Alat Optik (1) – Mata

Alat optika merupakan alat penglihatan manusia, Secara umum, alat-alat optika terdiri dari dua bagian, yaitu alat optika alamiah dan alat optika buatan. Alat optika alamiah adalah mata, sedangkan alat optika buatan biasanya digunakan untuk lebih mengoptimalkan penggunaan mata, misalnya lup, kaca mata, mikroskop, teropong, teleskop dan lain-lain.

1. Mata

Bagian-bagian Mata dan fungsinya secara optika:

Gambar 1. Bagian-bagian mata
  1. Aqueous humor : berupa cairan (indeks bias, n = 1,33) yang berfungsi membiaskan cahaya yang menuju mata.
  2. Lensa Kristalin : disebut juga lensa mata (n = 1,40), untuk mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan didepan lensa dan mengatur pemfokusan cahaya, dalam hal ini diatur oleh otot siliar; misalnya ketika melihat benda-benda yang jauh, maka otot siliar mengendor (relaks) sehingga lensa mata paling pipih, yang berarti jarak fokus paling panjang. Peristiwa ini disebut dengan akomodasi mata, yaitu peristiwa dimana lensa mengubah jarak fokusnya guna memfokuskan benda-benda pada berbagai jarak.
  3. Iris : berupa selaput yang membentuk celah lingkaran (pupil) dan memberi warna kepada mata
  4. Pupil : celah lingkaran yang dibentuk oleh iris, dan besarnya diatur sesuai dengan intensitas cahaya yang masuk; jika berada ditempat yang terang, supaya mata tidak silau maka pupil mengecil supaya intensitas cahaya yang masuk tidak begitu banyak.
  5. Retina (selaput jala) : tempat jatuhnya bayangan yang dibiaskan oleh lensa kristalin, untuk menangkap bayangan nyata, terbalik dan diperkecil.
  6. Bintik Kuning : bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar bayangan terliihat jelas, bayangan harus terbentuk di retina tepat di bintik kuning.

    Gambar 2. Bayangan yang dibentuk pada retina mata

  7. Saraf optik : terdiri dari sel-sel syaraf yang sensitif yang dapat mengirim sinyal-sinyal melalui saraf optik dari bintik kuning ke otak dan otaklah yang menerjemahkan sehingga bayangan benda menjadi tegak, tidak terbalik seperti yang ditangkap oleh retina mata.

1.1. Titik Dekat dan Titik Jauh Mata

  • Untuk melihat dengan jelas, benda harus terletak pada jangkauan penglihatan mata, yaitu antara Punctum Remotum dan Punctum Proximum.
  • Titik Dekat Mata (Punctum Proximum = PP) adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata yang berakomodasi maksimum. Untuk orang normal sejauh 25 cm.

    Gambar 3. Pembentukan bayangan pada mata normal

  • Titik Jauh Mata (Punctum Remotum = PR) adalah titik terjauh yang masih dapat dilihat benda dengan jelas oleh mata yang tidak berakomodasi yaitu sejauh tak terhingga.
  • Mata normal memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh tak berhingga artinya dapat melihat benda dengan jelas pada paling dekat 25 cm dan paling jauh tak berhingga tanpa bantuan.

Orang yang mengalami gangguan penglihatan sering disebut menderita gangguan refraksi. Artinya, gangguan penglihatan terjadi akibat tidak sempurnanya bayangan benda yang diterima oleh saraf saraf penglihatan untuk disampaikan ke otak.

1.2. Rabun Dekat (Hypermetropi).

  • Gambar 4. Pembentukan bayangan pada mata hipermetropi

    Mata tidak dapat melihat benda-benda dekat.

  • Titik dekatnya lebih jauh dari 25 cm dan titik jauhnya dianggap tak berhingga sehingga dapat melihat dengan jelas benda-benda yang sangat jauh tanpa berakomodasi, tapi untuk benda-benda yang dekat biasanya tidak kelihatan dengan jelas.
  • Bayangan jatuh di titik jauh mata (S’ = PP) dan biasanya S’ = – Sn)

    Gambar 5. Pembentukan Bayangan pada mata hipermetropi (a) sebelum menggunakan kacamata dan (b) sesudah menggunakan kacamata

  • Untuk membantu penglihatan digunakan Lenca Cembung (+), dimana untuk dapat melihat pada jarak baca normal (S = Sn = + 25 cm), maka bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung tersebut harus jatuh tepat dititik dekat mata (PP), didepan lensa dan semu, S’ = – titik dekat mata penderita rabun dekat.

Contoh soal 1:
Seorang penderita rabun dekat dengan titik dekat 150 cm ingin membaca pada jarak baca normal (25 cm); berapa jarak fokus dan kekuatan lensa yang harus digunakannya?

Petunjuk:
Dari soal tersebut didapatkan bahwa :

S’ = – titik dekatnya = – 150 cm
S = 25 cm,
Masukkan nilai-nilai tersebut ke persamaan lensa:


sehingga akan didapat nilai f = 30 cm (jawaban)

Sedangkan kekuatan lensanya dapat dihitung dengan


sehingga didapat P = +3,33 dioptri (jawaban)

1.3. Rabun Jauh (Myopi) = Terang Dekat

Gmbar 6: Pembentukan Bayangan Pada mata myopia

Pada orang myopia, bentuk bola mata terlalu lonjong atau kornea terlalu melengkung sehingga bayangan benda yang masuk ke mata menjadi tidak fokus. Bayangan benda jatuh di depan retina, daerah sensitif pada mata sehingga menyebabkan penglihatan menjadi kabur.

  • Mata tidak dapat melihat benda-benda jauh
  • Titik dekat mata (PP) lebih dekat tak hingga, dan bayangan jatuh di depan retina

    Gambar 7: Pembentukan bayangan pada mata myopia (a) sebelum menggunakan lensa cekung dan (b) setelah menggunakan

  • Untuk membantu penglihatan digunakan kacamata negatif ( – ), dimana agar mata dapat melihat dengan normal benda yang jauh (S = ~), maka bayangan yang dibentuk oleh lensa cekung tersebut harus jatuh dititik jauh mata (S’ = – PR) , didepan lensa dan maya.
  • Untuk menghitung Kekuatan kacamata yang digunakn dapat menggunakan persamaan lensa.

Contoh Soal 2:

Seseorang dapat melihat benda dengan jelas paling jauh pada jarak 4 m, berapa ukuran kacamata yang harus dipakai agar dapat melihat seperti mata normal?

Petunjuk:
S = ~
S’ = – 4 m (titik jauh mata)
Masukkan nilai-nilai diatas pada persamaan lensa;


sehingga didapat besarny fokus adalah  f = – 4 m (jawaban)
Dan kekuatan lensanya


sehingga didapat kekuatan lensa kacamata yang digunakan adalah P = – 1/4 dioptri (jawaban)

1.4. Mata Tua (Presbiopi)

Gambar 7: Presbioopi

Presbyopia berasal dari bahasa Yunani “Presbys” yang berarti orang tua dan “Opia” artinya mata. Ini berkaitan dengan bekurangnya kemampuan mata untuk fokus pada jarak dekat seperti membaca karena usia yang mulai menua.

Jadi cacat mata ini karena berkurang daya akomodasi karena lanjut usia. Titik dekat lebih besar dari 25 cm dan titik jauh pada jarak tertentu. Sehingga penderita presbiopi tidak dapat melihat benda dengan jelas dan juga tidak dapat membaca pada jarak baca normal. Dapat ditolong dengan kaca mata bifokal (lensa rangkap). Kacamata bifokal adalah kaca mata yang terdiri atas dua lensa, yaitu lensa cekung dan lensa cembung. Lensa cekung berfungsi untuk melihat benda jauh dan lensa cembung untuk melihat benda dekat/membaca

Contoh Soal 3:

Seseorang yang sudah tua titik dekatnya 50 cm dan titik terjauhnya 5 m. Kacamata yang bagaimana yang digunakan beliau agar matanya dapat melihat secara normal?

Petunjuk penyelesaian:
Yang dimaksud normal adalah dapat melihat jauh tak terhingga dan dapat membaca pada jarak 25 cm.
Untuk lensa atas. jarak benda s = 25 cm = 0,25 m; bayangan jatuh pada s’ = – 50 cm = 0,5 m :
Gunakan persamaan lensa:

sehingga didapat fokus lensa atas adalah  = 2 m ; Dengan fokus sebesar ini kekuatan lensanya adalah  = 0,5 Dioptri

Untuk lensa atas; s = ~ dan s’ = – 5 m;
dengan persaamaan yang sama, didapatkan f = – 0,2 m; yang berkekuatan lensa atas = – 5 D

1.5. Mata Astigmatisma

Cacat mata yang tidak dapat melihat garis vertikal dan horizontal bersama-sama, ditolong dengan kaca mata silindris. Penyebabnya adalah karena kornea mata yang tidak berbentuk sferik, artinya salah satu bidang lebih melengkung dibanding bidang lain, sehingga biasanya sinar-sinar pada bidang vertikal difokuskan lebih pendek daripada sinar-sinar pada bidang horisontal.

Astigmatisme atau mata silindris merupakan kelainan pada mata yang disebabkan oleh karena lengkung kornea mata yang tidak merata. Kelainan refraksi ini bisa mengenai siapa saja tanpa peduli status sosial, umur dan jenis kelamin.

Bola mata dalam keadaan normal berbentuk seperti bola sehingga sinar atau bayangan yang masuk dapat ditangkap pada satu titik di retina (area sensitif mata). Pada orang astigmatisme, bola mata berbentuk lonjong seperti telur sehingga sinar atau bayangan yang masuk ke mata sedikit menyebar alias tidak fokus pada retina. Hal ini menyebabkan bayangan yang terlihat akan kabur dan hanya terlihat jelas pada satu titik saja. Disamping itu, bayangan yang agak jauh akan tampak kabur dan bergelombang.

Soal-Soal Latihan

  1. Seorang pelajar memakai kacamata berukuran – ¾ dioptri untuk sebelah kanan dan – ¼ dioptri untuk sebelah kiri. Jika pelajar tersebut tidak menggunakan kacamata, berapa jarak terjauh yang dapat terlihat dengan jelas oleh kedua matanya?
  2. Pada saat membaca, jarak terdekat yang dapat dilihat seorang kakek rabun dekat adalah 40 cm. Hitunglah kekuatan lensa kacamat yang diperlukan!
  3. Seseorang yang berpenglihatan jauh dapat membaca dengan jelas tanpa kacamata pada jarak tidak kurang dari 75 cm. Ia menggunakan kacamata yang memiliki kuat lensa 2,5 dioptri. Berapa titik dekat setelah ia memakai kacamata?
  4. Seseorang memakai kacamata – ½ dioptri agar ia dapat melihat benda yang sangat jauh dengan jelas. Jika ia melepas kacamatanya, berapakah jarak paling jauh yang masih dapat dilihatnya dengan jelas?
  5. Seorang bermata miopi titik jauhnya 4 m, melihat bintang tak berakomodasi. Hitung berapa kekuatan kacamata yang diperlukan
  6. Seseorang yang berpenglihatan dekat tidak dapat melihat dengan jelas benda yang berjarak lebih dari 60 cm diukur dari mata. Berapa kuat lensa kacamata yang memungkinkan ia dapat melihat dengan jelas
  7. Seseorang yang berpenglihatan jauh tidak dapat melihat dengan jelas benda yang berjarak lebih dekat dari 75 cm diukur dari mata. Berapa kuat lensa kacamata yang diperlukan agar ia dapat membaca dengan jelas pada jarak 25 cm
  8. Seorang tua bermata presbiopi yang memiliki titik dekat 40 cm dan membaca buku dengan memakai kacamata dengan jarak baca 25 cm, ternyata orang itu berakomodasi maksimum. Hitung kekuatan kacamata yang diperlukan
  9. Berdasarkan pemeriksaan, seseorang dianjurkan menukar lensa kacamatanya dari 0,80 dioptri menjadi 1,25 dioptri. Berapa jauhkah pergeseran titik dekat mata orang tersebut?
  10. Seseorang yang menggunakan kacamata 3 dioptri dapat melihat dengan jelas pada jarak 25 cm didepan matanya. Jika ia ingin melihat benda dengan jelas tanpa kacamata, hitunglah jarak paling dekat benda ke matanya!

Jika ada menemukan masalah dalam mengerjakan soal latihan tersebut atau ada masalah dalam penulisan teks di atas, dapat menuliskannya di komentar di bawah ini. Tulisan yang sejenis pernah juga saya tulis dalam format pdf di blog ini  ketika mengajar di Kelas Akselerasi  yaitu dapat dibaca atau didownload disini; (letak download berbentuk pdf pada bagian akhir tulisan tersebut).

Mudah-mudahan saya masih diberi kemudahan dan kesempatan untuk memposting tentang alat optik selanjutnya yaitu tentang lup.

Semoga Allah memberkahi….

About these ads

14 Tanggapan

  1. lama tak berkunjung ke blog bapak, pagi2 sudah berbagi yang bermanfaat, teruskan pak.
    Untuk cacat mata supaya retensi siswa bertahan lama saya menerapkan teknik akrostik JaMi DeHiTuPres (Jauh Miopi, Dekat Hipermetropi dan Tua Presbiopi)

    • wah, terima kasih pak hamdani….
      saya akan coba ide bapak ke anak2,
      semoga…..

  2. tiiiiiiiiiiiiiii uuuuuuuu………

  3. ass pak rudi

    ada soal latihan tentang mikroskop, teropong dan kalor pak ?

    makasih pak rudi :)

  4. alhamdulillah aq makin paham

  5. saya mo nanya klo soalnya kyak gini:

    Seseorang yang memiliki PP 75 cm, maka kuat lensa yang dapat mengatasi cacat mata tersebut adalah?

    • Maaf yudi, saya baru sempat balas…
      Soal itu mirip dengan contoh soal 1.
      Masukkan nilai PP itu sebagai S’ = – 75 cm, trus nilai S = 25 cm.
      Trus gunakan persamaan lensa yang 1/f = 1/S + 1/S’ setelah dapat fokusnya, baru dihitung berapa kekuatannya dengan P = 100/f.
      Oke? Saya yakin, yudi bisa meneruskan dan menghitungnya

  6. presentasi ku udah kelas berkat situs ini

  7. gua pinjem y kata kata nya y om buat tugas

  8. pak, saya masih agak bingung pada soal saya yang ini :
    sebuah lensa cembung” mempunyai jari” kelengkungan 15cm dan 10cm, dengan indeks bias 1,5. Bila lensa itu berada di udara yang mempunyai indeks bias 1, tentukan jarak fokus lensa tersebut .

    • o, pakai persamaan pembuat lensa saja.
      1/f = (n21 – 1)(1/R1 + 1/R2)
      n21 = indeks bias lensa (nilainya 1,5) dibagi dengan indeks bias udara (nilainya 1)
      R1 = 15 cm dan R = 10 cm
      mudah2-an bisa.

  9. terima kasih pak,
    ngomong bapak guru mata pelajaran apa saja?

  10. maaf mas, untuk soal yanh ketiga, untuk lensa bawah ko fokusnya 2meter.. saya hitung berulang ulang klo jarak terdekat 50 cm, maka fokusnya 50 cm, dan kuat lensanya 2 dioptri..

  11. mohon pencerahan bagi yang mau membagi ilmu : soal: sebuah lensa menikus mempunyai jari-jari kelengkungan konveks sebesar 30 cm dan jari-jari kelengkungan konkaf sebesar 20 cm. Jika indeks bias lenca itu adalah 1,50; hitunglah jarak fokus lensa dan tentukan apakah lensa itu konvergen atau divergen?

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 44 pengikut lainnya.

%d blogger menyukai ini: