Fisika Gelombang :Proses Melihat Mata

Fisika Gelombang: Proses Melihat Mata

bashooprivate.blogspot.com. Mata (manusia) adalah indera penglihatan dan merupakan organ yang dapat menangkap perubahan dan perbedaan cahaya. Organ ini bekerja dengan cara menerima, memfokuskan dan mentransmisikan cahaya melalui lensa untuk menghasilkan bayangan objek yang dilihatnya. Mata manusia membawakan informasi yang terbawa dalam cahaya menjadi impuls saraf yang dibawa ke otak dengan suatu cara, proses ini tidak jauh beda dengan cara operasi kamera. Mungkin anda akan lebih paham dengan menganalogikan antara mata dengan kamera sebagai ilustrasi dari kinerja mata terutama mata manusia.

Struktur prinsip dari mata sama dengan cara kerja kamera. Kesamaan tersebut adalah dalam hal-hal berikut:

•  Cornea yang bekerja seperti lensa utama
•  Iris yang menyediakan aperture yang dapat berubah-ubah.
•  Lensa yang menyediakan fokus yang dapat berubah-ubah.
•  Retina yang bekerja seperti kamera film dalam merespon cahaya dengan menghasilkan impuls saraf yang dikirim ke otak dengan saraf optik.

Meskipun ada beberapa kesamaan, tetapi antara kamera dan mata tetaplah berbeda. Mata memiliki komponen yang kompleks yang merupakan gabungan antara organik dan anorganik serta berkaitan dengan saraf selaku penerima dan penerjemah stimulus yang diterima oleh mata. 

Gambar Pembentukan Bayangan oleh Mata beserta Bagian-bagiannya 

(sumber: Physic in Music and Colour;Leon Gunther)

Berikut adalah anatomi atau bagian-bagian dari mata dan fungsinya:

1. Cornea

Selaput luar bola mata yang bening (tidak berwarna) yang berfungsi sebagai pelindung, menerima dan meneruskan cahaya ke mata bagian yang lebih dalam. Oleh karena itu, kornea harus tetap bening dan bersih agar cahaya dapat diteruskan ke mata bagian dalam. Mata kita dilengkapi air mata yang dikeluarkan oleh kelenjar air mata dan kelopak mata yang menyapu lapisan kornea ini.

2. Aqueous humor

Cairan bening dengan indeks bias 1,336 (dalam The Physic of Music and Color, Gunther menyebutkan 1,3) yang mengisi bagian antara kornea dan lensa. Cairan ini berfungsi sebagai pembias cahaya yang masuk ke mata.

3. Iris

Lapisan yang berada di depan lensa mata yang berwarna. Warna iris biasanya digunakan untuk menunjukkan warna mata seseorang. Jika iris dari mata anda berwarna biru maka orang-orang akan mengatakan anda memiliki mata biru. Iris memiliki fungsi untuk mengatur besar kecilnya lubang pupil. Para ahli mengatakan bahwa mata manusia dapat melihat intensitas cahaya yang tetap yaitu dalam rentang sekitar pangkat 12 dalam besarnya (hampir sama dengan telinga). Fungsi iris mirip dengan ossicle atau rumah siput yang ada pada telinga.

4. Pupil

Disebut juga sebagai Anak Mata merupakan celah bundar yang berada di tengah iris sehingga cahaya dapat masuk ke mata bagian dalam. Pupil manusia memiliki luasan dengan rentang 0.02 sampai 0.3 cm persegi.Luas area ini menyebabkan cahaya yang diterima mata memiliki intensitas relatif konstan sehingga manusia (kita) tidak merasa sakit.

5. Ciliary muscle

bashooprivate.blogspot.com. Sebagai pengatur fokus lensa agas bayangan selalu jatuh pada retina. Untuk meningkatkan panjang fokus lensa mata,otot siliari harus dalam kondisi rileks (tidak tegang). Lensa seperti ini akan berbentuk seperti lensa cembung yang hampir datar. Proses perubahan fokus lensa oleh otot siliari ini dikenal dengan akomodasi. Akomodasi ini memberikan kita jangkauan dari panjang fokus minimum ke fokus maksimum. Pada penderita miopi, otot siliari pada posisi tegang sehingga fokus lensa mata berada di depan retina. Hal yang sebaliknya berlaku untuk penderita hipermetropi, otot siliari terlalu rileks sehingga menghasilkan fokus terlalu panjang dan banyangan jatuh di depan belakang retina.

6. Lens

Benda bening dalam bola mata yang berbentuk cembung dengan indeks bias 1.4. Lensa bersama kornea membentuk kesatuan seperti sistem lensa gabungan dengan fokus yang dapat berubah.

7. Vitreous humor

Berupa cairan bening dengan indeks bias 1.3 dan terletak di antara lensa dan retina. Beningnya cairan ini tidak membuat cahaya yang telah melalui lensa terhalang menuju ke retina. 

8. Retina

Lapisan terdalam dari dinding bola mata yang berfungsi sebagai layar penerima cahaya. Retina terdiri dari sebuah lapisan dengan dua tipe penerima cahaya (reseptor cahaya) yaitu sel batang dan sel kerucut. Penyebutan batang dan kerucut dikarenakan bentuk dari sel tersebut yang menyerupai batang dan kerucut. Sel tersebut dapat merespon dalam satu impuls saraf untuk setiap foton yang diterima. Impuls saraf tersebut kemudian dikirim kepada serat saraf (saraf optik).

a. Sel Tabung

Dalam mata manusia hanya ada satu tipe sel tabung. Sel tabung ini sensitif terhadap gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang sekitar 500 nm (daerah hijau). Sel tabung lebih sensitif 1000 kali daripada sel kerucut. Hal ini membuat kita untuk mampu melihat pada malam hari dengan kata lain dapat disebut pula penglihatan skotopik. Sel batang membutuhkan waktu cukup lama (sekitar 25 menit) untuk kembali lagi digunakan (recovery time). Sebagai ilustrasinya, satu kali sel ini mengirimkan impuls saraf, mereka membutuhkan waktu 25 menit untuk menerima rangsang kembali. Bahan yang terdapat dalam sel tabung yang peka terhadap rangsang cahaya dinamakan rhodopsin atau ungu visual. Jumlah sel tabung yang ada di dalam mata manusia sekitar 120 juta.

b. Sel Kerucut

Ada 3 tipe yang ada di dalam mata seseorang. Jenis yang pertama adalah sel kerucut dengan puncak sensitifitas panjang gelombang sekitar 440 nm (biru), yang kedua adalah sekitar 520 nm (hijau) dan yang ketiga adalah sekitar 570 nm (orange). Ketiga sel kerucut ini dapat disebut (secara berturut-turut) sel kerucut biru, hijau dan merah. Gen yang terdapat dalam ketiga sel kerucut ini diteliti di Universitas John Hopkins. Sekitar 6 juta sel kerucut berada dalam mata manusia dan terpusat di fovea. Jumlah sel kerucut merah ada sekitar 64%; sel kerucut hijau sekitar 32% dan sel kerucut biru 2% dari total jumlah sel kerucut dalam mata manusia. Dengan adanya sel kerucut, kita dapat melihat pada waktu siang atau disebut juga dengan penglihatan fotopik. Berbeda dengan sel tabung, sel kerucut membutuhkan waktu yang lebih singkat dalam recovery time.

9. Fovea

Daerah dengan dimeter 1 mm dimana sel kerucut terpusat. Banyaknya sel kerucut yang terpusat pada daerah ini membuatnya sangat peka terhadap rangsang cahaya.

10. Choroid

membran hitam yang berfungsi sebagai penerima cahaya.

11. Sclera

Lapisan terluar dari bola mata yang tidak tembus cahaya.

Prinsip untuk dapat melihat

Untuk dapat melihat sebuah benda, mata kita membutuhkan sesuatu yang disebut cahaya. Sebuah benda akan terlihat ketika benda tersebut memantulkan cahaya dan cahaya tersebut masuk ke dalam mata dan di respon oleh sel tabung dan sel kerucut yang berada pada retina. Jika ada sesuatu yang menutupi masuknya cahaya yang telah dipantulkan oleh benda ke dalam mata atau sebelum sampai ke retina maka kita tidak dapat melihat benda tersebut. 

Adaptasi dalam Kegelapan

Bayangkanlah anda berada dalam ruangan tertutup yang bercahaya dan tiba-tiba semua lampu dalam ruangan dimatikan. Pastinya setelah itu, anda tidak dapat melihat dengan jelas. Mata kita memerlukan waktu untuk menyesuaikan dan meningkatkan sensitifitas pada tingkat intensitas rendah. Penyesuaian ini disebut adaptasi kegelapan (dark adaptation). Alasan paling mudah adalah pupil kita membutuhkan waktu untuk membesar (tetapi respon pupil ini sangatlah cepat yaitu sekitar 10-20 detik). Adaptasi yang diperlukan oleh sel kerucut dengan sensitifitas maksimum adalah sekitar 7 menit dan oleh sel tabung adalah sekitar 1 jam. Alasannya adalah karena kelelahan yang dialami oleh sel tabung dan sel kerucut.

Persepsi Kedalaman

bashooprivate.blogspot.com. Persepsi kedalaman rupanya terjadi karena dua alasan utama yang tergantung oleh penggunaan dua mata, yaitu:

1. Konvergensi

Untuk menghasilkan bayangan yang sama dari penglihatan pada dua retina kedua mata harus diatur dengan sudut yang berbeda. Perbedaan sudut semakin berkurang seiring dengan meningkatnya jarak benda (benda yang dilihat semakin jauh).

2. Disparitas (perbedaan) dari posisi mata

Karena kedua bola mata kita terpisah yaitu sekitar 6.3 cm (menurut R.L. Gregory’s Eye and Brain) kedua retina berhenti menerima bayangan yang berubah satu sama lain. Perubahan ini diinterpretasikan oleh otak menjadi bagian dari jarak ke sumber cahaya (benda). Prinsip yang sama juga digunakan oleh Stereoskop untuk membuat efek kedalaman. Sinar datang yang berasal dari gambar 2 dimensi (sepeerti foto) dipisahkan dalam 2 sinar yang sama, dengan sinar yang pertama bekerja seperti mata pertama dan sinar kedua bekerja seperti mata yang kedua. Hal ini membuat gambar yang awalnya 2 dimensi terlihat menjadi 3 dimensi.

Posted by Unknown

Tweet