Mata
Optika Mata
Mata manusia sebagai alat indra penglihatan dapat dipandang sebagai alat optik yang sangat penting bagi manusia. Bagian-bagian mata menurut kegunaan fisis sebagai alat optik:
 |
| Gambar 1 Bagian-bagian mata manusia |
- 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 fungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata.
- 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.
- 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.
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.
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 :
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.
 |
| Gambar 2 Jangkauan penglihatan penderita miopi |
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 S’ adalah negatif. Dari persamaan lensa tipis di dapat persamaan:
 |
| Gambar 3 Penderita mata miopi yang ditolong dengan lensa cekung |
Kekuatan atau daya lensa kacamata yang diperlukan sesuai dengan rumus berikut:
Contoh Soal
Seseorang penderita rabun jauh memiliki titik jauh 250 cm. Tentukan jarak fokus dan kekuatan lensa kontak yang memungkinkannya melihat benda-benda jauh yang jelas!
Penyelesaian:
Diketahui: PR = s’ = 250 cm = 2,5 m
Ditanyakan: a.) f? b.) P?
Jawab:
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.
 |
| Gambar 4 Jangkauan penglihatan penderita hipermetropi |
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.
 |
| Gambar 5 Penderita mata hipermetropi yang ditolong dengan lensa cembung |
Karena bayangan yang dihasilkan lensa cembung berada di depan lensa maka harga s’ adalah negatif.
Dari persamaan lensa tipis di dapat persamaan:
Kekuatan lensa kacamata hipermetropi dapat ditentukan dengan menggunakan rumusan:
Contoh Soal
Titik dekat seorang penderita rabun dekat adalah 50 cm. Berapa kekuatan lensa kacamata yang dibutuhkan?
Penyelesaian:
Diketahui: PP = 50 cm
Ditanyakan: PH?
Jawab:
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).
 |
| Gambar 6 Jangkauan penglihatan penderita presbiopi |
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.
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.
Katarak dan Glaucoma
Cacat mata juga dapat sisebabkan oleh adanya penyakit. Seseorang yang berumur panjang suatu waktu dalam hidupnya akan mengalami pembentukan katarak, yang membuat matanya secara parsial atau secara total buram (tidak tembus cahaya). Pengobatan dapat dilakukan dengan cara operasi pembersihan lensa. Penyakit lainnya disebut Glaucoma, yang disebabkan oleh peningkatan abnormal pada tekanan fluida dalam mata. Peningkatan ini dapat menyebabkan pengurangan suplai darah ke retina, yang pada akhirnya dapat mengarah kepada kebutaan. Penyakit ini bisa ditanggulangi dengan obat atau pembedahan.
Kamera
Prinsip kerja kamera dan mata adalah sama. Apabila mata melihat benda, sinar dari benda yang masuk ke mata dibiaskan lensa mata. Bayangan jatuh di layar mata atau retina. Sifat bayangan yang terjadi nyata, diperkecil, dan terbalik.
 |
| Gambar 7 Diagram pembentukan bayangan pada kamera |
Tersusun dari pelat film berupa selluloid. Pelat itu dilapisi perak bromide dan sangat peka terhadap cahaya. Apabila bayangan objek mengenai pelat film akan tercetak sebagai gambar negatif. Setelah proses pencucian, film dapat dicetak sebagai gambar positif pada kertas foto.
Slide proyektor
Proyektor ini memproyeksikan slide (film) satu demi satu ke sebidang layer. Film yang diproyeksikan ke layer berupa deretan gambar diapositif yang digulung dalam roll film. Bagian slide proyektor adalah sebagai berikut.
- Lampu proyektor merupakan bagian utama yang sangat kuat memancarkan cahaya.
- Cermin cekung, berfungsi mengumpulkan cahaya agar daya pancar sinar proyektor lebih kuat.
- Kondensor, berupa dua buah lensa cembung-datar yang disusun bertolak belakang, berfungsi agar sinar jatuh ke slide merata ke seluruh permukaan.
- Filter, berfungsi melindungi slide dari panas yang dihasilkan lampu proyektor.
- Lensa proyektor, berupa lensa cembung yang berfungsi sebagai pembalik. Oleh karena itu untuk memperoleh bayangan tegak di layer, slide harus dipasang terbalik. Jadi bayangan yang dihasilkan proyektor adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.
Lup
Lup adalah lensa positif yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang kecil agar tampak lebih besar dan lebih jelas. Alat ini biasa digunakan oleh tukang arloji pada waktu mereparasi kerusakan jam tangan. Perajin perhiasan emas dan perak juga menggunakan alat ini untuk memperoleh hasil yang lebih baik.
Cara menggunkan lup adalah sebagai berikut.
- Untuk mata berakomodasi maksimum, benda diletakkan diantara F dan O atau ajarak benda (so) selalu lebih kecil daripada jarak titik api (f).
- Untuk mata tidak berakomodasi, benda diletakkan tepat pada titik api (f) atau jarak benda (so) sama dengan jarak titik api lup (f).
Berikut ini adalah gambar pembentukan bayangan pada lup:
 |
| Gambar 8 Diagram pembentukan bayangan pada lup |
Perbesaran bayangan pada lup:
Contoh Soal
Sebuah lup dengan kekuatan 10 dioptri dipakai oleh seorang pengamat berpengelihatan normal (titik dekat mata = 25 cm, titik jauh mata = ~) untuk mengamati benda. Berapa perbesaran lup jika mata berakomodasi pada jarak 40 cm?
Penyelesaian:
Diketahui: P = 10 dioptri
Sn = 15 cm
PR = ~
Ditanyakan: M ?
Jawab:
Mikroskop
Mikroskop terdiri atas dua lensa positif, yaitu yaitu lensa objektif dan lensa okuler. Lensa objektif berada di dekat objek sedangkan lensa okuler berada di depan mata pengamat. Jarak titik api lensa okuler lebih panjang dari pada lensa objektif.
 |
| Gambar 9 Mikroskop |
- Lensa objektif berfungsi untuk membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperbesar dari benda yang diamati. Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif dianggap benda bagi lensa okuler.
- Lensa okuler berfungsi membentuk bayangan maya, tegak dan diperbesar.
Berikut adalah diagram pembentukan bayangan pada mikroskop:
 |
| Gambar 10 Diagram pembentukan bayangan pada mikroskop |
Contoh Soal
Perhatikan gambar jalannya sinar pembentukan bayangan pada mikroskop berikut:
Hitung jarak lensa obyektif dan lensa okuler dari mikroskop tersebut!
Diket:
Sob = 2 cm
fob = 1,8 cm
fok = 6 cm
Ditanya: Panjang mikroskop d =…..
Jawab :Menentukan jarak bayangan dari lensa obyektif terlebih dahulu:
Untuk mata tidak berakomodasi, panjang mikroskop adalah:
d = s’ob + fok
d = 18 cm + 6 cm = 24 cm
Teropong
Teropong Bintang
 |
| Gambar 11 Jalannya sinar pada teropong bintang |
Jika langit pada malam hari tidak tertutup awan, kalian dapat menikmati taburan bintang yang beribu-ribu jumlahnya. Bintang dilangit tampak kecil dan hanya berkelap kelip jika diamati dari bumi dengan mata telanjang. Dengan teropong bintang kalian dapat melihat benda-benda angkasa yang lain seperti bintang, bulan, dan planet dengan ukuran yang lebih besar. Ada dua jenis teropong bintang.
Teropong Bias
Teropong ini terdiri dari dua lensa positif yaitu lensa objektif dan lensa okuler. Karena benda yang diamati berada di tempat yang sangat jauh, berkas sinar yangn melewati lensa objektif adalah berkas sinar sejajar. Bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif ialah nyata, terbalik, diperkecil dan terletak dititik apinya. Kedudukan lensa okuler dapat diatur sedemikian rupa (digerakkan maju mundur) agar benda tadi berada di titik api lensa okuler atau Fob dan Fok berimpit. Dengan demikian akan terbentuk bayangan maya, terbalik, diperbesar, dan di tempat yang jauh tak terhingga, sehingga mata pengamat tidak perlu berakomodasi dan tidak cepat lelah.
Teropong Pantul
 |
| Gambar 12 Jalannya sinar pada teropong pantul |
Teropong pantul terdiri dari cermin cekung yang berfungsi sebagai lensa objektif dan cermin datar sebagai reflector atau pemantul, serta sebuah lensa cembung sebagai lensa okuler.
Teropong Bumi
Benda-benda yang berada di darat dan di laut yang jauh letaknya agar tampak lebih dekat dan jelas digunakan alat optik teropong bumi. Ada dua jenis teropong bumi.
Teropong Bias
Teropong bumi jenis teropong bias terdiri dari tiga lensa positif, yaitu lensa objektif, lensa pembalik dan lensa okuler. Lensa pembalik terdiri dari lensa objektif dan lensa okuler. Jenis teropong ini berukuran terlalu panjang sehingga kurang praktis pemakaiannya. Bayangan yang dibentuk lensa pembalik merupakan benda bagi lensa okuler yang selanjutnya membentuk bayangan maya, tegak, dan diperbesar.
Teropong Prisma
(1) Teroponng binokuler
 |
| Gambar 13 Jalannya sinar pada teropong prisma (binokuler) |
Teropong binokuler menggunakan dua buah prisma siku-siku sama kaki untuk menggantikan fungsi lensa pembalik. Teropong ini disebut teropong binokuler karena menggunakan dua buah lensa okuler. Kesan bayangan yang diperoleh adalah sebagai bayangan tiga dimensi.
(2) Periskop
 |
| Gambar 14 Jalannya sinar pada teropong periskop |
Alat ini biasa dipasang pada kapal selam untuk mengamati benda-benda di dipermukaan laut. Periskop menggunakan dua lensa positif sebagai lensa objektif dan lensa okuler, serta dua buah prisma siku-siku sama kaki sebagai reflektor. Berkas cahaya yang berasal dari benda-benda dipermukaan laut setelah melewati lensa objektif dipantulkan sempurna oleh sisi-sisi miring kedua prisma.
Rumus :
Contoh Soal
Perhatikan gambar!
Hitung perbesaran teropong untuk mata tidak berakomodasi berdasarkan gambar di atas!
Jawab :
