72 ANALISA KERJA MATA MANUSIA DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT
MEJA OPTIK
Roza Helmita1, Andrius2, Raudha Awal1
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 email : [email protected]
73 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 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 persamaan-persamaan:
Data ulangan pengamatan yang telah diperoleh, kemudian dihitung reratannya dengan menggunakan persamaan berikut ini:
Rata-rata hasil pengolahan data:
... (1) dimana:
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: n pengulanga banyaknya n n pengulanga jumlah i data pengolahan rata rata x n x x i i
1 '1
1
1
S
S
F
74 ...(3)
dimana:
D = daya akomodasi lensa (dioptri)
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) 1 52.3 7.5 2 52 11 3 51.5 11.5 4 51.8 11.2 5 51.4 11.6
F
1
D
75 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) 1 56.5 6 2 57.1 5.9 3 57 4 4 56.1 6.9 5 57.2 5.8
Hasil penelitian menggambarkan 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
benda atau objek (berakomodasi) atau 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
76 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 0.114 cm (14.4 mm) maupun lensa dalam keadaan berakomodasi yaitu sebesar 0.193 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
77 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
No S (cm) S’ (cm) 1 25.7 8.7 2 26 7 3 25.9 8.9 4 25.8 8.8 5 25.9 8.9
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.
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:
78 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:
79 Gambar 11. Penggambaran sinar oleh lensa cembung (Young and Freedman, 2008)
Bayangan benda yang tertangkap oleh layar (retina) dalam keadaan nyata, terbalik dan diperbesar (Young and Freedman, 2008). Nilai fokus yang lebih besar dibandingkan nilai fokus sebelumnya yaitu sebesar 0.387 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.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Penggunaan bangku optik dapat digunakan sebagai model pendekatan terhadap analisa kerja mata dalam melihat benda atau objek.
2. Penggunaan lensa cembung F = 10 cm dan lensa cembung F = 5 cm secara bergantian menunjukkan analisa terhadap ketebalan lensa mata yang menipis ketika rileks dan lensa yang menebal ketika berakomodasi.
3. Nilai fokus lensa F = 10 cm pada penelitian ini adalah: 0.114 cm (1.14 mm) dan 0.193 cm (1.93 mm) ketika melihat benda jauh dan nilai fokus lensa F = 5 cm pada penelitian ini adalah: 0.387 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 (25.8 mm).
5. Nilai fokus yang lebih kecil pada model mata melihat jauh menunjukkan bayangan benda atau objek yang diperkecil pada layar (retina), sedangkan nilai fokus yang lebih besar pada model mata melihat dekat menunjukkan bayangan benda atau objek yang diperbesar pada layar (retina).
Agar penelitian ini dapat dikembangkan dan dilanjutkan kemudian hari, maka perlu diperhatikan:
1. Penggunaan bangku optik yang dilengkapi dengan penstabilan anti getar,
80 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, 2000. Biologi, Edisi terjemahan: Lestari R, Adil EIM dan Anita N. Erlangga. Jakarta
Cameron JR, Skofronick JG and Grant RM, 1999. Physics of The
Body 2nd Ed. Greenville.
Giancoli DC, 2005. Phuysics: Principles
with Application 6th Ed,
Pearson and Parentice Hall.
Young HD and Freedman RA, 2008.
University physics with Modern Physics 12th Ed.,
