Makalah fisika tentang alat optik (Mata) beserta gambar dan keterangannya. Isi; Pengertian mata, bagian-bagian mata (Kornea, Lensa Krisalin, Iris, Aqueous Humor, Pupil, Retina/Selaput jara, Syaraf Optik, Otot mata, Vitreus humor, Bintik kuning), Pembentukan bayangan pada mata, Jangkauan penglihatan mata, Daya akomodasi mata, Cacat mata, Miopi (Rabun jauh), Hipermetropi (Rabun Dekat), Cacat Mata Presbiopi, Astigmatisma (Mata silindris), Buta warna, Katarak, Cacat mata dapat diatasi dengan Kacamata (Kacamata Berlensa Cekung untuk Miopi, Kacamata Berlensa Cembung untuk Hipermetropi, Kacamata untuk Presbiopi dan Astigmatisma, Lensa kontak).





MAKALAH FISIKA
Alat Optik (Mata)


A. PENGERTIAN MATA

Mata adalah panca indra yang berfungsi untuk melihat suatu objek. Secara garis besar memang untuk melihat, namun tentu saja mata memiliki bagian-bagian didalamnya yang memiliki fungsi berbeda-beda dan saling berhubungan sehingga mata kita bisa melihat.

B. BAGIAN–BAGIAN MATA

Pada waktu melihat benda, lensa mata membentuk bayangan pada retina dibagian belakang bola mata. Suatu susunan syaraf penglihatan menyalurkan rangsangan cahaya itu ke otak sehingga timbul kesan melihat benda itu.
optik mata
  1. Kornea
    Bagian ini terletak paling luar dari mata yang bening dan tembus pandang, munutupi iris dan pupil. Salah satu karakteristiknya saat kita sentuh mata akan menutup secara reflek. Fungsinya untuk menerima cahaya dari lingkungan sekitar.
  2. Lensa Krisalin
    Lensa ini memiliki fungsi untuk memfokuskan cahaya yang masuk kebagian belakang mata tepat pada retina sehingga perannya sangat fital.
  3. Iris
    Inilah bagian mata yang memiliki warna yang pada manusia kadang berbeda-beda sesuai dengan ganetiknya. Posisi dari iris ini ada di tengah dan berfungsi untuk membatasi banyaknya cahaya yang masuk.
  4. Aqueous Humor
    Bagian ini berfungsi membiaskan cahaya kedalam mata.
  5. Pupil
    Berwarna hitam dan berada di tengah Iris yang dapat membuka dan menutup, adapun fungsinya adalah untuk mengatur masuknya cahaya pada bola mata.
  6. Retina / Selaput Jala
    Retina adalah lapisan yang sangat tipis dari jaringan di dalam mata. Fungsi Retina Mata untuk menangkap sinar cahaya yang masuk ke mata. Impuls cahaya kemudian dikirim ke otak untuk diproses, melalui saraf optik.
  7. Syaraf Optik
    Saraf optik mentransmisikan impuls cahaya yang di tangkap retina menuju otak. Menghubungkan ke bagian belakang mata dekat makula. Bagian terlihat dari saraf optik disebut disk optik.
  8. Otot Mata
    Otot ini berguna untuk mengatur besar dan kecilnya lensa yang juga merupakan penyangga lensa kristalin.
  9. Vitreus humor
    Selanjutnya cairan bening yang umumnya berada pada rongga mata. Memiliki fungsi meneruskan cahaya dari lensa menuju ke retina.
  10. Bintik kuning
    Posisi dari bagian ini di retina yang memiliki bagian yang paling peka terhadap respon dari luar.
Lensa mata dapat berubah-ubah tebal tipisnya sesuai dengan letak benda yang dilihat. Perubahan ini mengubah jarak fokus lensa itu. Dengan demikian, letak bayangan benda yang dilihat jatuh tepat di retina. Kemapuan lensa mata menyesuaikan jarak fokusnya itu disebut kemampuan berakomodasi atau danya akomodasi mata. Didepan lensa mata terdapat pupil, yaitu lubang yang ukuranya diubah secara otomatis oles iris (yaitu bagian yang berwarna pada bagian depan mata). Bila cahaya kuat, maka pupil mengecil, dan bila cahaya kurang kuat, maka pupil membesar.

C. PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA MATA

Secara sederhana sebagai alat optik mata membentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil pada retina. Pemfokusan dilakukan dengan mengubah jarak fokus lensanya. Benda akan nampak jelas jika bayangan tepat jatuh pada permukaan retina. Adapun tahap-tahap terbentuknya bayangan pada mata yaitu sebagai berikut :
alat optik mata
Cahaya masuk ke dalam mata melalui lubang pupil, pertama cahaya menembus kornea, aqueous humor, lensa, dan viterus humor sehingga bayangan jatuh tepat pada retina. Kemudian retina membentuk impuls yang dijalarkan ke saraf otak II , lalu ke otak untuk di interpretasikan sebagai penglihatan.
Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke bagian belakang mata yang disebut retina. Bentuk bayangan benda yang jatuh di retina seolah-olah direkam dan disampaikan ke otak melalui saraf optik. Bayangan inilah yang sampai ke otak dan memberikan kesan melihat benda kepada mata. Jadi, mata dapat melihat objek dengan jelas apabila bayangan benda (bayangan nyata) terbentuk tepat di retina.

Jangkauan penglihatan mata:
Kemampuan penglihatan manusia terbatas pada jangkauan tertentu atau disebut jangkauan penglihatan yaitu daerah di depan mata yang dibatasi oleh dua buah titik. Titik terjauh (punctum remotum disingkat PR) dan titik terdekat (punctum proximum disingkat PP).
PR adalah titik terjauh didepan mata, dimana benda masih nampak dengan jelas. PP adalah titik terdekat didepan mata, dimana benda masih nampak dengan jelas.
Objek akan nampak jelas jika objek berada pada jangkauan penglihatan, dan objek tidak akan nampak dengan jelas jika objek ada diluar jangkauan penglihatan (terlalu dekat dengan mata atau terlalu jauh dari mata).

D. DAYA AKOMODASI MATA

Mekanisme Proses Melihat pada Mata
Bagaimana mata kita melihat benda? Pada waktu kita melihat suatu benda maka lensa mata membentuk bayangan dari benda itu. Bayangan itu harus jatuh di retina. Karena letak benda yang dilihat tidak selalu tetap tempatnya, sedangkan bayangan dari benda itu oleh lensa mata harus selalu di retina maka kelengkungan lensa mata harus berubah-ubah sesuai dengan letak benda yang dilihat.
Perubahan kelengkungan lensa men yebabkan terjadinya perubahan jarak fokus lensa mata. Perubahan ini dilakukan otot lensa mata. Jika benda yang dilihat jauh maka otot lensa mata mengkerut, menarik lensa menjadi pipih. Jika letak benda yang dilihat dekat maka otot lensa mata mengendur, Itu menyebabkan lensa mata menjadi tebal.
Dengan demikian, bayangan benda yang dibuat lensa mata selalu jatuh di retina menjadi nyata, lebih kecil, dan terbalik. Rangsang dari bayangan benda akan dikirim ke otak oleh saraf-saraf penglihat.
Gambar : Lensa Mata ketika Melihat (a) Menebal dan (b) Memipih
Bagaimana keadaan lensa mata kita pada saat melihat benda yang sangat jauh? Apakah mata berakomodasi pada saat tersebut? Jika mata kita melihat benda yang paling dekat maka lensa mata dalam keadaan paling tebal. Dikatakan mata kita sedang berakomodasi maksimum pada saat tersebut.
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.
  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”.
Saat mata melihat objek yang dekat, lensa mata akan berakomodasi menjadi lebih cembung agar bayangan yang terbentuk jatuh tepat di retina. Sebaliknya, saat melihat objek yang jauh, lensa mata akan menjadi lebih pipih untuk memfokuskan bayangan tepat di retina.

E. CACAT MATA

Cacat mata terjadi karena jangkauan penglihatan berubah. Hal ini diakibatkan oleh kemampuan daya akomodasi mata yang berubah. Daya akomodasi adalah kemampuan lensa mata untuk mengubah jarak fokusnya agar bayangan jatuh di retina mata. Berikut ini akan diuraikan berbagai jenis cacat mata yang di dasarkan pada kemampuan daya akomodasinya. Cacat mata ini dapat diatasi dengan memakai kacamata, lensa kontak, atau dioperasi.

1. Miopi (Rabun Jauh)
Cacat mata miopi terjadi jika pada penglihatan tak berakomodasi bayangan jatuh di depan retina, hal ini terjadi karena lensa mata tidak dapat menjadi sangat pipih (terlalu cembung). Agar dapat melihat jelas benda yang jauh maka perlu dibantu dengan lensa divergen (lensa cekung). Lensa divergen adalah lensa yang dapat menyebarkan berkas cahaya. Berikut ini adalah bagan pembentukan bayangan pada cacat mata miopi sebelum dan sesudah memakai lensa.

cacat mata miopi
Keterangan gambar:
Gambar sebelum memakai kaca mata. Cahaya yang berasal dari tempat jauh (diluar jangkauan penglihatan) oleh lensa mata dibiaskan di depan retina sedang cahaya dari tempat dekat (dalam jangkauan penglihatan) tepat dibiaskan di retina.
Gambar sesudah memakai kaca mata. Lensa negatif mengubah arah rambat cahaya sejajar menjadi menyebar sehingga seolah-olah cahaya berasal dari daerah jangkauan penglihatan.


Orang yang menderita rabun jauh atau miopi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang jauh tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek di titik dekatnya (pada jarak 25 cm). titik jauh mata orang yang menderita rabun jauh berada pada jarak tertentu (mata normal memiliki titik jauh tak berhingga).
Rabun jauh dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa divergen yang bersifat menyebarkan (memencarkan) sinar. Lensa divergen atau lensa cekung atau lensa negatif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina. Miopi dikoreksi menggunakan lensa negative Prinsip dasarnya adalah lensa negatif digunakan untuk memindahkan (memajukan) objek pada jarak tak hingga agar menjadi bayangan di titik jauh mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

2. Hipermetropi (Rabun Dekat)
Orang yang menderita rabun dekat atau hipermetropi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang terletak di titik dekatnya tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek yang jauh (tak hingga). Titik dekat mata orang yang menderita rabun dekat lebih jauh dari jarak baca normal (PP > 25 cm). Hipermetropi dikoreksi menggunakan lensa positif. Prinsip dasarnya adalah lensa positif digunakan untuk memindahkan (memundurkan) objek pada jarak baca normal menjadi bayangan di titik dekat mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

Berikut ini adalah bagan pembentukan bayangan pada hipermetropi sebelum dan sesudah memakai lensa.
hipermetropi mata
Keterangan gambar:
Gambar sebelum memakai kaca mata: Berkas cahaya dari jarak baca normal (cahaya kuning) akan dibiaskan oleh lensa mata di belakang retina, berkas cahaya baru akan dibiaskan tepat di retina jika benda lebih jauh dari jarak baca normal (yaitu titik dekatnya)
Gambar sesudah memakai kaca mata: lensa positif mengubah arah rambat cahaya yang berasal dari jarak baca normal seolah-olah berasal dari titik dekatnya (PP), kemudian lensa mata mengubah arah rambat cahaya ini menuju retina.


Cacat mata hipermetropi terjadi jika penglihatan pada jarak baca normal mengakibatkan bayangan dari lensa mata jatuh di belakang retina, hal ini karena lensa mata tidak dapat menjadi sangat cembung (terlalu pipih). Agar dapat melihat jelas benda-benda pada jarak baca normal (Sn) maka cacat mata ini perlu dibantu dengan menggunakan lensa konvergen (lensa cembung). Lensa konvergen adalah lensa yang dapat mengumpul berkas cahaya.

3. Cacat Mata Presbiopi
Cacat mata presbiopi (mata tua atau rabun dekat dan rabun jauh diakibatkan karena melemahnya daya akomodasi) terjadi karena bayangan jatuh di belakang retina pada saat melihat dekat dan bayangan jatuh di depan retina pada saat melihat jauh, hal ini terjadi karena daya akomodasi lensa mata lemah. Agar dapat melihat jelas baik benda yang dekat maupun yang jauh maka perlu dibantu dengan menggunakan gabungan lensa cembung (konvergen) dan cekung (divergen). Cacat mata ini sering juga dikenal dengan nama cacat mata tua. Dengan menggunakan cara sebagaimana pada cacat miopi dan cacat hipermetropi, ukuran lensa dapat diketahui.

4. 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.
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.

Apa yang menyebabkan astigmatisme?
Astigmatisme umumnya diturunkan dan sering muncul sejak anak anak. Selain itu, astigmatisme juga bisa disebabkan oleh tekanan yang berlebihan pada kornea, kebiasaan membaca yang buruk dan kebiasaan menggunakan mata untuk melihat objek yang terlalu dekat.

Bagaimana mengobati astigmatisme?
Kaca mata untuk penderita astigmatisme menggunakan lensa silinder. Pilihan lain untuk mengobati astigmatisme adalah dengan operasi, namun tindakan ini sangat terggantung dari kondisi pasien. Operasi dilakukan dengan menggunakan laser untuk memperbaiki lengkung kornea.

5. Buta warna
Buta warna adalah suatu kondisi dimana seseorang sama sekali tidak dapat membedakan warna. Yang dapat dilihat hanyalah warna hitam, abu-abu, dan putih. Buta warna biasanya merupakan penyakit turunan. Artinya jika seseorang buta warna, hampir pasti anaknya juga buta warna.

6. Katarak
Katarak merupakan penyakit mata yang dicirikan dengan adanya kabut pada lensa mata. Katarak adalah suatu penyakit mata di mana lensa mata menjadi buram karena penebalan Lensa Mata dan terjadi pada orang lanjut usia (lansia).Katarak penanganannya harus dilakukan pembedahan atau operasi. Lensa mata normal transparan dan mengandung banyak air, sehingga cahaya dapat menembusnya dengan mudah. Walaupun sel-sel baru pada lensa akan selalu terbentuk, banyak faktor yang dapat menyebabkan daerah di dalam lensa menjadi buram, keras, dan pejal. Lensa yang tidak bening tersebut tidak akan bisa meneruskan cahaya ke retina untuk diproses dan dikirim melalui saraf optik ke otak.Pada banyak kasus, penyebabnya tidak diketahui.
Penyakit katarak banyak terjadi di negara-negara tropis seperti Indonesia. Hal ini berkaitan dengan faktor penyebab katarak, yakni sinar ultraviolet yang berasal dari sinar matahari. Penyebab lainnya adalah kekurangan gizi yang dapat mempercepat proses berkembangnya penyakit katarak.

Cacat mata dapat diatasi dengan Kacamata
Kacamata merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Kacamata terdiri dari lensa cekung atau lensa cembung, dan frame atau kerangka tempat lensa berada, seperti yang dapat Anda lihat pada Gambar 5. Fungsi dari kacamata adalah mengatur supaya bayangan benda yang tidak dapat dilihat dengan jelas oleh mata menjadi jatuh di titik dekat atau di titik jauh mata, bergantung pada jenis cacat matanya. Di SMP, Anda telah mempelajari bahwa jika sebuah benda berada di depan sebuah lensa, bayangan akan dibentuk oleh lensa tersebut. Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa, bergantung pada letak benda dan jarak fokus lensa.

lensa kaca mata optik
Gambar : Kacamata dapat membantu orang yang cacat mata.

Hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
rumus optik lensa mata
dengan :
S = jarak benda ke lensa (m),
S' = jarak bayangan ke lensa (m), dan
f = jarak fokus lensa (m).
Selain itu, Anda juga pernah mempelajari kekuatan atau daya lensa. Kekuatan atau daya lensa adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar yang datang sejajar dengan lensa. Hubungan antara daya lensa dan kekuatan lensa memenuhi persamaan :
rumus dioptri lensa
dengan :
P = kekuatan atau daya lensa (dioptri), dan
f = jarak fokus lensa (m).

a. Kacamata Berlensa Cekung untuk Miopi
Seperti telah dibahas sebelumnya, mata miopi tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang jauh atau titik jauhnya terbatas pada jarak tertentu. Lensa kacamata yang digunakan penderita miopi harus membentuk bayangan benda-benda jauh (S ~ ) tepat di titik jauh mata atau S' = –PR, dengan PR singkatan dari punctum remotum, yang artinya titik jauh. Tanda negatif pada S' diberikan karena bayangan yang dibentuk lensa kacamata berada di depan lensa tersebut atau bersifat maya. Jika nilai S dan S' tersebut Anda masukkan ke dalam Persamaan (1–1), diperoleh :
rumus miopi lensa optik
Persamaan (1–3) menunjukkan bahwa jarak fokus lensa kacamata adalah negatif dari titik jauh mata miopi. Tanda negatif menunjukkan bahwa keterbatasan pandang mata miopi perlu diatasi oleh kacamata berlensa\negatif (cekung atau divergen).
miopi lensa optik mata
Gambar : Bayangan benda jauh yang dibentuk lensa untuk miopi harus jatuh di titik jauh mata

Jika Persamaan (1–3) dimasukkan ke dalam Persamaan (1–2), diperoleh :
rumus satuan dioptri optik lensa
dengan PR dinyatakan dalam satuan m (meter) dan P dalam dioptri.

Contoh Soal 1 :
Seseorang hanya mampu melihat benda dengan jelas paling jauh pada jarak 2 m dari matanya. Berapakah kekuatan lensa kacamata yang diperlukannya?
Kunci Jawaban :
Diketahui: titik jauh PR = 2 m, maka sesuai dengan Persamaan (6–4), kekuatan lensa kacamatanya adalah :
rumus pr lensa optik mata

b. Kacamata Berlensa Cembung untuk Hipermetropi
Karena hipermetropi tidak dapat melihat benda-benda dekat dengan jelas, lensa kacamata yang digunakannya haruslah lensa yang dapat membentuk bayangan benda-benda dekat tepat di titik dekat matanya. Benda-benda dekat yang dimaksud yang memiliki jarak 25 cm di depan mata. Oleh karena itu, lensa kacamata harus membentuk bayangan benda pada jarak S = 25 cm tepat di titik dekat (PP, punctum proximum) atau S' = –PP. Kembali tanda negatif diberikan pada S' karena bayangannya bersifat maya atau di depan lensa.
Jika nilai S dan S' ini dimasukkan ke dalam Persamaan (1–1) dan (1–2), diperoleh :
rumus hipermetropi
dengan PP dinyatakan dalam satuan meter (m) dan P dalam dioptri. Karena PP > 0,25 m, kekuatan lensa P akan selalu positif. Hal ini menunjukkan bahwa seseorang yang bermata hipermetropi perlu ditolong oleh kacamata berlensa positif (cembung atau konvergen).

Contoh Soal 2 :
Seseorang menggunakan kacamata berkekuatan +2 dioptri agar dapat membaca seperti orang bermata normal. Berapa jauhkah letak benda terdekat ke matanya yang masih dapat dilihatnya dengan jelas?
Kunci Jawaban :
Letak benda terdekat ke mata yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata tidak lain adalah titik dekat atau punctum proximum (PP). Ambil jarak baca orang bermata normal 25 cm. Oleh karena orang tersebut menggunakan lensa positif atau lensa cembung maka sesuai dengan Persamaan (1–5), diperoleh :
rumus dioptri optik lensa cembung
sehingga diperoleh titik dekat mata orang tersebut adalah PP = ½ m = 50 cm.

c. Kacamata untuk Presbiopi dan Astigmatisma
Penderita presbiopi merupakan gabungan dari miopi dan hipermetropi. Oleh karena itu, kaca mata yang digunakannya haruslah berlensa rangkap atau bifokal, yakni lensa cekung pada bagian atas untuk melihat benda jauh dan lensa cembung pada bagian bawah untuk melihat benda-benda dekat. Sementara itu, astigmatisma dapat diatasi dengan menggunakan lensa silindris.
d. Lensa Kontak
Lensa kontak atau contact lens juga dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Pada dasarnya lensa kontak adalah kacamata juga, hanya tidak menggunakan rangka, melainkan ditempelkan langsung ke kornea mata.

-----OOOOO-----


Download Contoh file Makalah Alat Optik (Mata) format word


Download

Posting Komentar

Lebih baru Lebih lama