BIO OPTIKDr. Yandri NaldiFisiologi KedokteranFK UNSWAGATI Cirebon

Tujuan InstruksionalSetelah mengikuti kuliah ini, 90 % mahasiswa dapat menjelaskan karakteristik cahaya, optika geometrik, optika Fisis, lensa dan mata secara tepatRelevansiDengan mempelajari biooptik, kita dapat menjelaskan mekanisme sistem indera penglihat secara fisis dan geometrisDeskripsi SingkatMata kuliah ini menjelaskan tentang cahaya dan karakteristiknya, Optik baik secara Fisik maupun geometrik, lensa dan mata

PENDAHULUAN

Sampai abad ke-4 sebelum masehi orang masih berrpendapat bahwa benda-benda di sekitar dapat dilihat oleh karena mata mengeluarkan sinar-sinar penglihatan. Anggapan ini didukung oleh Plato (429 348 ) dan Euclides (287 212 SM) oleh karena pada mata binatang di malam hari tampak bersinar.Pendapat di atas di tentang oleh Aristoteles (384 322 SM) karena pada kenyataan kita tidak dapat melihat benda-benda di dalam ruang gelap. Namun demikian Aristoteles tidak dapat memberi penjelasan mengapa mata dapat melihat benda.Pada abad pertengahan Alhazan (965 1038) seorang Mesir di Iskandria berpendapat bahwa benda di sekitar itu dapat dilihat oleh karena benda-benda tersebut memantulkan cahaya atau memancarkan cahaya yang masuk ke dalam mata . teori ini akhirnya di terima sampai abad ke 20 ini.

CAHAYACahaya menurut Newton (1642 - 1727) terdiri dari partikel-partikel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi.

Sementara menurut Huygens ( 1629 - 1695), cahaya adalah gelombang seperti halnya bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensi dan panjang gelombangnya saja.

Eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan :

Thomas Young (1773 - 1829) dan Agustin Fresnell (1788 - 1827) :

berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel.

Maxwell (1831 - 1874) :

Cahaya gejala kelistrikan dan kemagnetansehingga tergolong gelombang elektromagnetik.

Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel :

Max Planck (1858 - 1947) danAlbert Enstein (1879 1955) : teori foton

Planck cahaya dipancarkan dalam bentuk paket-paket kecil yang disebut kuanta (teori Kuantum)

Einstein menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elektron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya.Disimpulkan : Cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini disebut dualisme cahaya

CAHAYASumber Cahaya1. sumber cahaya alami, Cnth:Matahari2. Sumber cahaya Buatan, Cnth:Lampu, Lilin, dllSifat-sifat Cahaya1. Merambat Lurus2. Menembus benda bening3. Dapat dipantulkan (Refleksi)4. Dapat dibiaskan (Refraksi)

Pemantulan cahayaHukum Pemantulan CahayaSinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.Sudut datang (i) = sudut pantul (r)

PEMANTULAN DARI BIDANG RATA DISEBUT PEMANTULAN SPECULAR (BIASA) ;

JIKA PERMUKAAN BIDANG KASAR DISEBUT PEMANTULAN DIFFUSE (BAUR)

Pemantulan pada cermin datar

Pemantulan cahaya dari obyek (bunga dan vas) pada cermin datar.

Sifat pembentukan bayangan pada cermin datar :Jarak bayangan ke cermin = jarak benda ke cerminTinggi bayangan = tinggi bendaBayangan bersifat tegak dan maya, dibelakang cermin

Pembiasan CahayaKelajuan cahaya akan berubah jika melalui medium yang berbeda. Saat merambat dari suatu medium ke medium yang lain, perubahan kelajuannya disebabkan oleh pembelokan cahayanya.

Pembiasan CahayaIndeks Biasn = indeks bias suatu mediumc = kecepatan cahaya di udaracn = kecepatan cahaya dlm medium

Hukum Pembiasan Cahayai = sudut datangr = sudut biasn = indeks bias medium 1n = indeks bias medium 2

Huklum Snellius untuk pembiasan :

LensaBerdasarkan bentuk permukaan, lensa terbagi menjadi 2 :1. Lensa yang mempunyai permukaan Sferis2. Lensa yang mempunyai permukaan SilindrisPermukaan sferis ada dua macam :a. Lensa Konveks (Cembung)Sinar sejajar yang menembus lensa akan berkumpul menjadi bayangan nyata (Konvergen)b. Lensa Konkaf (cekung)Sinar Sejajar yang menembus lensa akan menyebar.

Pembiasan pada lensa CembungSinar sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus.Sinar melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.Sinar datang melalui titik pusat optik tidak dibiaskan.

Pembentukan BayanganGaris-garis cahaya dalam lensa cembung. Sekurangnya 2 berkas sinar dibutuhkan untuk membentuk bayangan.Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan dengan pembesaran/ pengecilan oleh lensa (I).

Sifat Bayangan :a. Bila benda di ruang I, maka Bayangan maya (di depan lensa), tegak, diperbesarb. Bila benda di ruang II, maka Bayangan nyata (dibelakang lensa), terbalik, diperbesarc. Bila benda di ruang III, maka Bayangan nyata, terbalik, diperkecil

Pembiasan pada Lensa CekungSinar sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.Sinar datang melalui pusat optik tidak dibiaskan.Sifat Bayangan :Maya, tegak, diperkecil.

DAYA AKOMODASI

Dalam hal memfokuskan objek pada retina, lensa mata memegang peranan penting. Kornea mempunyai fungsi memfokuskan objek secara tetap demikian pula bola mata (diameter bola mata 20 23 mm). kemampuan lensa mata untuk memfokuskan objek di sebut daya akomodasi. Selama mata melihat jauh, tidak terjadi akomodasi. Makin dekat benda yang dilihat semakin kuat mata / lensa berakomodasi. Daya akomodasi ini tergantung kepada umur. Usia makin tua daya akomodasi semakin menurun. Hal ini disebabkan kekenyalan lensa/elastisitas lensa semakin berkurang.

Jarak terdekat dari benda agar masih dapat dilihat dengan jelas dikatakan benda terletak pada titik dekat punktum proksimum. Jarak punktum proksimum terhadap mata dinyatakan P (dalam meter) maka disebut Ap (akisal proksimum); pada saat ini mata berakomodasi sekuat-kuatnya (mata berakomodasi maksimum). Jarak terjauh bagi benda agar masih dapat dilihat dengan jelas dikatakan benda terletak pada titik jauh/punktum remotum. Jarak punktum remotum terhadap mata dinyatakan r (dalam meter) maka disebut Ar (Aksial Proksimum); pada saat ini mata tidak berakomodasi/lepas akomodasi.

Selisih A dengan Ar disebut lebar akomodasi, dapat dinyatakan :A = lebar akomodasi yaitu perbedaan antara akomodasi maksimal dengan lepas akomodasi maksimal.Secara empiris A = 0,0028 (80 th L) dioptriL = umur dalam tahunBertambah jauhnya titik dekat akibat umur disebut mata presbiop. Presbyop ini bukan merupakan cacat penglihatan. Ada satu dari sekian jumlah orang tidak mempunyai lensa mata . Mata demikian disebut mata afasia.

Kesesatan Lensa(Aberasi Lensa)Berdasarkan persamaan yang berkaitan dengan jarak benda, jarak bayangan , jarak focus, radius kelengkungan lensa serta sinar-sinar yang datang paraksial akan kemungkinan adanya kesesatan lensa (aberasi lensa). Aberasi ini ada bermacam-macam :Aberasi SferisKomaAstigmatismeKelengkungan MedanDistorsiAberasi Kromatis

Kesesatan Lensa Aberasi sferis ( disebabkan oleh kecembungan lensa).Sinar-sinar paraksial / sinar-sinar dari pinggir lensa membentuk bayangan di P (depan permukaan yang seharusnya). aberasi ini dapat dihilangkan dengan mempergunakan diafragma yang diletakkan di depan lensa atau dengan lensa gabungan aplanatis yang terdiri dari dua lensa yang jenis kacanya berlainan.KomaAberasi ini terjadi akibat tidak sanggupnya lensa membentuk bayangan dari sinar di tengah-tengah dan sinar tepi. Berbeda dengan aberasi sferis pada aberasi koma sebuah titik benda akan terbentuk bayangan seperti bintang berekor, gejala koma ini tidak dapat diperbaiki dengan diafragma.

AstigmatismaMerupakan suatu sesatan lensa yang disebabkan oleh titik benda membentuk sudut besar dengan sumbu sehingga bayangan yang terbentuk ada dua yaitu primer dan sekunder. Apabila sudut antara sumbu dengan titik benda relatif kecil maka kemungkinan besar akan berbentuk koma. Kelengkungan medanBayangan yang dibentuk oleh lensa pada layar letaknya tidak dalam satu bidang datar melainkan pada bidang lengkung. Peristiwa ini disebut lengkungan medan atau lengkungan bidang bayangan. DistorsiDistorsi atau gejala terbentuknya bayangan palsu. Terjadinya bayangan palsu ini oleh karena di depan atau di belakang lensa diletakkan diafragma atau cela. Benda berbentuk kisi akan tampak bayangan berbentuk tong atau berbentuk bantal. Gejala distorsi ini dapat dihilangkan dengan memasang sebuah cela di antara dua buah lensa.

Aberasi kromatisPrinsip dasar terjadinya aberasi kromatis oleh karena focus lensa berbeda-beda untuk tiap-tiap warna. Akibatnya bayangan yang terbentuk akan tampak berbagai jarak dari lensa.Ada dua macam aberasi kromatis yaitu : Aberasi kromatis aksial/longitudinal : perubahan jarak bayangan sesuai dengan indeks bias. Aberasi kromatis lateral : perubahan aberasi dalam ukuran bayangan.Untuk menghilangkan terjadinya aberasi kromatis dipakai lensa flinta dan kaca krown; lensa kembar ini disebut Achromatic double lens.

MATA Ada tiga komponen pada penginderaan penglihatan :a. Mata memfokuskan bayangan pada retinab. System syaraf mata yang memberi informasi ke otakc. Korteks penglihatan salah satu bagian yang menganalisa penglihatan tersebut.

Mata dan bagian2nya

MATABagian-bagian pada mata terdiri dari : RetinaTerdapat ros batang dan cones/kerucut, fungsi rod untuk melihat pada malam hari sedangkan kone untuk melihat siang hari. Dari retina ini akan dilanjutkan ke saraf optikus. Fovea sentralisDaerah cekung yang berukuran 0,25 mm di tengah-tengahnya terdapat macula lutea (bintik kuning). Kornea dan lensaKornea merupakan lapisan mata paling depan danberfungsi memfokuskan benda dengan cara refraksi, tebalnya 0,5 mm sedangkan lensa terdiri dari kristal mempunyai dua permukaan dengan jari-jari kelengkungan 7,8 m fungsinya adalah memfokuskan objek pada berbagai jarak. PupilDi tengah-tengah iris terdapat pupil yang fungsinya mengatur cahaya yang masuk. Apabila cahaya terang pupil menguncup demikian sebaliknya.

Pembentukan Bayangan pada MataSifat Bayangan yang terbentukNyata, Terbalik, dan Diperkecil

Sistem Optik Mataa. Mata bisa mengamati objek dengan sudut yang sangat besarb. Tiap mata mempunyai kelopak mata dan ada cairan lubrikasic. Dalam satu detik dapat memfokuskan objek berjarak 20 cmd. Mata sangat efektif pada intensitas cahaya 10 : 1e. Diafragma mata di atur secara otomatis oleh irisf. Kornea terdiri dari sel-sel hidup namun tidak mendapat vaskularisasig. Tekanan bola mata diatur secara otomatis sehingga mencapai 20 mmHgh. Tiap mata dilindungi oleh tulangi. Bayangan yang terbentuk oleh mata akan diteruskan ke otakj. Bola mata dilengkapi dengan otot-otot mata yang mengatur gerakan bola mata (m=muskulus = otot). M. rektus medialis = menarik bola mata ke dalam M. rektus lateralis = menarik bola mata ke samping M. rektus superior = menarik bola mata ke atas M. rektus inferior = menarik bola mata ke bawah M. obligus inferior = memutar ke samping atas M. obligus superior = memutar ke samping dalam.

Gangguan PenglihatanMata mempunyai penglihatan yang jelas pada daerah yang dibatasi oleh dua titik yaitu titik dekat/ punctum proximum (titik terdekat yg masih dapat dilihat jelas oleh mata yg berakomodasi sekuat2nya) dan titik jauh/punctum remotum (titik terjauh yg masih dapat dilihat jelas oleh mata yg tak berakomodasi)Pada mata normal (emetropi) letak titik dekat (PP) terhadap mata sekitar 25 cm, sedang letak titik jauh (PR) terhadap mata adalah ~. Mata normal ini dapat melihat dg jelas suatu benda yg letaknya jauh maupun dekat.Benda jauh dilihatnya dg mata tak berakomodasi, sedang benda dekat dilihatnya dg mata berakomodasi.

MIOPI ( Rabun Jauh ) Lensa mata terlalu cembung, Tidak mampu melihat benda2 jauh, Titik dekatnya = 25cm, Titik jauhnya < ~, Dibantu dg kacamata negatif

Hipermetropi ( Rabun Dekat )Lensa mata terlalu pipih, Tidak mampu melihat benda2 dekat, Titik dekatnya > 25cm,Titik jauhnya ~, Dibantu dg kacamata positif

AstigmatismeKornea mata tidak berbentuk bola sehingga sinar-sinar yang masuk tidak terpusat sempurna, akibatnya benda yang terlihat mempunyai bayangan. Dapat ditolong dengan Kacamata Silindris

Presbiopi (mata Tua )Disebabkan oleh faktor usia sehingga kemampuan akomodasi mata berkurangPenderita ini tidak dapat melihat benda dekat dan benda jauh secara jelasDapat di tolong dengan menggunakan kacamata berlensa cekung dan cembung sekaligus

Persamaan Matematis sederhana

Perhitungan Pembentukan Bayangan

KeteranganS : Jarak benda ke lensaS: Jarak Bayangan ke lensaF : Jarak Fokus LensaR : Titik pusat kelengkungan Lensah : Tinggi Bendah : Tinggi bayangan

OPTALMOSKOP

Optalmoskop

TERIMA KASIHSELAMAT BELAJAR