Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
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]
72
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
PENDAHULUAN Mata
manusia
merupakan
optik
alamiah yang diciptakan oleh Allah SWT guna membantu manusia dalam mengindera
Gambar 1 Prinsip kerja mata (Young and Freedman, 2005)
benda-benda yang berada disekelilingnya atau
lebih
dikenal
dengan
indera
penglihatan.
Penampakan benda oleh mata tidak akan terjadi jika tidak ada cahaya yang
Pemahaman mengenai cara kerja
mengenai benda tersebut dan memantulkan
mata selalu dapat disamakan dengan prinsip
permukaan benda itu secara keseluruhan
kamera sederhana
yang bekerja dengan
sehingga dapat ditangkap oleh fokus mata
memfokuskan
benda
kemudian
(Young and Freedman, 2007). Mata bekerja
menampilkannya dalam bentuk gambaran
menfokuskan benda dari jarak 20 cm hingga
benda itu sendiri pada pita film negatif
jarak tak hingga dengan menggunakan
(Giancolli, 2005). Mata juga memfokuskan
kekuatan
benda namun menampilkannya pada korteks
akomodasi (Cameron et al. 2006).
otak
untuk
diintepretasi
jenis
fokusnya
atau
yang
disebut
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
Kajian terhadap kerja mata secara
bayangannya
oleh
retina kemudian diteruskan informasinya oleh sistem syaraf ke otak 3. korteks
penglihatan
Gambar 2. Proses penglihatan benda oleh mata (Campbell et al. 2000)
sederhana dapat saja dipahami dengan membongkar kamera, namun membutuhkan waktu dan kesalahan yang timbul akibat
kemudian
menganalisa wujud benda yang dilihat.
adanya kesalahan pembongkaran sistem kamera.
73
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
Penggunaan perangkat meja optik
Penelitian dilakukan selama 3 bulan,
sederhana yang biasanya digunakan dalam
yang meliputi: kegiatan pengkalibrasian
kegiatan praktikum fisika dasar dapat saja
perangkat bangku optik, pengambilan data
dicobakan
mengkaji
hingga pengolahan dan analisa data yang
permasalahan di atas karena perangkat
telah diambil. Data yang telah diperoleh
tersebut
dihitung dengan menggunakan persamaan-
untuk
bekerja
membantu
dengan
menggunakan
sumber cahaya, lensa dan layar yang dapat
persamaan:
diasumsikan dengan benda yang diamati,
Data ulangan pengamatan yang telah
lensa mata dan retina. Namun, secara
diperoleh, kemudian dihitung reratannya
prakteknya
dengan menggunakan persamaan berikut ini:
belum
pernah
benar-benar
dicobakan dalam memahami prinsip kerja
Rata-rata hasil pengolahan data: i
mata. Untuk itulah penelitian ini diadakan untuk menjadikan bangku optik sebagai
x
model kerja mata manusia dalam melihat
dimana:
x
i
............... (1)
1
n
x rata rata pengolahan data
benda jauh (tidak berakomodasi) dan melihat
i jumlah pengulanga n
benda dekat (berakomodasi).
n banyaknya pengulanga n
METODE PENELITIAN Penelitian ini bersifat observasi, yaitu didasari pada pengamatan terhadap suatu
Perhitungan
nilai
fokus
lensa
terhadap benda:
1 1 1 ' F S S
objek yang akan dicobakan dan selanjutnya menganalisa data yang dikumpulkan dalam memperkuat teori yang telah ada. Sedangkan
............... (2)
dimana:
pendekatan yang akan dilakukan pendekatan
F
teoritis eksperimental yaitu trial and error.
cembung tipis S
= jarak titik fokus lensa
= jarak benda terhadap
lensa cembung tipis S’ = jarak bayangan terhadap lensa cembung tipis Nilai Gambar 3 Bangku optik dan prinsip
akomodasi
lensa
terhadap
benda:
kerjanya 73
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
1 D F
hlm 72 - 80
PEMBAHASAN ..................(3)
Analisa Kerja Mata Melihat Jauh Model
dimana:
(dioptri)
untuk
model benda di tempatkan pada titik 0 cm sedangkan layar sebagai model retina diatur
F = panjang fokus
pada jarak 68 cm. Penempatan layar dalam
Hasil olahan data nilai fokus lensa dan
optik
pengamatan benda dari jauh, lampu sebagai
D = daya akomodasi lensa
(F)
bangku
nilai
akomodasi
lensa
jarak ini berdasarkan kekuatan cahaya lampu
(D)
yang masih dapat membentuk bayangan
selanjutnya dihubungkan dengan teori yang
semu cahaya pada layar, dimana posisi awal
telah dikumpulkan dalam tinjauan pustaka
lensa bebas di antara lampu dan layar.
sebagai dasar analisis hasil pengamatan.
Gambar 4. Bayangan cahaya lampu sebagai titik penentuan benda Hasil pengukuran benda dengan
dalam benda yang jauh tersaji pada tabel
menggunakan lensa F = 10 cm, yang
berikut ini:
dijadikan model mata tidak berakomodasi 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
74
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
benda yang jauh tersaji pada tabel berikut
Hasil pengukuran benda dengan
ini:
menggunakan lensa F = 5 cm, yang dijadikan model mata berakomodasi dalam
Tabel 2. Pengamatan Benda dan Bayangan oleh Lensa F = 5 cm
Hasil
penelitian
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
menggambarkan
bahwa analisa kerja mata ketika melihat
benda atau objek (berakomodasi) atau dimodelkan dengan lensa F = 5 cm.
benda atau objek yang jauh dapat dilakukan
Teori yang ada hanya diketahui
dengan rileks (tidak berakomodasi) atau
bahwa kegiatan melihat benda atau objek
dimodelkan dengan menggunakan lensa F =
oleh mata selalu dalam keadaan rileks, yang
10 cm dan dapat juga dilakukan dengan
membuat lensa mata tetap dalam keadaan
kemampuan lensa mata untuk memfokuskan
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
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
Gambar 6. Posisi alat bangku optik pada model mata melihat jauh Gambar 6 memperlihatkan kondisi
gelap khusus yang biasanya diperuntukkan
penggambaran jalannya sinar ketika lensa
untuk praktikum alat optik tidak dimiliki
menangkap benda yang jauh dan kemudian
oleh laboratorium namun secara teoritis
bayangannya ditampilkan pada layar tidak
dapat digambarkan sebagai berikut:
dapat dilihat dengan jelas, mengingat ruang
Gambar 7. Penggambaran sinar oleh lensa cembung (Giancoli, 2005) Bayangan benda yang tertangkap
maka nilai-nilai tersebut menunjukkan posisi
oleh layar (retina) dalam keadaan nyata,
bayangan yang diperkecil pada retina.
terbalik
Analisa Kerja Mata Melihat Dekat
dan
diperkecil
(Young
Freedman, 2008). Nilai fokus
and
kecil pada
Model
bangku
optik
untuk
model mata melihat jauh baik dalam
pengamatan benda pada jarak yang dekat,
keadaan rileks yaitu sebesar 0.114 cm (14.4
lampu sebagai model benda di tempatkan
mm)
keadaan
pada titik 31 cm sedangkan layar sebagai
berakomodasi yaitu sebesar 0.193 cm (19.3
model retina diatur pada jarak 68 cm.
mm), jika hal ini dihubungkan dengan teori
Penempatan
yang ada pada Young and Freedman (2008)
berdasarkan bayangan cahaya yang lebih
maupun
lensa
dalam
lampu
dalam
jarak
ini
76
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
tajam pada layar. Sedangkan posisi awal
yang tajam pada layar sehingga ketika
lensa bebas mendekati layar.
digantikan dengan lensa F = 5 cm maka
Pengukuran jarak benda dan jarak bayangan dengan menggunakan lensa F = 10
pengukuran didapatkan bayangan cahaya yang tajam pada layar.
cm, tidak mendapatkan bayangan cahaya
Gambar 8. Ketajaman bayangan cahaya pada layar pada titik penentuan pengukuran melihat benda yang dekat tersaji pada tabel
Hasil pengukuran benda dengan
berikut ini:
menggunakan lensa F = 5 cm, yang dijadikan model mata berakomodasi dalam
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
Sejalan dengan teori ketika mata
dapat dilakukan oleh lensa mata dalam
melakukan kegiatan melihat benda atau
keadaan memfokuskan benda (akomodasi)
objek dengan jarak yang dekat (normal 20
di mana lensa dari menipis atau dimodelkan
cm) maka secara alamiah lensa mata akan
oleh lensa F = 10 cm kemudian secara
menebal, seperti skema analisa kerja mata
alamiah akan menebal atau dimodelkan
oleh Giancoli (2005) yang dapat dilihat pada
dengan lensa F = 5 cm.
gambar berikut ini:
77
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
Gambar 9. Skema mata melihat dekat (Giancoli, 2005) Menurut Campbell et al. 2000, hal ini
berakomodasi melihat jauh titik fokus lensa
dikarenakan otot mata akan bekerja lebih
lebih kecil dibandingkan dengan titik fokus
kuat menebalkan lensa dalam memfokuskan
lensa ketika mata berakomodasi melihat
melihat benda yang jauh dibandingkan
benda
ketika memfokuskan lensa dalam melihat
akomodasi lensa berdasarkan perhitungan
benda yang dekat.
model melihat benda yang jauh lebih besar
Diperkuat oleh hasil perhitungan model memperlihatkan bahwa ketika mata
yang
dekat.
Sedangkan
nilai
dibandingkan nilai akomodasi mata ketika melihat benda yang jauh.
Gambar 10. Posisi alat bangku optik pada model mata melihat dekat Gambar 11 memperlihatkan kondisi
untuk praktikum alat optik tidak dimiliki
penggambaran jalannya sinar ketika lensa
oleh laboratorium namun secara teoritis
menangkap benda yang dekat dan kemudian
dapat digambarkan sebagai berikut:
bayangannya ditampilkan pada layar tidak dapat dilihat dengan jelas, mengingat ruang gelap khusus yang biasanya diperuntukkan 78
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 80
Gambar 11. Penggambaran sinar oleh lensa cembung (Young and Freedman, 2008) Bayangan benda yang tertangkap
3. Nilai fokus lensa F = 10 cm pada
oleh layar (retina) dalam keadaan nyata,
penelitian ini adalah: 0.114 cm (1.14
terbalik
and
mm) dan 0.193 cm (1.93 mm) ketika
Freedman, 2008). Nilai fokus yang lebih
melihat benda jauh dan nilai fokus lensa
besar dibandingkan nilai fokus sebelumnya
F = 5 cm pada penelitian ini adalah:
yaitu sebesar 0.387 cm (38.7 mm) jika hal
0.387 cm (3.87 mm) ketika melihat
ini dihubungkan dengan teori dalam Young
benda yang dekat.
dan
diperbesar
(Young
and Freedman (2008) untuk model mata
4. Nilai akomodasi lensa pada penelitian ini
melihat dekat menunjukkan posisi bayangan
ketika melihat benda yang jauh adalah
yang diperbesar pada retina.
5.18 cm (51.8 mm) dan nilai akomodasi lensa pada penelitian ini adalah: 2.58 cm (25.8 mm).
KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan
hasil
penelitian,
dapat
mata
ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Penggunaan
bangku
optik
5. Nilai fokus yang lebih kecil pada model
dapat
melihat
bayangan
jauh
benda
atau
menunjukkan objek
yang
digunakan sebagai model pendekatan
diperkecil pada layar (retina), sedangkan
terhadap analisa kerja
nilai fokus yang lebih besar pada model
mata dalam
mata
melihat benda atau objek. 2. Penggunaan lensa cembung F = 10 cm dan lensa cembung F = 5 cm secara bergantian
menunjukkan
analisa
melihat
bayangan
dekat
benda
atau
menunjukkan objek
yang
diperbesar pada layar (retina). Agar
penelitian
ini
dapat
terhadap ketebalan lensa mata yang
dikembangkan dan dilanjutkan kemudian
menipis ketika rileks dan lensa yang
hari, maka perlu diperhatikan:
menebal ketika berakomodasi.
1. Penggunaan
bangku
optik
yang
dilengkapi dengan penstabilan anti getar, 79
Lectura Volume 01, Nomor 01, Februari 2010,
hlm 72 - 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., Addison and Wisley.
80
