Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010, hlm 72-80

Transkripsi

1 ANALISA KERJA MATA MANUSIA DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT MEJA OPTIK Roza Helmita 1, Andrius 2, Raudha Awal 1 Abstract According optical theory, human eyes works can the same as camera principles. But practically, we got difficult to using camera as that s model in cause of unloading. This problem s doing research to usage bench of optic in analyzing or as human eyes works model. Aim of research is trial to bench of optic as human eyes model in accommodating and unaccommodating, and for these methods using observation with theoretical experiment. These results are aperture can usage as model and with trial changing usage convex lens with optical focus in 10 cm (F.10) and 5 cm (F.5) both to show eyepiece working. F.10 as model from eyepiece in relaxing sees (unaccommodating) and F.5 in focus sees (accommodating). Result measurement for distance object, are get focus lens from F.10 is 1.14 mm in unaccommodating for seeing far distance and its can t use in accommodating for near. But F.5 can use in both properly. It s has 1.93 mm (far object) and 3.87 mm (near object) with F.5 s accommodation number has 51.8 mm (far object) and 25.8 mm (near object). Finally, small number in focus lens showing eyepiece seeing far object as model and large number in focus lens showing eyepiece seeing near object as model and then, image result from far object is smaller than near object. Key words: model, bench of optic, eyespiece, convex, object 1 Dosen Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Lancang Kuning Pekanbaru 2 Dosen Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Muhammadiyah Pekanbaru andree_yuz@yahoo.com 72

2 PENDAHULUAN Mata manusia merupakan optik alamiah yang diciptakan oleh Allah SWT guna membantu manusia dalam mengindera benda-benda yang berada disekelilingnya atau lebih dikenal dengan indera penglihatan. Pemahaman mengenai cara kerja mata selalu dapat disamakan dengan prinsip kamera sederhana yang bekerja dengan memfokuskan benda kemudian menampilkannya dalam bentuk gambaran benda itu sendiri pada pita film negatif (Giancolli, 2005). Mata juga memfokuskan benda namun menampilkannya pada korteks otak untuk diintepretasi jenis benda (Campbell et al. 2007). Menurut Cameron et al. 2006, ada tiga komponen pada mata yang bekerja berdasarkan prinsip fisika: 1. mata memfokuskan bayangan dengan menggunakan kornea dengan cara refraksi dan lensa untuk pengamatan objek dari berbagai jarak 2. benda ditangkap bayangannya oleh retina kemudian diteruskan informasinya oleh sistem syaraf ke otak 3. korteks penglihatan kemudian menganalisa wujud benda yang dilihat. Gambar 1 Prinsip kerja mata (Young and Freedman, 2005) Penampakan benda oleh mata tidak akan terjadi jika tidak ada cahaya yang mengenai benda tersebut dan memantulkan permukaan benda itu secara keseluruhan sehingga dapat ditangkap oleh fokus mata (Young and Freedman, 2007). Mata bekerja menfokuskan benda dari jarak 20 cm hingga jarak tak hingga dengan menggunakan kekuatan fokusnya atau yang disebut akomodasi (Cameron et al. 2006). Gambar 2. Proses penglihatan benda oleh mata (Campbell et al. 2000) Kajian terhadap kerja mata secara sederhana dapat saja dipahami dengan membongkar kamera, namun membutuhkan waktu dan kesalahan yang timbul akibat adanya kesalahan pembongkaran sistem kamera. 73

3 Penggunaan perangkat meja optik sederhana yang biasanya digunakan dalam kegiatan praktikum fisika dasar dapat saja dicobakan untuk membantu mengkaji permasalahan di atas karena perangkat tersebut bekerja dengan menggunakan sumber cahaya, lensa dan layar yang dapat diasumsikan dengan benda yang diamati, lensa mata dan retina. Namun, secara prakteknya belum pernah benar-benar dicobakan dalam memahami prinsip kerja mata. Untuk itulah penelitian ini diadakan untuk menjadikan bangku optik sebagai model kerja mata manusia dalam melihat benda jauh (tidak berakomodasi) dan melihat benda dekat (berakomodasi). METODE PENELITIAN Penelitian ini bersifat observasi, yaitu didasari pada pengamatan terhadap suatu objek yang akan dicobakan dan selanjutnya menganalisa data yang dikumpulkan dalam memperkuat teori yang telah ada. Sedangkan pendekatan yang akan dilakukan pendekatan teoritis eksperimental yaitu trial and error. Gambar 3 Bangku optik dan prinsip kerjanya Penelitian dilakukan selama 3 bulan, yang meliputi: kegiatan pengkalibrasian perangkat bangku optik, pengambilan data hingga pengolahan dan analisa data yang telah diambil. Data yang telah diperoleh dihitung dengan menggunakan persamaanpersamaan: Data ulangan pengamatan yang telah diperoleh, kemudian dihitung reratannya dengan menggunakan persamaan berikut ini: Rata-rata hasil pengolahan data: xi x 1... (1) dimana: n x rata rata pengolahan data i jumlah pengulanga n n banyaknyapengulanga n Perhitungan nilai fokus lensa terhadap benda:... (2) dimana: F = jarak titik fokus lensa cembung tipis S = jarak benda terhadap lensa cembung tipis S = jarak bayangan terhadap lensa cembung tipis Nilai akomodasi lensa terhadap benda: 73 i ' F S S

4 dimana: (dioptri) D 1 F...(3) D = daya akomodasi lensa F = panjang fokus Hasil olahan data nilai fokus lensa (F) dan nilai akomodasi lensa (D) selanjutnya dihubungkan dengan teori yang telah dikumpulkan dalam tinjauan pustaka sebagai dasar analisis hasil pengamatan. PEMBAHASAN Analisa Kerja Mata Melihat Jauh Model bangku optik untuk pengamatan benda dari jauh, lampu sebagai model benda di tempatkan pada titik 0 cm sedangkan layar sebagai model retina diatur pada jarak 68 cm. Penempatan layar dalam jarak ini berdasarkan kekuatan cahaya lampu yang masih dapat membentuk bayangan semu cahaya pada layar, dimana posisi awal lensa bebas di antara lampu dan layar. Gambar 4. Bayangan cahaya lampu sebagai titik penentuan benda Hasil pengukuran benda dengan menggunakan lensa F = 10 cm, yang dijadikan model mata tidak berakomodasi dalam benda yang jauh tersaji pada tabel berikut ini: Tabel 1. Pengamatan Benda dan Bayangan oleh Lensa F = 10 cm No S (cm) S (cm)

5 Hasil pengukuran benda dengan menggunakan lensa F = 5 cm, yang dijadikan model mata berakomodasi dalam benda yang jauh tersaji pada tabel berikut ini: Tabel 2. Pengamatan Benda dan Bayangan oleh Lensa F = 5 cm No S (cm) S (cm) Hasil penelitian menggambarkan benda atau objek (berakomodasi) atau bahwa analisa kerja mata ketika melihat benda atau objek yang jauh dapat dilakukan dengan rileks (tidak berakomodasi) atau dimodelkan dengan menggunakan lensa F = 10 cm dan dapat juga dilakukan dengan kemampuan lensa mata untuk memfokuskan dimodelkan dengan lensa F = 5 cm. Teori yang ada hanya diketahui bahwa kegiatan melihat benda atau objek oleh mata selalu dalam keadaan rileks, yang membuat lensa mata tetap dalam keadaan pipih, seperti skema analisa kerja mata oleh Giancoli (2005) yang dapat dilihat pada gambar berikut ini Gambar 5. Skema mata melihat jauh (Giancoli, 2005) 75

6 Gambar 6. Posisi alat bangku optik pada model mata melihat jauh Gambar 6 memperlihatkan kondisi penggambaran jalannya sinar ketika lensa menangkap benda yang jauh dan kemudian bayangannya ditampilkan pada layar tidak dapat dilihat dengan jelas, mengingat ruang gelap khusus yang biasanya diperuntukkan untuk praktikum alat optik tidak dimiliki oleh laboratorium namun secara teoritis dapat digambarkan sebagai berikut: Gambar 7. Penggambaran sinar oleh lensa cembung (Giancoli, 2005) Bayangan benda yang tertangkap oleh layar (retina) dalam keadaan nyata, terbalik dan diperkecil (Young and Freedman, 2008). Nilai fokus kecil pada model mata melihat jauh baik dalam keadaan rileks yaitu sebesar cm (14.4 mm) maupun lensa dalam keadaan berakomodasi yaitu sebesar cm (19.3 mm), jika hal ini dihubungkan dengan teori yang ada pada Young and Freedman (2008) maka nilai-nilai tersebut menunjukkan posisi bayangan yang diperkecil pada retina. Analisa Kerja Mata Melihat Dekat Model bangku optik untuk pengamatan benda pada jarak yang dekat, lampu sebagai model benda di tempatkan pada titik 31 cm sedangkan layar sebagai model retina diatur pada jarak 68 cm. Penempatan lampu dalam jarak ini berdasarkan bayangan cahaya yang lebih 76

7 tajam pada layar. Sedangkan posisi awal lensa bebas mendekati layar. Pengukuran jarak benda dan jarak bayangan dengan menggunakan lensa F = 10 cm, tidak mendapatkan bayangan cahaya yang tajam pada layar sehingga ketika digantikan dengan lensa F = 5 cm maka pengukuran didapatkan bayangan cahaya yang tajam pada layar. Gambar 8. Ketajaman bayangan cahaya pada layar pada titik penentuan pengukuran Hasil pengukuran benda dengan menggunakan lensa F = 5 cm, yang dijadikan model mata berakomodasi dalam melihat benda yang dekat tersaji pada tabel berikut ini: Tabel 3. Pengamatan Benda dan Bayangan oleh Lensa F = 5 cm Mata melihat benda atau objek hanya dapat dilakukan oleh lensa mata dalam keadaan memfokuskan benda (akomodasi) di mana lensa dari menipis atau dimodelkan oleh lensa F = 10 cm kemudian secara alamiah akan menebal atau dimodelkan dengan lensa F = 5 cm. No S (cm) S (cm) Sejalan dengan teori ketika mata melakukan kegiatan melihat benda atau objek dengan jarak yang dekat (normal 20 cm) maka secara alamiah lensa mata akan menebal, seperti skema analisa kerja mata oleh Giancoli (2005) yang dapat dilihat pada gambar berikut ini: 77

8 Gambar 9. Skema mata melihat dekat (Giancoli, 2005) Menurut Campbell et al. 2000, hal ini dikarenakan otot mata akan bekerja lebih kuat menebalkan lensa dalam memfokuskan melihat benda yang jauh dibandingkan ketika memfokuskan lensa dalam melihat benda yang dekat. Diperkuat oleh hasil perhitungan model memperlihatkan bahwa ketika mata berakomodasi melihat jauh titik fokus lensa lebih kecil dibandingkan dengan titik fokus lensa ketika mata berakomodasi melihat benda yang dekat. Sedangkan nilai akomodasi lensa berdasarkan perhitungan model melihat benda yang jauh lebih besar dibandingkan nilai akomodasi mata ketika melihat benda yang jauh. Gambar 10. Posisi alat bangku optik pada model mata melihat dekat Gambar 11 memperlihatkan kondisi penggambaran jalannya sinar ketika lensa menangkap benda yang dekat dan kemudian bayangannya ditampilkan pada layar tidak dapat dilihat dengan jelas, mengingat ruang gelap khusus yang biasanya diperuntukkan untuk praktikum alat optik tidak dimiliki oleh laboratorium namun secara teoritis dapat digambarkan sebagai berikut: 78

9 Gambar 11. Penggambaran sinar oleh lensa cembung (Young and Freedman, 2008) Bayangan benda yang tertangkap oleh layar (retina) dalam keadaan nyata, 3. Nilai fokus lensa F = 10 cm pada penelitian ini adalah: cm (1.14 terbalik dan diperbesar (Young and mm) dan cm (1.93 mm) ketika Freedman, 2008). Nilai fokus yang lebih besar dibandingkan nilai fokus sebelumnya yaitu sebesar cm (38.7 mm) jika hal ini dihubungkan dengan teori dalam Young and Freedman (2008) untuk model mata melihat dekat menunjukkan posisi bayangan yang diperbesar pada retina. melihat benda jauh dan nilai fokus lensa F = 5 cm pada penelitian ini adalah: cm (3.87 mm) ketika melihat benda yang dekat. 4. Nilai akomodasi lensa pada penelitian ini ketika melihat benda yang jauh adalah 5.18 cm (51.8 mm) dan nilai akomodasi lensa pada penelitian ini adalah: 2.58 cm KESIMPULAN DAN SARAN (25.8 mm). Berdasarkan hasil penelitian, dapat 5. Nilai fokus yang lebih kecil pada model ditarik kesimpulan sebagai berikut: mata melihat jauh menunjukkan 1. Penggunaan bangku optik dapat bayangan benda atau objek yang digunakan sebagai model pendekatan terhadap analisa kerja mata dalam diperkecil pada layar (retina), sedangkan nilai fokus yang lebih besar pada model melihat benda atau objek. mata melihat dekat menunjukkan 2. Penggunaan lensa cembung F = 10 cm bayangan benda atau objek yang dan lensa cembung F = 5 cm secara diperbesar pada layar (retina). bergantian menunjukkan analisa Agar penelitian ini dapat terhadap ketebalan lensa mata yang menipis ketika rileks dan lensa yang dikembangkan dan dilanjutkan kemudian hari, maka perlu diperhatikan: menebal ketika berakomodasi. 1. Penggunaan bangku optik yang dilengkapi dengan penstabilan anti getar, 79

10 sehingga perambatan sinar dari lampu ke layar lebih dapat memfokuskan bayangan lampu pada layar. 2. Perlu dilanjutkan penelitian analisis mata dengan mengembangkan ke arah koreksi penglihatan. RUJUKAN Campbell NA, Jane BR, Lawrence GM, Biologi, Edisi terjemahan: Lestari R, Adil EIM dan Anita N. Erlangga. Jakarta Cameron JR, Skofronick JG and Grant RM, Physics of The Body 2 nd Ed. Greenville. Giancoli DC, Phuysics: Principles with Application 6 th Ed, Pearson and Parentice Hall. Young HD and Freedman RA, University physics with Modern Physics 12 th Ed., Addison and Wisley. 80