Bio Optik
BIO OPTIK
Pengertian Biooptik ..
Biooptik, tersusun atas kata bio dan optik. Bio berkaitan dengan makhluk hidup/ zat hidup atau bagian tertentu dari makhluk hidup, Sedangkan optik dikenal sebagai bagian ilmu fisika yang berkaitan dengan cahaya atau berkas sinar.
Secara spesifik ada klasifikasi Optik geometri dan optika fisis. Fokus utama dibiooptik adalah terkait dengan indera penglihatan manusia, yaitu mata.
Mata menjadi alat optik yang paling penting pada manusia atau makhluk hidup.
1. OPTIK GEOMETRI
Berpangkal pada perjalanan cahaya dalam medium secara garis lurus, berkas-berkas cahaya di sebut garis cahaya dan gambar secara garis lurus. Dengan cara pendekatan ini dapatlah melukiskan ciri-ciri cermin dan lensa dalam bentuk matematika.
Misalnya untuk rumus cermin dan lensa : 1/f = 1/s + 1/s’
f = focus = titik api
s= jarak benda
s’ = jarak bayangan
2. OPTIK FISIK
Gejala cahaya seperti dispersi, interferensi dan polasisasi tidak dapat di jelaskan malui metode optika geometri. Gejala-gejala ini hanya dapat dijelaskan dengan menghitung ciri-ciri fisik dari cahaya tersebut.
Teori kwantum (Plank (1858-1947)),
Cahaya itu terdiri atas kwanta atau foton-foton, tampaknya agak mirip dengan teori Newton yang lama itu. Dengan menggunakan teori Max Plank dapat menjelaskan mengapa benda itu panas apabila terkena sinar.
Huygens (1690)
Menganggap cahaya itu sebagai gejala gelombang dari sebuah sumber cahaya menjalarkan getaran-getaran ke semua jurusan. Setiap titik dari ruangan yang bergetar olehnya dapat dianggap sebagai sebuah pusat gelombang baru. Inilah prinsip dari Huygens yang belum bisa menjelaskan perjalanan cahaya dari satu medium ke medium lainnya.
Macam-macam Bentuk Lensa ..
Berdasarkan bentuk permukaannya, lensa dibagi menjadi dua, yaitu:
1. Lensa yang mempunyai permukaan sferis, dibagi menjadi dua macam pula, yaitu:
a. Lensa Cembung/ Konvergen/ Positif
Sebuah lensa positif atau lensa pengumpul adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari bagian tepinya. Cahaya sejajar yang datang pada sebuah lensa positif difokuskan pada titik focus kedua yang berada pada sisi transmisi lensa tersebut.
b. Lensa Cekung/ Divergen/ Negatif
Sebuah lensa negative atau lensa menyebar adalah lensa yang bagian tepinya lebih tebal daripada bagian tengahnya. Cahaya sejajar yang datang pada sebuah lensa negative memancar seolah-olah dari titik focus kedua, yang berada pada sisi datang lensa.
c. Lensa yang mempunyai permukaan silindris
Adalah lensa yang mempunyai silinder, lensa ini mempunyai fokus yang positif dan ada pula yang mempunyai panjang fokus negatif.
Kekuatan Lensa (Dioptri) ..
Kekuatan lensa dinyatakan dengan satuan dioptri (m-1). Kekuatan lensa (P) sama dengan kebalikan panjang fokusnya (1/f). Jika panjang fokus dalam meter, kekuatan lensa adalah dalam dioptri (D):
P = = + dioptri
P = Kekuatan lensa (dioptri)
F = fokus lensa (m)
s = jarak benda dari lensa (m)
s´ = jarak bayangan dari lensa (m)
1D = 1 m-1
Kesesatan Lensa ..
Berdasarkan persamaan yang berkaitan dengan jarak benda, jarak bayangan , jarak focus, radius kelengkungan lensa seerta sinar-sinar yang dating paraksial akan kemungkinan adanya kesesatan lensa (aberasi lensa).
Aberasi ini ada bermacam-macam :
1. Aberasi sferis( disebabkan oleh kecembungan lensa).
Sinar-sinar paraksial / sinar-sinar dari pinggir lensa membentuk bayangan di P’. 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.
2. Koma,
Aberasi 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.
3. Astigmatisma,
Merupakan 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.
4. Kelengkungan medan,
Bayangan yang dibentuk oleh lensa pada layer letaknya tidak dalam satu bidang datar melainkan pada bidang lengkung. Peristiwa ini disebut lengkungan medan atau lengkungan bidang bayangan.
5. Distorsi,
Distorsi 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.
6. Aberasi kromatis,
Prinsip dasar terjadinya aberasi kromatis oleh karena focus lensa berbeda-beda untuk tiap-tiap warna. Akibatnya bayangan yang terbentuk akan tampak berbagai jarak dari lensa.
Aberasi ..
Pemburaman bayangan dari sebuah obyek tunggal dikenal dengan istilah aberasi.
Aberasi sferis merupakan hasil dari kenyataan bahwa permukaan melengkung hanya memfokuskan sinar-sinar paraksial (sinar-sinar yang berjalan dekat sumbu utama) pada sebuah titik tunggal. Sinar-sinar non paraksial pada titik dekat yang bergantung pada sudut yang dibuat dengan sumbu utamanya. Sinar-sinar yang mengenai lensa jauh dari sumbu utamadibelokkan lebihh dari sinar-sinar yang dekat dengan sumbu utama, dengan hasilnya bahwa tidak semua sinar difokuskan pada sebuah titik tunggal. Sebaliknya bayangan tersebut kelihatan sebagai sebuah cakram melingkar. Lingkaran dengan kekacauan paling sedikit berada pada titik, di mana garis tengahnya minimum.
Instrumen Optik …
Banyak instrumen yang digunakan saat ini sangat canggih. Prinsip kerjanya sering sangat sederhana, tetapi penggunaan imajinatif prinsip-prinsip ini telah melipatgandakan kemampuan kita untuk melihat dan memahami dunia yang melingkupi kita.
Mata
Mata merupakan alat optik yang paling dekat dengan kita dan merupakan sistem optik yang paling penting.
Bagian-bagian Mata
Mata memiliki bagian-bagian yang memiliki fungsi-fungsi tertentu sebagai alat optik, yaitu:
a) Kornea, merupakan selaput kuat yang tembus cahaya dan berfungsi sebagai pelindung bagian dalam bola mata. Kornea memiliki inervasi saraf tetapi avaskuler (tidak memiliki suplai darah).
b) Iris, merupakan selaput berbentuk lingkaran yang menyebabkan mata dapat membedakan warna. Iris adalah diafragma yang melingkar dan berpigmen dengan lubang yang agak di tengah yakni pupil. Iris terletak sebagian dibagian depan lensa dan sebagian di depan badan siliaris. Iris terdiri dari serat otot polos. Fungsi iris yakni mengendalikan jumlah cahaya yang masuk.
c) Pupil, merupakan celah lingkaran pada mata yang dibentuk oleh iris, berfungsi mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata.
d) Lensa mata, merupakan lensa cembung yang terbuat dari bahan bening, berserat dan kenyal, berfungsi mengatur pembiasan cahaya.
e) Retina, merupakan lapisan yang berisi ujung-ujung saraf yang sangat peka terhadap cahaya. Retina berfungsi untuk menangkap bayangan yang dibentuk oleh lensa mata. Retina merupakan bagian saraf pada mata, tersusun oleh sel saraf dan serat-seratnya. Retina berperan sebagai reseptor rangsang cahaya. Retina tersusun dari sel kerucut yang bertanggung jawab untuk penglihatan warna dan sel batang yang bertanggung jawab untuk penglihatan di tempat gelap.
f) Aquaeuos humor, merupakan cairan mata.
g) Saraf optic, merupakan saraf yang menyampaikan informasi tentang kuat cahaya dan warna ke otak.
Ada tiga komponen pada penginderaan penglihatan :
* Mata memfokuskan bayangan pada retina,
* System syaraf mata yang memberi informasi ke otak,
* Korteks penglihatan salah satu bagian yang menganalisa penglihatan
tersebut.
b. Pembentukan Bayangan Pada Mata
Mata bisa melihat benda jika cahaya yang dipantulkan benda sampai pada mata dengan cukup, kemudian lensa mata akan membentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil pada retina.
Ada tiga komponen penginderaan penglihatan, yaitu:
1.Mata memfokuskan bayangan pada retina
2.Sistem saraf mata yang member informasi ke otak
3. Korteks penglihatan salah satu bagian yang menganalisa penglihatan
tersebut
Proses akomodasi..
Cahaya memasuki mata melalui bukaan yang berubah, lapisan serat saraf yang menutupi permukaan belakangnya. Retina berisi struktur indra-cahaya yang sangat luas yang disebut batang (rod) dan kerucut (cone) yang menerima dan memancarkan informasi di sepanjang serat saraf optic ke otak. Bentuk lensa kristal dapat diubah sedikit oleh kerja otot siliari. Apabila mata difokuskan pada benda yang jauh, otot akan mengendur dan sistem lensa kornea berada pada panjang fokus maksimumnya, kira-kira 2 cm, jarak dari kornea ke retina. Apabila benda didekatkan, otot siliari akan meningkatkan kelengkungan lensa, yang dengan demikian akan mengurangi panjang fokusnya sehingga bayangan akan difokuskan ke retinaDalam hal memfokuskan objek pada retina, lensa mata memegang peranan penting. Kornea mempunyai fungsi memfokuskan objek secara tepat, demikian pula bola mata yang berdiameter 20-23 mm.
Kemampuan lensa mata untuk memfokuskan objek disebut 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 semakin tua daya akomodasi semakin menurun, hal ini disebabkan kekenyalan/elastisitas lensa semakin berkurang.
Jika benda terlalu dekat ke mata, lensa mata tidak dapat memfokuskan cahaya pada retina dan bayangannya menjadi kabur. Titik terdekat di mana lensa mata memfokuskan suatu bayangan pada retina disebut titik dekat (punctum proksimum).
Jarak dari mata ke titik dekat ini sangat beragam pada tiap orang dan berubah dengan meningkatnya usia. Pada usia 10 tahun, titik dekat dapat sedekat 7 cm, sementara pada usia 60 tahun titik dekat ini telah menjauh ke 200 cm karena kehilangan keluwesan lensa akibat elastisitas lensa semakin berkurang, disebut mata presbyop atau mata tua dan bukan merupakan cacat mata. Nilai standar yang diambil untuk titik dekat ini adalah 25 cm, dan dianggap sebagai mata normal.
Jarak terjauh benda agar dapat dilihat dengan jelas, dikatakan benda terletak pada titik jauh (punctum remotum). Pada saat ini mata tidak berakomodasi.lepas akomodasi.
i. Jenis-jenis Mata dan Teknik Koreksi
a) Mata Normal
Sering disebut juga mata emetrop. Mata normal memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh tak terhingga. Apabila mata memiliki titik dekat tidak sama dnegan 25 cm dan titik jauh tidak sama dengan tak terhingga, maka dikatakan sebagai cacat mata. Hal ini mengakibatkan mata sulit melihat benda yang jauh maupun dekat karena bayangan tidak jatuh tepat pada retina.
b) Rabun Jauh (Miopi)
Disebut juga mata terang dekat, memiliki titik dekat kurang dari 25 cm (< 25 cm) dan titik jauh pada jarak tertentu. Orang yang menderita miopi dapat melihat dengan jelas benda pada jarak 25 cm, tetapi tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas.
Hal ini terjadi karena lensa mata tidak dapat menjadi piph sebagaimana mestinya sehingga bayangan benda jatuh di depan retina, disebabkan karena mata dibiasakan melihat benda dengan jarak dekat atau kurang dari 25 cm. cacat mata ini dapat diatasi dengan memakai kacamata berlensa cekung (minus).
c) Rabun Dekat (Hipermetropi)
Rabun dekat memiliki titik dekat lebih dari 25 cm (> 25 cm), dan titik jauhnya pada jarak tak terhingga. Penderita rabun dekat dapat melihat jelas benda-benda yang sangat jauh tetapi tidak dapat melihat benda-benda dekat dnegan jelas. Hal ini terjadi karena lensa mata tidak dapat menjadi cembung sebagaimana mestinya sehingga bayangan benda jatuh di belakang retina, disebabkan karena mata dibiasakan melihat benda yang jaraknya jauh. Cacat mata ini dapat diatasi dengan kacamata berlensa cembung (plus).
d) Mata Tua (Presbiopi)
Jenis mata ini bukan termasuk cacat mata, disebabkan oleh daya akomodasi yang berkurang akibat bertambah usia. Letak titik dekat maupun titik jauh telah bergeser. Titik dekatnya lebih dari 25 cm dan titik jauhnya hanya pada jarak tertentu. Pada penderita presbiopi tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas serta tidak dapat membaca pada jarak baca normal. Jenis mata ini dapat ditolong dengan kacamata berlensa rangkap (minus di atas dan plus di bawah) yang disebut kacamata bifocal.
e) Astigmatisma
Cacat mata ini disebabkan oleh kornea mata yang tidak berbentuk sferis, tapi lebih melengkung pada satu sisi daripada sisi yang lain. Akibatnya sebuah titik akan difokuskan sebagai garis pendek. Penderita astagmatisma, dengan satu mata akan melihat garis dalam satu arah lebih jelas daripada kea rah yang berlawanan. Penderita astagmatisma dapat diatasi dnegan menggunakan kacamata berlensa silindris.
f) Mata Campuran
Penderita yang matanya sekaligus mengalami prsesbiopi dan miopi, maka memiliki titik dekat yang letaknya terlalu jauh dan titik jauh terlalu kecil, dapat ditolong dengan kacamata berlensa rangkap atau bifocal (negatif di atas dan positif di bawah).
REFERENSI:
http://pendidikansains.blogspot.com/2008/04/bio-optik-dalam-keperawatan.html
J.F. Gabriel,2003, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta
http://pendidikansains.blogspot.com/2008/04/bio-optik-dalam-keperawatan.html