Alat optik
adalah alat yang bekerja berdasarkan sifat-sifat optik, seperti refleksi,
refraksi, difraksi, interferensi, dan polarisasi. Alat optik terdiri dari alat
optik alamiah dan alat optik buatan. Alat alamiah misalnya mata, sedangkan alat
optik buatan seperti kacamata, lup, mikroskop, teleskop, kamera, dan proyektor.
Alat optik yang paling utama adalah mata, karena mata merupakan alat untuk
melihat. Banyak pengetahuan yang kita peroleh melalui proses penglihatan
melalui mata. Fungsi alat-alat optik yang lainnya sebenarnya adalah membantu
proses penglihatan atau pengamatan.
Berikut ini
prinsip kerja dari masing-masing alat optik:
A.
Mata
Ada tiga komponen pada penginderaan
mata, yaitu:
1.
Mata,
memfokuskan banyangan pada retina.
2.
Sistem
syaraf mata, yang memberi informasi ke otak.
3.
Konteks
penglihatan, salah satu bagian yang menganalisis penglihatan untuk melihat
bagian-bagian yang terdapat pada mata manusia.
·
Bagian-bagian
mata
1.
Alis, yaitu rambut-rambut halus yang terdapat
diatas mata. Alis berfungsi mencegah masuknya air atau keringat dari dahi ke
mata.
2.
Bulu Mata, yaitu rambut-rambut halus yang terdapat di
tepi kelopak mata. Bulu mata berfungsi untuk melindungi mata dari benda asing.
3.
Humor berair (cairan berair) berfungsi
umenghasilkan cairan pada mata.
4.
Humor/badan bening. Humor Badan Bening ini
terletak dibelakang lensa. Bentuknya berupa Zat transparan seperti jeli
(agar-agar). Fungsi humor (badan bening) adalah untuk meneruskan cahaya dari
lensa mata ke retina(selaput jala).
5.
Kelenjar Air Mata. Kelenjar
air mata terletak dibagian dalam kelopak mata. Kelenjar air mata berfungsi
untuk menghasilkan cairan yang disebut air mata. Air Mata berguna untuk mencaga
bola mata agar tetap basah. Selain itu air mata berguna untuk membersihkan mata
dari benda asing yang masuk kemata sehingga mata tetap bersih.
6.
Kelenjar Lakrima (Air mata)
Kelenjar air mata (lakrima) berfungsi Menghasilkan air
mata untuk membasahi mata yang beguna menjaga kelembapan mata, membersihakan
mata dari debu dan membunuh bibit penyakit yang masuk kedalam mata.
7.
Kelopak Mata
Kelopak mata terdiri atas kelopak atas dan kelopak bawah.
Bagian ini untuk membuka dan meutup mata. Kelopak mata berfungsi untuk
melindungi bola mata bagian depan dari benda-benda asing dari luar. Benda-benda
tersebut misalnya debu, asap, dan goresan. Kelopak mata juga berfungsi untuk
menyapu permukaan bola mata dengan cairan. Selain itu juga untuk mengatur
intensitas cahaya yang masuk ke mata.
8.
Konjungtiva adalah membran tipis pelindung (lapisan
jaringan) pada mata. Konjungtiva berfungsi sebagai membran pelindung pada mata.
9.
Lapisan Koroid (lapisan tengah)
Lapisan koroid atau lapisan tengah terletak diantara
sklera dan retina, berwarna cokelat kehitaman sampai hitam. Lapisan
tengah(lapisan koroid) berfungsi memberi nutrisi pada retina luar. sedang warna
gelap koroid berfungsi untuk mencegah pemantulan sinar. Lapisan yang amat gelap
juga berfungsi mencegah berkas cahaya dipantulkan di sekeliling mata.
10.
Retina (Selaput Jala)
Retina berfungsi sebagai layar dalam menangkap
bayangan benda, di tempat initerdapat simpul-simpul syaraf
optik. Retina merupakan lapisan terdalam dari dinding bola mata.
Retina mengandung sel-sel reseptor yang peka terhadap cahaya. Bagian yang
sangat peka terhadap cahaya pada retina disebut bintik kuning (fovea). Bagian
yang tidak peka terhadap cahaya dan merupakan tempat keluarnya saraf mata
menuju otak disebut bintik buta.
Iris atau Selaput pelangi adalah
daerah berbentuk gelang pada mata yang dibatasi oleh pupil dan sklera (bagian
putih dari mata). Iris mengatur jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata dengan
mengubah ukuran pupilnya.
11.
Lensa
Lensa adalah bagian mata yang berfungsi untuk
memfokuskan bayangan pada retina.Lensa terletak ditengah bola mata, dibelakang
anak mata(pupil) dan selaput pelangi(iris). Fungsi utama lensa adalah
memfokuskan dan meneruskan cahaya yang masuk ke mata agar jatuh tepat pada
retina(selaput jala). Dengan demikian mata dapat melihat dengan jelas. Lensa
mata mempunyai kemampuan untuk menfokuskan jetuhnya cahaya. Fungsi lensa yang
lain juga untuk membentuk bayangan pada retina yang bersifat nyata, terbalik
dan diperkecil.
12.
Otot-otot bersilia
Otot-otot bersilia berfungsi Mengatur bentuk lensa. Otot
siliar berfungsi untuk mengatur daya akomodasi mata.
13.
Pupil (anak mata)
Pupil berupa celah yang berbentuk lingkaran terdapat
ditengah-tengah iris . Pupil berfungsi sebagai tempat untuk mengatur banyak
sedikitnya cahaya yangmasuk kedalam mata. Pupil juga Lubang di dalam Iris yang
dilalui berkas cahaya. Pupil merupakan tempat lewatnya cahaya menuju retina.
Saraf Mata berfungsi untuk meneruskan rangsang cahaya
yang telah diterima. Rangsang cahaya tersebut diteruskan kesusunan saraf pusat
yang berada di otak. dengan demikian kita dapat melihat suatu benda. Saraf
Optik atau saraf mata juga berfungsi Mengirim informasi visual ke otak atau
meneruskan informasi tentang kuat cahaya dan warna ke otak.
15.
Selaput Bening (Kornea)
Kornea adalah bagian mata yang melindungi
permukaan mata dari kontak dengan udara luar. Selaput Bening(Kornea) sangat
penting bagi ketajaman penglihatan kita. Fungsi utama selaput bening (kornea)
adalah meneruskan cahaya yang masuk kemata. Kornea merupakan bagian mata yang
dapat disumbangkan untuk penyembuhan orang dari kebutaan. Selaput Bening
(kornea) juga berfungsi sebagai pelindung mata bagian dalam.
16.
Sklera/selaput putih
Sklera atau selaput putih terletak di lapisan luat.
SkleraLapisan luar yang keras / keras. Lapisan ini berwarna putih, kecuali
dibagian depan yaitu tidak berwarna atau bening. Lapisan Sklera berwarna putih
terdiri atas serabut kolagen yang tidak teratur dan tidak berpembuluh darah,
kecuali bagian episklera. Lapisan sklera berfungsi melindungi bola mata. Sklera
bagian mata depan tampak bergelembung dan transparan disebut kornea. Iris adalah
selaput tipis yang berfungsi untuk mengatur kebutuhan cahaya dalam pembentukan
bayangan.
17.
Suspensor Ligamen
Suspensor Ligamen berfungsi menjaga lensa agar selalu
pada tempatnya.
·
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:
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).
·
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.
ü Cacat Mata
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.
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
negatif.
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.
ü Cacat Mata
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.
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.
ü 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.
ü 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.
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.
Penderita astigmatisme yang belum diobati
akan sering mengeluh sakit kepala, kelelahan pada mata dan kabur saat melihat
benda berjarak dekat maupun jauh. Jika mengalami gejala tersebut dalam jangka
waktu yang lama, sebaiknya anda segera ke dokter mata untuk melihat kemungkinan
terjadinya astigmatisme.
Hampir semua derajat astigmatisme dapat dikoreksi
dengan kacamata atau lensa kontak. Pada penderita derajat ringan bahkan tidak
memerlukan koreksi sama sekali selama astigmatisme itu tidak disertai dengan
rabun jauh atau rabun dekat. 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.
ü 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.
ü 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.
ü Daya
Akomodasi Mata.
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.
B.
Lup
Kaca pembesar tersebut dikenal dengan
nama lup (Loupe = kaca pembesar = magniflying glass). Lup banyak digunakan
oleh tukang reparasi jam/arloji, pedagang intan, bahkan para ahli tekstil. Lup
berupa sebuah lensa postif yang digunakan untuk melihat benda kecil supaya
dapat terlihat lebih besar dan lebih jelas. Karenanya benda atau objek
diletakkan di antaranya lensa dan fokusnya. Karena penglihatan mata terhalang
oleh lup, maka yang terlihat oleh mata sebenarnya adalah bayangan maya dari
benda.
C.
Mikroskop
Anthony Van Leuwenhoek yang mula-mula
menggunakan mikroskop sederhana pada bidang mikrobiologi yaitu memakai lensa
sederhana berukuran diameter 270 mm. Selanjutnya dalam pemakaian mikroskop
untuk memperoleh ketajaman dan pembesaran dari objek yang diamati diperlukan pengetahuan
tentang metode lensa dan kombinasi lensa. Berdasarkan perkembangan IPTEK, maka
mikroskop dibedakan dalam dua kelompok besar, yaitu mikroskop cahaya dan
mikroskop elektron.
D.
Kamera
Kamera atau tustel adalah alat untuk
memperoleh gambar suatu objek atau benda dengan bantuan cahaya dan lensa
cembung. Bayangan benda atau gambar yang dihasilkan oleh lensa dibentuk pada
film. Kamera yang pertama digunakan adalah kamera jenis obskura. Kamera ini
berbentuk sebuah kotak tertutup yang salah satu sisinya diberi lubang kecil.
Bagian
utama dari sebuah kamera antara lain lensa cembung yang dilapisi diafragma dan
film. Diafragma dapat mengubah besar kecilnya lubang masuk cahaya. Jika cahaya
terlalu kuat diafragma dikecilkan. Jika cahaya kurang kuat maka diafragma
diperbesar. Bayangan oleh lensa terbentuk di film. Agar bayangan tepat di film,
lensa dapat diatur mendekat atau menjauh dari film. Film dilapisi dengan zat
kimia tertentu, jika terkena cahaya maka akan terjadi proses perubahan pada
lapisan tersebut sehingga bayangan akan tercetak di lapisan kimia pada film
tersebut. Setelah film dikeluarkan dan dicuci menggunakan zat kimia tertentu
maka gambar akan segera terbentuk.
E.
Teropong (Teleskop)
Teleskop
dipakai untuk mengamati benda-benda yang jauh letaknya agar terlihat lebih
dekat dan lebih jelas. Ada beberapa jenis teropong antara lain teropong
bintang, teropong bumi, dan teropong prisma.
F.
Proyektor
Proyektor
adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan suatu bayangan yang lebih besar
dari objek aslinya pada layar. Objek tersebut berupa gambar dan tulisan.
Bagian-bagian dari proyektor yakni cermin cekung, lensa cembung, lensa
plankonveks, dan lensa proyektor lampu. Lensa proyektor berfungsi mengumpulkan
cahaya pada layar untuk membentuk bayangan tajam, dan cermin cekung berfungsi
memantulkan cahaya pada lensa agar cahaya terkumpul pada slaid.
