LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM BIOFISIKA

DAYA PISAH LENSA MATA

Oleh :

Kelompok 8

1. Purnamasari Pargusta (12312241029)

2. Ardya Fatma Winarni (12312241030)

3. Isnaeni Widiastuti (12312241031)

4. Hanifah (12312241032)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2015

DAYA PISAH LENSA MATA

A. Tujuan

Setelah melakukan percobaan, diharapkan mahasiswa dapat:

1. Mengetahui kemampuan lensa mata membedakan batas dua sumber cahaya yang

terpisahkan

2. Menentukan jarak maksimum sampai mata masih dapat membedakan sumber cahaya

terpisahkan

B. Data Percobaan

1. Variasi Jarak LED

Warna LED : Biru

Panjang gelombang LED biru : 450-495 nm

Naracoba : Ardya Fatma Winarni

d (m)L

pengukuran (m)

Δd (m) D (m)L hitung max (m)

L hitung min (m)

L hitung rata-rata

(m)

ΔL hitung (m)

5,00x10-3 5,8365,00 x10-4

2,00 x10-3 1,82 1,66 1,74 1,73

7,50 x10-3 7,405,00 x10-4

2,00 x10-3 2,73 2,48 2,81 1,73

1,00 x10-3 8,085,00 x10-4

2,00 x10-3 3,64 3,31 3,84 1,73

1,50 x10-2 9,445,00 x10-4

2,00 x10-3 5,46 4,97 5,28 1,73

2. Variasi Warna LED

d LED : 0,5 cm

Panjang gelombang LED merah : 620-750 nm

Panjang gelembang LED kuning : 570-590 nm

Panjang gelombang LED biru : 450-495 nm

Naracoba : Ardya Fatma Winarni

Warna LED

d (m)L

pengukuran (m)

Δd (m) D (m)L hitung max (m)

L hitung min (m)

L hitung rata2 (m)

ΔL hitung

(m)

merah5,00 x10-3 10,06

5,00 x10-4

2.00 x10-3 13,2 10,9 12,1 1,2

kuning5,00 x10-3 7,52

5,00 x10-4

2.00 x10-3 14,4 13,9 14,1 1,41

biru5,00 x10-3 5,836

5,00 x10-4

2.00 x10-3 18,2 16,6 17,4 1,73

C. Analisis Data

Variasi Jarak LED Variasi Warna LED

Diketahui:

L pengukuran = 5,836 m

d=0.5 cm=5x10-3m

D=2 mm= 2 x10-3m

Panjang gelombang LED biru = 450-

495nm

Ditanyakan:

L perhitungan….?

Jawab:

L perhitungan dengan λ=450 nm

Lmin= dD1,22 λ

Lmin=5. 10−3 x2. 10−3

1,22 x 4,5. 10−7

Lmin=1,66 m

L perhitungan dengan λ=495 nm

Lmax= dD1,22 λ

Lmax= 5. 10−3 x2.10−3

1,22 x 4,95.10−7

Lmax=1,82m

L perhitungan rata-rata

L= Lmin+Lmax2

L=1,66+1,822

L=1,74 m

Ralat L perhitungan

Δ L=| D1,22 λ|∨Δd∨¿

Δ L=| 2.10−3

1,22 x 4,73. 10−7|∨5.10−4∨¿

Diketahui:

L pengukuran = 10,06 m

d=0.5 cm=5x10-3m

D=2 mm= 2 x10-3m

Panjang gelombang LED merah = 620-

750nm

Ditanyakan:

L perhitungan….?

Jawab:

L perhitungan dengan λ=620 nm

Lmin= dD1,22 λ

Lmin=5. 10−3 x2. 10−3

1,22 x 6,2. 10−7

Lmin=10,9m

L perhitungan dengan λ=750 nm

Lmax= dD1,22 λ

Lmax=5.10−3 x2.10−3

1,22 x7,5. 10−7

Lmax=13,2m

L perhitungan rata-rata

L= Lmin+Lmax2

L=10,9+13,22

L=12,1m

Ralat L perhitungan

Δ L=| D1,22 λ|∨Δd∨¿

Δ L=| 2.10−3

1,22 x 6,85.10−7|∨5.10−4∨¿

Δ L=1,73m Δ L=1,2m

D. Pembahasan

Praktikum “Daya Pisah Lensa Mata” dilakukan pada hari Jumat, 10 April 2015 di

laboratorium IPA 2. Tujuan dari praktikum ini yaitu mengetahui kemampuan lensa mata

memiliki batas dua sumber cahaya yang terpisahkan dan mengetahui jarak maksimum

sampai mata masih dapat membedakan sumber cahaya terpisahkan.

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain lampu LED, roll

meter, billboard sebagai dudukan lampu LED, baterai sebagai sumber tegangan, jepit

buaya sebagai kabel penghubung pada rangkaian lampu LED. Pertama yang dilakukan

yaitu menyusun rangkaian lampu LED dan baterai dihubungkan menggunakan jepit

buaya. Naracoba mengamati cahaya lampu LED sampai hanya terlihat satu cahaya,

kemudian mengukur jarak ketika naracoba hanya melihat satu cahaya lampu LED. Pada

praktikum ini, praktikan membuat dua variasi yaitu, variasi jarak lampu LED dan variasi

warna lampu LED. Berikut adalah pembahasan untuk masing-masing variasi:

1. Variasi jarak lampu LED

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan jarak maksimum sampai mata

masih dapat membedakan sumber cahaya terpisahkan. Pada vaiasi jarak lampu LED

ini, praktikan menggunakan warna lampu LED biru dengan panjang gelombang 450-

495 nm. Praktikan menggunakan satu naracoba yaitu Ardya Fatma Winarni.

Pada praktikum kali ini praktikan menggunakan 4 variasi jarak lampu LED

yaitu 5,00x10-3 m, 7,50 x10-3 m, 1,00 x10-3 m, dan 1,50 x10-2 m. Didapatkan hasil

pengukuran jarak obyek dengan lensa yaitu 5,836 m; 7,40 m; 8,08 m; dan 9,44 m. Dari

hasil praktikum tersebut didapatkan hasil bahwa semakin besar jarak lampu LED

maka semakin besar pula jarak obyek dengan lensa mata. Ini sudah sesuai dengan teori

bahwa semakin besar jarak maka semakin besar pula jarak obyek dengan lensa. Jika

dua benda titik yang terpisah pada jarak tertentu, bayangan kedua benda bukanlah dua

titik tetapi dua pola difraksi. Jika jarak pisah kedua benda titik terlalu dekat maka pola

difraksi kedua benda saling menindih.

Cahaya merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang

bisa dilihat dengan mata dan gelombang ini tentunya membawa energi. Jadi

sebenarnya cahaya itu sendiri merupakan salah satu bentuk energi. Energi ini bergerak

bersama gelombang itu sendiri. Cahaya juga merupakan dasar ukuran meter: 1 meter

adalah jarak yang dilalui cahaya melalui vakum pada 1/299,792,458 detik. Kecepatan

cahaya adalah 299,792,458 meter per detik. Cahaya juga memiliki sifat sebagai

partikel yang biasa disebut foton. Karena itulah cahaya bisa juga dipandang sebagai

kumpulan banyak partikel yang tidak bermassa yang bergerak dengan kecepatan

3×10^8 m/s

Visus (ketajaman penglihatan) adalah nilai kebalikan sudut (dalam menit)

terkecil di mana sebuah benda masih kelihatan dan dapat dibedakan. Tajam

penglihatan adalah kemampuan untuk membedakan antara dua titik yang berbeda pada

jarak tertentu.

Visus (ketajaman penglihatan) adalah ukuran, berapa jauh, dan detail suatu

benda dapat tertangkap oleh mata sehingga visus dapat disebut sebagai fisiologi mata

yang paling penting. Ketajaman penglihatan didasarkan pada prinsip tentang adanya

daya pisah minimum yaitu jarak yang paling kecil antara 2 garis yang masih mungkin

dipisahkan dan dapat ditangkap sebagai 2 garis (Murtiati dkk, 2010).

Dikenal beberapa titik di dalam bidang refraksi, seperti Pungtum Proksimum

merupakan titik terdekat dimana seseorang masih dapat melihat dengan jelas. Pungtum

Remotum adalah titik terjauh dimana seseorang masih dapat melihat dengan jelas, titik

ini merupakan titik dalam ruang yang berhubungan dengan retina atau foveola bila

mata istirahat. Pada emetropia, pungtum remotum terletak di depan mata.

2. Variasi warna lampu LED

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbedaan warna lampu

pada kemampuan lensa mata dalam melihat objek. Pada variasi warna lampu LED ini,

praktikan menggunakan 3 LED dengan warna berbeda yaitu LED warna merah,

kuning, dan biru. Sebagai variabel kontrol dari percobaan ini adalah jarak lampu LED

sebesar 0,5 cm untuk masing-masing warna LED dan percobaan dilakukan oleh satu

naracoba, yaitu Ardya Fatma Winarni.

Daya urai adalah jarak pisah terpendek dari 2 benda titik dimana bayangan

yang dihasilkannya masih dapat ditampilkan sebagai 2 titik terpisah. Alat-alat optik

seperti lup, teropong, dan mikroskop memiliki kemampuan untuk memperbesar

bayangan benda. Namun, perbesaran bayangan benda yang dihasilkan terbatas.

Kemampuan perbesaran alat-alat optik itu selain dibatasi oleh daya urai lensa juga

dibatasi oleh pola difraksi yang terbentuk pada bayangan benda itu. Berikut gambar

pola difraksi yang terbentuk oleh alat-alat optik tersebut, yaitu pola difraksi celah

bulat.

Gambar. Pola difraksi yang dibentuk oleh sebuah celah bulat

Pola difraksi yang dibentuk oleh sebuah celah bulat terdiri atas bintik terang

pusat yang dikelilingi oleh cincin-cincin terang dan gelap. Adapun penjelasan

mengenai pola tersebut dapat dijelaskan melalui gambar jalan sinar seperti berikut:

Gambar Daya urai suatu lensa

D =diameter lubang

l =jarak celah ke layar

dm =jari-jari lingkaran terang

θ = sudut deviasi

Kemungkinan lain pada difraksi cahaya alat optik (terutama retina) adalah

Gambar (b) hampir dapat dipisahkan dari bayangan dari dua sumber cahaya/dua benda

(c) bayangan dari dua sumber cahaya/dua benda tepat dipisahkan

Lensa mata memiliki keterbatasan dalam menentukan adanya dua benda pada

dua jarak tertentu. Keterbatasan ini sering disebut sebagai keterbatasan daya urai mata.

Seperti dijelaskan pada gambar proses daya urai mata di atas, seorang ilmuwan yang

bernama Rayleigh mengemukakan bahwa dua benda titik tepat dapat dipisahkan jika

pusat dari pola difraksi benda pertama berimpit dengan minimum pertama dari difraksi

benda kedua. Ada beberapa faktor yang berpengaruh dalam penentuan dua benda pada

jarak tertentu, antara lain:

a. Panjang gelombang sumber cahaya tersebut (λ)

b. Jarak antara dua sumber cahaya (l)

c. Jarak antara dua sumber cahaya sampai ke retina (daya urai= d)

d. Lebar pupil/ diafragma mata manusia (D)

Lebih jelas lagi, faktor-faktor tersebut tertuang pada persamaan yang terdapat

pada daya urai mata yaitu

sin θ = 1,22 λ/D

sin θ = d/l

sehingga d = 1,22 λ. l/D

Mata manusia pada umumnya mempunyai lebar diafragma lensa sebesar ±2

mm dengan panjang gelombang yang ditangkap adalah ±5.500 A. Percobaan yang

dilakukan menggunakan tiga variasi LED yaitu merah, kuning, dan biru. LED adalah

generasi terbaru lampu signal sebagai pengganti bola lampu pijar atau halogen.

Adapun jarak dua sumber cahaya (LED) yang masih dapat terlihat oleh pengamat

adalah:

Warna LED d (m)L pengukuran

(m)merah 5,00 x10-3 10,06kuning 5,00 x10-3 7,52

biru 5,00 x10-3 5,836

Warna adalah suatu proses yang terjadi dimana cahaya mengenai suatu benda.

Panjang gelombang warna yang mampu dilihat oleh mata manusia yaitu mulai dari

400-700 nanometer yang disebut dengan visible light. Setiap warna memiliki

karakteristik tertentu. Berikut tabel karakterisik masing-masing warna, khususnya

karakteristik frekuensi dan panjang gelombang.

Sumber: https://indocropcircles.wordpress.com/

Warna merah memiliki panjang gelombang tertinggi, disusul oleh panjang

gelombang warna kuning, dan berlanjut biru dengan panjang gelombang terendah.

Dengan lebar diafragma mata yang sama dan jarak antara dua sumber cahaya yang

sama yaitu 0,5 cm, jika kita mencocokkan dengan rumus d = 1,22 λ. l/D, sehingga

antara panjang gelombang (λ ) dan jarak antara dua sumber dengan retina mata (L)

memiliki hubungan yang berbanding terbalik. Maka jarak antara dua sumber dengan

retina seharusnya menunjukkan merah sebagai jarak terdekat, kemudian kuning, dan

terakhir biru, seperti pada Lhitung yaitu dengan warna LED merah seharusnya

praktikan mampu melihatnya sebagai dua sumber cahaya sampai pada jarak 12,1 m.

Dengan LED kuning, seharusnya praktikan mampu melihatnya sebagai dua sumber

cahaya sampai pada jarak 14,1 m. Dan dengan LED biru, seharusnya praktikan

mampu melihatnya sebagai dua sumber cahaya sampai pada jarak 17,4 m. Namun,

hasil pengamatan praktikan menunjukkan keadaan yang sebaliknya yaitu dengan jarak

yang semakin kecil untuk gelombang merah, kemudian kuning, dan biru. Pada LED

merah, praktikan mampu melihatnya sebagai dua sumber cahaya maksimal pada jarak

10,06 m; untuk LED kuning pada jarak 7,52 m; dan untuk LED biru pada jarak 5,836

m. Ketidaksesuaian ini bisa terjadi karena beberapa hal, antara lain: Presepsi praktikan

sehingga ada kemungkinan data tidak sesuai dengan fakta, penggunaan LED pada

siang hari sehingga warna yang dihasilkan kurang sempurna terlihat oleh mata karena

terpengaruh oleh spektrum matahari. Namun, untuk hasil perhitungan secara rumus

sudah menunjukkan semakin besar panjang gelombang, maka semakin pendek jarak

yang diterima retina pada penentuan dua sumber cahaya.

E. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkasn bahwa:

1. Kemampuan lensa mata memiliki batas dua sumber cahaya yang terpisahkan

dipengaruhi oleh Panjang gelombang sumber cahaya tersebut (λ), Jarak antara dua

sumber cahaya (l), Jarak antara dua sumber cahaya sampai ke retina (daya urai= d),

dan Lebar pupil/ diafragma mata manusia (D)

2. Jarak maksimum sampai mata masih dapat membedakan sumber cahaya terpisahkan

disebut daya urai. Semakin besar panjang gelombang suatu sumber cahaya (warna),

maka semakin pendek jarak yang diterima retina pada penentuan dua sumber cahaya.

Semakin besar jarak sumber cahaya (lampu LED), maka semakin besar pula jarak

obyek dengan lensa mata.

F. Daftar Pustaka

Drs. Bambang Ruwanto, M.Si. 2005 Asas-Asas Fisika 3A. Bogor : PT. Ghalid Indonesia.

Murtiati, Tri dkk. 2010. Penuntun Praktikum Anatomi dan Fisiologi Manusia. Jurusan

Biologi FMIPA Universitas Negeri Jakarta.

G. Lampiran