa otot-otot lensa matanya semakin lemah
sehingga jarak punctum proximumnya makin jauh. Pada mata emetrop atau mata normal
anak-anak, jarak punctum proximumnya antara 10 cm sampai 15 cm, sedangkan pada
orang dewasa antara 20 cm sampai 30 cm.
2.
titik
jauh mata (punctum remotum) adalah
jarak benda terjauh di depan mata yang masih dapat dilihat dengan jelas. Untuk
mata normal titik jauhnya adalah “tak terhingga”. Pada waktu lensa mata tidak
berakomodasi (dalam keadaan sepipih-pipihnya), berkas-berkas sinar sejajar
berkumpul di retina. Keadaan ini terjadi jika mata sedanng beristirahat atau
mata melihat benda yang letaknya jauh sekali. Oleh karena itu punctum remotum
mata normal berada di tempat yang jauh tak terhingga.
Cacat
Mata
Berkurangnya daya akomodasi mata seseorang dapat
menyebabkan berkurangnya kemampuan mata untuk melihat benda pada jarak tertentu
dengan jelas. Cacat mata yang disebabkan berkurangnya daya akomodasi, antara
lain rabun jauh, rabun dekat dan rabun dekat dan jauh. Selain tiga jenis itu,
masih ada jenis cacat mata lain yang disebut astigmatisma.
Cacat mata dapat dibantu dengan kacamata. Kacamata hanya
berfungsi membantu penderita cacat mata agar bayangan benda yang diamati tepat
pada retina. Kacamata tidak dapat menyembuhkan cacat mata. Ukuran yang
diberikan pada kacamata adalah kekuatan lensa yang digunakan. Kacamata
berukuran -1,5, artinya kacamata itu berlensa negatif dengan kuat lensa -1,5
dioptri.Berkurangnya daya akomodasi mata dapat menyebabkan cacat mata sebagai
berikut :
a.
Rabun jauh (miopi)
Rabun jauh yaitu mata
tidak dapat melihat benda-benda jauh dengan jelas, disebut juga mata
perpenglihatan dekat (terang dekat/mata dekat). Penyebab terbiasa melihat
sangat dekat sehingga lensa mata terbiasa tebal. Miopi sering dialami oleh
tukang arloji, penjahit, orang yang suka baca buku (kutu buku) dan lain-lain. Untuk
mata normal (emetropi) melihat benda jauh dengan akomodasi yang sesuai, sehingga
bayangan jatuh tepat pada retina. Mata miopi melihat benda jauh bayangan jatuh
di depan retina, karena lensa mata terbiasa tebal. Mata miopi ditolong dengan
kacamata berlensa cekung (negatif). Tugas dari lensa cekung
adalah membentuk bayangan benda di depan mata pada jarak titik jauh orang yang
mempunyai cacat mata miopi. Karena
bayangan jatuh di depan lensa cekung, maka harga si adalah negatif. Dari
persamaan lensa tipis, 1/f=1/So+1/Si ,si adalah jarak titik jauh
mata miopi, so adalah jarak benda ke mata adalah fokus lensa kaca mata.
b.
Rabun dekat (hipermetropi)
Rabun dekat tidak dapat melihat jelas benda
dekat, disebut juga mata perpenglihatan jauh (terang jauh/mata jauh). Rabun
dekat mempunyai titik dekat yang lebih jauh daripada jarak baca normal. Penyebab terbiasa melihat sangat jauh sehingga lensa mata
terbiasa pipih.
Rabun dekat sering
dialami oleh penerbang (pilot), pelaut, sopir dan lain-lain. Rabun
jauh ditolong dengan kacamata berlensa cembung (positif). Bayangan yang
dibentuk lensa cembung harus berada pada titik dekat mata penderita rabun
dekat. Karena bayangan yang dihasilkan lensa cembung berada di depan lensa maka
harga si adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis, 1/f=1/So+1/Si ,Si
adalah jarak titik jauh mata hipermetropi, So adalah jarak benda ke mata
adalah fokus lensa kaca mata.
c.
Mata tua (presbiopi)
Mata tua tidak dapat melihat dengan jelas
benda-benda yang sangat jauh dan benda-benda pada jarak baca normal, disebabkan
daya akomodasi telah berkurang akibat lanjut usia (tua). Pada mata tua titik dekat dan titik jauh keduanya telah
bergeser. Mata tua diatasi atau ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa
rangkap (cembung dan cekung). Pada kacamata dengan lensa rangkap, lensa negatif
bekerja seperti lensa pada kaca mata miopi, sedangkan lensa positif bekerja
seperti halnya pada kacamata hipermetropi.
d.
Astigmatisma (mata
silindris)
Astigmatisma disebabkan karena kornea mata
tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu
bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan
sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang
vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal. Astigmatisma
ditolong/dibantu dengan kacamata silindris.
2.
Kamera
Kamera digunakan manusia untuk merekam
kejadian penting atau kejadian yang menarik. Banyak jenis dan model kamera
dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Kamera yang dipakai wartawan
berbeda dengan yang dipakai fotografer. 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.
Bagian-bagian
kamera mekanik (bukan otomatis) menurut kegunaan fisis :
Lensa cembung berfungsi untuk membentuk bayangan dari
benda yang difoto diafragma berfungsi untuk membuat sebuah celah/lubang
yang dapat diatur luasnya aperture yaitu lubang yang dibentuk diafragma untuk
mengatur banyak cahaya shutter pembuka/penutup “dengan cepat” jalan cahaya yang
menuju ke pelat film pelat film berfungsi sebagai layar
penangkap/perekam bayangan. Setiap benda yang di foto, terletak pada jarak yang
lebih besar dari dua kali jarak fokus di depan lensa kamera, sehingga bayangan
yang jatuh pada pelat film memiliki sifat nyata, terbalik dan diperkecil. Untuk
memperoleh bayangan yang tajam dari benda-benda pada jarak yang berbeda-beda,
lensa cembung kamera dapat digeser ke depan atau ke belakang.
3.
Lup (kaca pembesar)
Lup (kaca pembesar) dipakai untuk melihat
benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Oleh tukang arloji, lup
dipakai agar bagian jam yang diperbaikinya kelihatan lebih besar dan jelas. Oleh
siswa saat praktikum biologi, lup dipakai untuk mengamati bagian hewan atau
tumbuhan agar kelihatan besar dan jelas.
Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung
tebal (berfokus pendek). Sifat bayangan yang diharapkan dari benda kecil yang
dilihat dengan lup adalah tegak dan diperbesar. Orang yang melihat benda dengan
menggunakan lup akan mempunyai sudut penglihatan (sudut anguler) yang lebih
besar daripada orang yang melihat dengan mata biasa. Ada dua cara memakai lup, yaitu dengan mata tak
berakomodasi dan mata berakomodasi.
a.
Melihat
dengan mata tak berakomodasi
Untuk melihat tanpa
berakomodasi maka lup harus membentuk bayangan di jauh tak berhingga. Benda
yang dilihat harus diletakkan tepat pada titik fokus lup. Keuntunganya adalah
untuk pengamatan lama mata tidak cepat lelah, sedangkan kelemahannya dari segi
perbesaran berkurang. Sifat bayangan yang dihasilkan maya, tegak dan
diperbesar. Perbesaran anguler yang didapatkan adalah :
M = PP/f
Keterangan
:
M =
perbesaran lup
PP=
titik dekat mata
f =
jarak titik fokus lensa
b.
Melihat
dengan mata berakomodasi
Agar mata dapat melihat
dengan berakomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa harus berada
di titik dekat mata (PP). Benda yang dilihat harus terletak antara titik fokus
dan titik pusat sumbu lensa.
Kelemahannya untuk
pengamatan lama mata cepat lelah, sedangkan keuntungannya dari segi perbesaran
bertambah. Sifat bayangan yang
dihasilkan maya, tegak dan diperbesar. Perbesaran
anguler yang didapatkan adalah :
M = PP/f
+ 1
Keterangan :
M = perbesaran lup
PP= titik dekat mata
f = jarak titik fokus
lensa
4.
Mikroskop
Penggunaan lup untuk mengamati benda-benda
kecil ada batasnya. Jika kita menggunakan lup yang berjarak fokus kecil untuk
mendapatkan perbesaran yang lebih besar, bayangan yang diperoleh tidak
sempurna. Untuk itu, diperlukan mikroskop. Dengan memakai mikroskop kita dapat
mengamati benda atau hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak dapat
dilihat mata secara langsung ataupun dengan memakai lup. Jenis mikroskop
mutakhir yang sudah dibuat manusia adalah mikroskup elektron. Dalam subbab ini
akan dipelajari mikroskop cahaya yang proses kerjanya memanfaatkan lensa
cembung dengan menerapkan pembiasan cahaya.
Mikroskop cahaya mempunyai bagian utama
berupa dua lensa cembung. Lensa yang menghadap benda disebut lensa objektif dan
yang dekat ke mata disebut lensa okuler. Jarak fokus lensa objektif lebih kecil
dari jarak fokus lensa okuler. Selain itu, mikroskop dilengkapi dengan cermin
cekung yang berfungsi untuk mengumpulkan cahaya pada objek preparat yang akan
diamati. Untuk mengatur panjang
mikroskop agar diperoleh bayangan dengan jelas digunakan makrometer dan
mikrometer.
·
Dasar kerja mikroskop
Obyek atau benda yang
diamati harus diletakkan di antara Fob dan 2Fob, sehingga lensa obyektif
membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar. Bayangan yang dibentuk lensa
obyektif merupakan benda bagi lensa okuler. Lensa okuler berperan seperti lup
yang dapat diatur/digeser-geser sehingga mata dapat mengamati dengan cara
berakomodasi atau tidak berakomodasi.
a.
Pengamatan
dengan akomodasi maksimum
Untuk pengamatan dengan
akomodasi maksimum, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus jatuh
pada titik dekat mata (PP). Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan
perbesaran oleh lensa obyektif dan lensa okuler yaitu :
M = Moby x Mok
M = (Si/So)
x (PP/f okuler + 1)
b. Pengamatan
dengan mata tidak berakomodasi
Untuk pengamatan dengan mata tidak
berakomodasi, maka bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler harus berada pada
titik jauh mata. Perbesaran yang diperoleh adalah merupakan perbesaran oleh
lensa obyektif dan lensa okuler yaitu :
M = Moby x Mok
M = (Si/So) x (PP/f
okuler)
c. Panjang
Mikroskop
Panjang mikroskop adalah jarak lensa obyektif
terhadap lensa okuler dirumuskan :
Untuk mata berakomodasi :
d = Si (ob) + So (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si (ob) = jarak bayangan lensa
obyektif
So (ok) = jarak benda lensa okuler
Untuk mata tidak berakomodasi :
d = Si (ob) + f (ok)
Keterangan :
d = panjang mikroskop
Si (ob) = jarak bayangan lensa
obyektif
f (ok) = jarak fokus lensa okuler
5.
Teropong (Teleskop)
a.
Teropong
bintang
Teropong
bintang disebut juga teropong astronomi.
- terdiri dari 2 buah lensa
cembung.
- jarak fokus lensa
obyektif lebih besar dari jarak fokus lensa okuler.
·
Dasar Kerja Teropong
Obyek benda yang diamati berada di tempat
yang jauh tak terhingga, berkas cahaya datang berupa sinar-sinar yang sejajar.
Lensa obyektif berupa lensa cembung membentuk bayangan yang bersifat nyata,
diperkecil dan terbalik berada pada titik fokus. Bayangan yang dibentuk lensa
obyektif menjadi benda bagi lensa okuler yang jatuh tepat pada titik fokus
lensa okuler.
a. Penggunaan
dengan mata tidak berkomodasi
Untuk penggunaan dengan mata tidak
berkomodasi, bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh di titik fokus
lensa okuler. Perbesaran anguler yang diperoleh adalah :
M = f (ob) / f (ok)
Panjang teropong adalah :
M = f (ob) + f (ok)
b. Penggunaan
dengan mata berkomodasi maksimal
Untuk penggunaan dengan mata berkomodasi
maksimal bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif jatuh diantara titik
pusat bidang lensa dan titik fokus lensa okuler. Perbesaran anguler dapat
diturunkan sama dengan penalaran pada pengamatan tanpa berakomodasi dan
didapatkan :
M = f (ob) / So (ok)
Panjang teropong adalah :
M = f (ob) + So (ok)
b.
Teropong Bumi
Teropong
bumi disebut juga teropong medan. Terdiri dari 3 buah lensa cembung yaitu lensa
obyektif, lensa okuler dan lensa pembalik.
·
Dasar
Kerja Teropong Bumi
Lensa obyektif membentuk
bayangan bersifat nyata, terbalik dan diperkecil yang jatuh pada fob. Bayangan
dibentuk oleh lensa obyektif menjadi benda bagi lensa pembalik jatuh pada jarak
2f pembalik sehingga terbentuk bayangan pada jarak 2f pembalik juga yang
bersifat nyata, terbalik, dan sama besar . Dengan adanya lensa pembalik panjang
teropong dirumuskan menjadi :
d = f (ob) +
4f (pembalik) + f (ok)
Lensa pembalik berfungsi
untuk membalikkan arah cahaya sebelum melewati lensa okuler, lensa okuler
berfungsi seperti lup membentuk bayangan bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Adanya
lensa pembalik tidak mempengaruhi perbesaran akhir, bayangan akhir bersifat
maya, tegak dan diperbesar dengan perbesaran :
M = d = f (ob)
/ f (ok)
c.
Teropong prisma (binokuler)
Teropong
prisma terdiri atas dua pasang lensa cembung (sebagai lensa objektif dan lensa
okuler) dan dua pasang prisma kaca siku-siku samakaki. Sepasang prisma yang
diletakkan berhadapan, berfungsi untuk membelokkan arah cahaya dan membalikkan
bayangan. Bayangan yang dibentuk lensa objektif bersifat nyata, diperkecil, dan
terbalik. Bayangan nyata dari lensa objektif menjadi benda bagi lensa okuler.
Sebelum dilihat dengan lensa okuler, bayangan ini dibalikkan oleh sepasang
prisma siku-siku sehingga bayangan akhir dilihat maya, tegak, dan diperbesar.
Perbesaran bayangan yang diperoleh dengan memakai teropong prisma sama dengan
teropong bumi. Beberapa keuntungan praktis dari teropong prisma dibandingkan
teropong yang lain :
1.
Menghasilkan bayangan yang
terang, karena berkas cahaya dipantulkan sempurna oleh bidang-bidang
prisma.
2.
Dapat
dibuat pendek sekali, karena sinarnya bolak-balik 3 kali melalui jarak yang
sama (dipantulkan 4 kali oleh dua prisma).
3.
Daya
stereoskopis diperbesar, dua mata melihat secara bersamaan
4.
Dengan
adanya prisma arah cahaya telah dibalikkan sehingg terlihat bayangan akhir
bersifat maya, diperbesar dan tegak.
d.
Teropong
pantul astronomi
Teropong
pantul terdiri dari sebuah cermin cekung berjarak fokus besar sebagai cermin
objektif, sebuah lensa cembung sebgai lensa okuler dan sebuah cermin datar
sebagai pembelok arah cahaya dari cermin objektif ke lensa okuler.
e.
Teropong
panggung
Teropong
panggung terdiri dari dua lensa, yaitu :
-lensa obyektif berup lensa cembung
- lensa okuler berupa lensa cekung
·
Dasar
kerja dari teropong panggung
Sinar-sinar sejajar yang
masuk ke lensa obyektif membentuk bayangan tepat di titik fokus lensa obyektif.
Bayangan ini akan berfungsi sebagai benda maya bagi lensa okuler. Oleh lensa okuler
dibentuk bayangan yang dapat dilihat oleh mata. Perlu diketahui bahwa bayangan
yang dibentuk lensa okuler adalah tegak. Perhatikan diagram dari proses
terbentuknya bayangan benda pada gambar berikut. Dari gambar diatas untuk
pengamatan tanpa berakomodasi), maka panjang teropong adalah :
d = f (ob) - f (ok)
Perbesaran anguler yang
didapatkan adalah sama dengan perbesaran pada teropong bintang ataupun juga
teropong bumi :
M = f (ob) / f (ok)
0 komentar:
Posting Komentar