5 Jenis Kacamata dan Fungsinya, Rumus Kekuatan Lensa + Contoh Soal dan Pembahasan

Daftar Materi Fisika

• 1. Besaran Fisika
• 2. Vektor dan Resultan
• 3. Mekanika (Kinematika dan Dinamika)
• 4. Fisika Optik
• 5. Suhu dan Kalor

Advertisement

Baca Juga:

Mata merupakan alat optik alamiah, ciptaan Tuhan yang sangat berharga. Diagram sederhana bagian-bagian mata manusia adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Bagian depan mata yang memiliki lengkung lebih tajam dan dilapisi selaput cahaya disebut kornea. Tepat di belakang kornea terdapat cairan (aquaeous humor). Cairan ini berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke mata.

Bagian-bagian mata manusia

Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil, yakni celah lingkaran yang dibentuk oleh iris. Iris sendiri merupakan selaput yang selain berfungsi membentuk pupil, juga berfungsi sebagai pemberi warna pada mata (hitam, biru, atau coklat). Setelah melewati pupil, cahaya masuk ke lensa mata. Lensa mata ini berfungsi untuk membentuk bayangan nyata sedemikian sehingga jatuh tepat di retina.

Bayangan yang ditangkap retina bersifat nyata dan terbalik. Bayangan ini kemudian disampaikan ke otak melalui syaraf optik dan diatur sehingga manusia mendapatkan kesan melihat benda dalam kondisi tegak. Proses pembentukan bayangan pada mata dapat kalian pelajari dalam artikel tentang Proses Pembentukan Bayangan Pada Mata Normal Manusia.

Mata memiliki daya akomodasi, yakni kemampuan untuk mengubah-ubah jarak fokus lensa mata sehingga bayangan benda yang dilihat selalu jatuh tepat di retina. Jarak fokus lensa mata diubah dengan cara mengatur ketebalannya (menipis atau menebal) yang dilakukan oleh otot siliar. Daya akomodasi ini memungkinkan mata dapat melihat dengan jelas setiap benda yang dilihatnya, meskipun jaraknya berbeda-beda di depan mata.

Akan tetapi, meskipun memiliki daya akomodasi, mata memiliki keterbatasan jangkauan pandang. Mata tidak dapat melihat benda yang terlalu dekat atau terlalu jauh. Sebagai contoh, mampukah kalian melihat partikel debu yang masuk/menempel pada kornea mata kalian? Atau sebaliknya, mampukah kalian melihat dengan jelas benda yang sangat jauh sekali? Tentu tidak, bukan?

Jarak titik terdekat dari mata yang masih dapat dilihat dengan jelas disebut titik dekat, sedangkan jarak titik terjauh dari mata yang masih dapat dilihat dengan jelas disebut titik jauh. Ketika mata melihat pada titik dekatnya, mata dalam keadaan berakomodasi maksimum dan ketika mata melihat pada titik jauhnya, mata dalam keadaan tanpa akomodasi. Berdasarkan jangkauan pandang ini, mata dibedakan menjadi mata normal (emetropi) dan mata cacat.

Mata normal memiliki jangkauan pandang dari 25 cm sampai tak hingga. Dengan kata lain, titik dekat mata normal adalah 25 cm, sedangkan titik jauhnya tak hingga (jauh sekali). Mata yang jangkauan pandangnya tidak sama dengan jangkauan pandang mata normal disebut mata cacat, yang terdiri dari miopi, hipermetropi, dan presbiopi.

Miopi atau rabun jauh adalah mata yang hanya dapat melihat dengan jelas benda-benda dekat. Mata miopi memiliki titik dekat lebih dekat dari 25 cm dan titik jauh terbatas pada jarak tertentu. Miopi biasanya disebabkan oleh bola mata yang terlalu lonjong, bahkan kadang-kadang lengkungan korneanya terlalu besar. Pada mata miopi, bayangan benda jauh jatuh di depan retina, seperti diilustrasikan pada gambar berikut. Akibatnya, bayangan benda jauh akan tampak kabur.

Cacat mata miopi

Hipermetropi atau rabun dekat adalah mata yang tidak dapat melihat benda-benda dekat dengan jelas. Mata hipermetropi memiliki titik dekat lebih jauh dari 25 cm dan titik jauhnya tak hingga. Meskipun dapat melihat dengan jelas benda-benda jauh, titik dekat yang lebih besar dari 25 cm membuat mata hipermetropi mengalami kesulitan untuk membaca pada jarak baca normal.

Cacat mata ini disebabkan oleh bola mata yang terlalu memipih atau lengkungan korneanya kurang. Ketika mata hipermetropi digunakan untuk melihat benda-benda dekat, bayangan benda-benda ini akan jatuh di belakang retina, seperti diilustrasikan pada gambar berikut. Akibatnya, bayangan benda dekat menjadi terlihat kabur.

Cacat mata hipermetropi

Presbiopi memiliki titik dekat lebih jauh dari 25 cm dan titik jauh terbatas. Dengan demikian, penderita presbiopi tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda jauh dan juga tidak dapat membaca dengan jelas pada jarak baca normal. Umumnya, presbiopi terjadi karena faktor usia (tua) sehingga otot siliarnya tidak mampu membuat lensa mata berakomodasi normal seperti ketika ia masih muda.

Selain ketiga jenis cacat mata tersebut, ada lagi yang disebut astigmatisma. Pada penderita astigmatisma, benda titik akan terlihat sebagai sebuah garis dan kabur, seperti diilustrasikan pada gambar berikut. Hal ini terjadi karena lensa matanya tidak berbentuk bola, melainkan berbentuk silinder.

Diagram pembentukan bayangan pada cacat mata astigmatisma

Jenis-Jenis Kacamata Manusia dan Fungsinya

Kacamata merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Kacamata terdiri dari lensa cekung atau lensa cembung, dan frame atau kerangka tempat lensa berada seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Fungsi dari kacamata adalah mengatur supaya bayangan benda yang tidak dapat dilihat dengan jelas oleh mata menjadi jatuh di titik dekat atau di titik jauh mata, bergantung pada jenis cacat matanya.

Di SMP, kalian telah mempelajari bahwa jika sebuah benda berada di depan sebuah lensa, bayangan akan dibentuk oleh lensa tersebut. Jauh dekatnya bayangan terhadap lensa, bergantung pada letak benda dan jarak fokus lensa. Hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

1	+	1	=	1	…………… Pers. (1)
s		s'		f

Dengan:

s = jarak benda ke lensa (m)

s’ = jarak bayangan ke lensa (m)

f = jarak fokus lensa (m)

Selain itu, kalian juga pernah mempelajari kekuatan atau daya lensa. Kekuatan atau daya lensa adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar yang datang sejajar dengan lensa. Hubungan antara jarak fokus dan kekuatan lensa memenuhi persamaan berikut.

P	=	1	…………… Pers. (2)
		f

Dengan:

P = kekuatan atau daya lensa (dioptri)

f = jarak fokus lensa (m)

1. Kacamata Berlensa Cekung untuk Miopi

Seperti telah dibahas sebelumnya, mata miopi tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda yang jauh atau titik jauhnya terbatas pada jarak tertentu. Lensa kacamata yang digunakan penderita miopi harus membentuk bayangan benda-benda jauh (s = ~) tepat di titik jauh mata atau s' = –PR, dengan PR singkatan dari punctum remotum, yang artinya titik jauh.

Tanda negatif pada s' diberikan karena bayangan yang dibentuk lensa kacamata berada di depan lensa tersebut atau bersifat maya. Jika nilai s dan s' tersebut kita masukkan ke dalam Persamaan (1) diperoleh:

1	+	1	=	1
~		−PR		f

Sehingga diperoleh jarak fokus lensa kacamata untuk mata miopi yang memenuhi persamaan berikut.

f = −PR

…………… Pers. (3)

Persamaan (3) menunjukkan bahwa jarak fokus lensa kacamata adalah negatif dari titik jauh mata miopi. Tanda negatif menunjukkan bahwa keterbatasan pandang mata miopi perlu diatasi oleh kacamata berlensa negatif (cekung atau divergen). Jika persamaan (3) dimasukkan ke persamaan (2) diperoleh rumus kekuatan lensa kacamata miopi yaitu sebagai berikut.

P	=	−	1	…………… Pers. (4)
			PR

Dengan: PR dinyatakan dalam satuan m (meter) dan P dalam dioptri.

Contoh Soal:

Seseorang hanya mampu melihat benda dengan jelas paling jauh pada jarak 2 m dari matanya. Berapakah kekuatan lensa kacamata yang diperlukan?

Jawab:

Diketahui: titik jauh PR = 2 m

Maka sesuai dengan persamaan (4), kekuatan lensa kacamatanya adalah sebagai berikut:

P	=	−	1	=	−	1	dioptri
			PR			2

2. Kacamata Berlensa Cembung untuk Hipermetropi

Karena hipermetropi tidak dapat melihat benda-benda dekat dengan jelas, lensa kacamata yang digunakannya haruslah lensa yang dapat membentuk bayangan benda-benda dekat tepat di titik dekat matanya. Benda-benda dekat yang dimaksud yang memiliki jarak 25 cm di depan mata.

Oleh karena itu, lensa kacamata harus membentuk bayangan benda pada jarak s = 25 cm tepat di titik dekat (PP, punctum proximum) atau s' = –PP. Kembali tanda negatif diberikan pada s' karena bayangannya bersifat maya atau di depan lensa. Jika nilai s dan s' ini dimasukkan ke dalam Persamaan (1) dan (2), diperoleh:

P	=	1	=	4	−	1	…………… Pers. (5)
		f				PP

Dengan: PP dinyatakan dalam satuan m (meter) dan P dalam dioptri.

Karena PP > 0,25 m, kekuatan lensa P akan selalu positif. Hal ini menunjukkan bahwa seseorang yang bermata hipermetropi perlu ditolong oleh kacamata berlensa positif (cembung atau konvergen).

Contoh Soal:

Seseorang menggunakan kacamata berkekuatan +2 dioptri agar dapat membaca seperti orang bermata normal. Berapa jauhkah letak benda terdekat ke matanya yang masih dapat dilihatnya dengan jelas?

Jawab:

Letak benda terdekat ke mata yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata tidak lain adalah titik dekat atau punctum proximum (PP). Ambil jarak baca orang bermata normal 25 cm. Oleh karena orang tersebut menggunakan lensa positif atau lensa cembung maka sesuai dengan Persamaan (5), diperoleh:

P	=	4	−	1
				PP

2	=	4	−	1
				PP

1	=	2 dioptri
PP

Sehingga diperoleh titik dekat mata orang tersebut adalah PP = ½ m = 50 cm.

3. Kaca Mata untuk Presbiopi dan Atigmatisma

Penderita presbiopi merupakan gabungan dari miopi dan hipermetropi. Oleh karena itu, kaca mata yang digunakannya haruslah berlensa rangkap atau bifokal, yakni lensa cekung pada bagian atas untuk melihat benda jauh dan lensa cembung pada bagian bawah untuk melihat benda-benda dekat. Sementara itu, astigmatisma dapat diatasi dengan menggunakan lensa silindris.

4. Lensa Kontak

Lensa kontak atau contact lens juga dapat digunakan untuk mengatasi cacat mata. Pada dasarnya lensa kontak adalah kacamata juga, hanya tidak menggunakan rangka, melainkan ditempelkan langsung ke kornea mata.