Transcript biooptika terbaru

Gelombang Elektromagnetik
Cepat Rambat Gelombang Elektromagnetik
Cepat rambat gelombang Elektromagnetik di dalam suatu
medium ditentukan oleh Permitivitas (e) dan Permeabilitas
(m) dari medium tersebut.
Dengan Ketentuan:
Bila pada medium ruang hampa/udara
Jadi cepat rambat gelombang Elektromagnetik di
udara (C) :
Gelombang Elektromagnetik
Cahaya
Cahaya adalah gelombang elektromagnetik.
1. Sumber cahaya :
a. Alam
Sumber cahaya alam utama adalah matahari
b. Buatan
Sumber cahaya yang dibuat manusia untuk menunjang
kepentingannya. Misalnya, cahaya lampu listrik, lampu minyak,
lilin dll.
2. Sifat Cahaya :
- Berkas rambatannya berbentuk garis lurus,
- Dapat dipantulkan, dibiaskan, dihamburkan, diinterfrensikan,
dipolarisasikan.
Penggunaan Sinar Dalam Bidang Kedokteran
a. Sinar infra merah
- Panjang gelombang : 700 nm – 104 nm
- Dihasilkan oleh : sinar matahari, lampu
berfilter merah, emisi lampu pijar.
- Fungsinya :
- diatermi pada perderita artritis
- fotografi pupil mata tanpa rangsangan,
aliran vena pada kulit, radiasi pada tubuh manusia.
- Mempunyai efek negatif berupa “heat stress” pada
mata dan kulit.
b. Sinar tampak
- Panjang gelombang : 400 nm - 700 nm
- Dihasilkan oleh : sinar matahari, lampu
dengan berbagai macam warna.
- Fungsinya : mengetahui secara langsung
apakah bagian tubuh di luar maupun
dalam mengalami suatu kelainan, seperti
endoskopi (melihat ruang di dalam tubuh),
sistoskop (melihat struktur di dalam kandung
kencing), protoskop ( melihat struktur rektum).
c. Sinar ultra ungu
- Panjang gelombang : 100 nm - 400 nm
~ ultra ungu A (320 – 400 nm) → efek fluoresen
ultra ungu
~ ultra ungu B (290 – 400 nm) → efek erithema
(kemerahan kulit)
~ ultra ungu C (100 – 290 nm) → germisidal
(membunuh kuman)
- Dihasilkan Oleh : sinar matahari, lampu gas
merkuri, xenon dengan tekanan tinggi.
- Fungsi : sterilisasi, menobati penderita vertiligo
(kulit pucat)
d. Sinar Laser
-
Panjang gelombang : bervariasi sekitar daerah sinar
tampak.
- Dihasilkan oleh :
~ gas :
- laser He – Ne : berada pada daerah merah
(λ=633 nm) dengan daya 100 mW.
- laser Argon : berada pada spektrum 515 nm,
dengan daya 1 – 15 W.
- laser CO2 : berada pada merah (λ=500 nm)
dengan daya 50 – 500 W.
~ Padat :
- laser rubi : berada pada spektrum 693 nm dengan daya
sekitar 10 W.
- Fungsi : holography, mengkoreksi kerusakan retina, pengobatan pada
beberapa tipe kanker.
Cahaya Sebagai Foton
Teori gelombang elektromagnetik dapat mentrasmisikan cahaya dengan
baik. tetapi masih banyak efek lain yang tidak dapat dispektrum atom/
kharakterisitik, spektrum absorpsi atom dan muolekul, efek fotolistrik,
radiasi benda hitam, gejala-gejala semacam ini hanya ungkapkan tanpa
teori kuantum. dapat diterangkan dengan menggunakan metode
kuantum. Radiasi elektromagnetik kuanta ini dinamakan foton. Foton
mempunyai energi foton yaitu :
Hypotesa Planck :
Pancaran gelombang elektromagnetik adalah berupa paket-paket energi
yang disebut Kuanta yang besarnya bergantung pada frekuensi di sebut:
foton. Efek Foto Listrik adalah: Peristiwa yang dibebaskan elektronelektron
GEJALA FOTO LISTRIK
Efek Foto Listrik adalah : Peristiwa yang dibebaskan
elektron-elektron di permukaan suatu logam bila logam
itu memperoleh penyinaran dengan frekuensi tertentu.
Untuk permukaan logam:
Apabila frekuensi cahaya mengenai suatu logam lebih besar dari
frekuensi ambang maka energi cahaya tersebut digunakan untuk
melepaskan elektron dari atom sebagai energi kinetik elektron.
Hipotesa deBroghie :
Menunjukkan bahwa partikel mempunyai sifat gelombang, sehingga
setiap materi yang bergerak akan bersifat gelombang disebut
gelombang deBroghie. Panjang gelombang deBroghie :
ALAT-ALAT OPTIK
• Bioptika adalah ilmu yang mempelajari tentang optik yang terkait
dengan ilmu hayati.
• Bidang ini meliputi :
- Optika geometris ( cermin, lensa dan alat-alat optik)
- Optika fisis (dispersi, difrakksi, interfrensi, polarisasi).
- Aplikasi bidang kesehatan
Cermin Benda yang dapat
memantulkan cahaya
Ada 3 jenis cermin : datar, cekung dan cembung.
1. Cermin datar ( f = ~ )
- Memantulkan berkas cahaya berbentuk paralel
- Bayangan yang dibentuk bersifat maya , tegak,
sama besar.
- jarak bayangan ke cermin = jarak benda ke cermin
2. Cermin Cekung ( f = + )
- Bersifat mengumpulkan cahaya (konvergen)
- Sinar istimewa cermin cekung :
a. sinar datang sejajar sumbu dipantulkan menuju titik
fokus cermin
b. sinar melalui titik fokus cermin dipantulkan sejajar
sumbu utama.
c. Sinar melalui pucat kelengkungan cermin dipantulkan
kembali ke arah semula
.
- Sifat bayangannya tergantung letak bendanya
3. Cermin Cembung ( f = - )
- Bersifat menyebarkan cahaya (dirvergen)
- Sinar istimewa cermin cekung :
a. sinar datang sejajar sumbu utama cermin
dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus
cermin.
b. sinar datang menuju titik fokus cermin dipantulkan
sejajar sumbu utama.
c. sinar menuju pusat kelengkungan cermin
dipantulkan ke arah semula.
- Bayangan yang dibentuk bersifat : selalu maya, tegak,
diperkecil
Rumus-Rumus Cermin
 1/f = 1/s + 1/s’ dan f = R/2
 perbesaran bayangan (M)
M = - s’/s = h’/h
Dengan :
f : jarak fokus cermin
R : jari-jari kelengkungan cermin
s : jarak benda ke cermin
s’ : jarak bayangan ke cermin, + bila nyata, - bila maya
M : perbesaran bayangan, + bila tegak (maya), - bila
terbalik (nyata)
h : tinggi benda
h’ : tinggi bayangan
Contoh Soal 1:
Seorang anak tingginya 150 cm berada di depan cermin
cekung dengan jari-jari kelengkungan 80 cm.
a. Jika anak tersebut berdiri 60 cm di depan
cermin, tentukan :
a.1 jarak bayangan
a.2 perbesaran bayangan
a.3 tinggi bayangan
a.4 sifat bayangan
b. Jika anak tersebut tidur membujur di depan
cermin dengan kepala bejarak 30 cm dari
cermin, tentukan :
b.1 panjang bayangan
b.2 perbesaran bayangan
Lensa
Benda bening yang dibatasi oleh
dua permukaan
 Ada 3 jenis lensa : datar, cembung, dan cekung.
1. Lensa cembung ( f = + )
- Bersifat mengumpulkan cahaya (konvergen)
- Sinar istimewa lensa cembung
- Sinar datang sejajar sumbu utama
lensa dibiaskan menuju titik fokus lensa
- Sinar datang menuju titik fokus lensa
dibiaskan sejajar sumbu utama.
- Sinar datang menujun titik pusat optik diteruskan
tanpa membias
- Sifat bayangannya tergantung pada letak bendanya.
2. Lensa Cekung ( f = - )
- Bersifat menyebarkan cahaya (divergen)
- Sinar istimewa lensa cekung
- Sinar datang sejajar sumbu utama
dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus lensa.
- Sinar datang menuju titik fokus lensa, dibiaskan
sejajar, sumbu utama lensa.
- Sinar datang menuju pusat tidak dibiaskan.
- Bayangan yang terbentuk selalu bersifat
maya,tegak,diperkecil.
Rumus-rumus lensa sama dengan rumus-rumus pada cermin
tetapi di lensa terdapat kekuatan lensa ( P ) → P = 1 / f (m) atau
P =100 / f(cm) , satuan P dioptri.
Contoh Soal 2
Sebuah benda yang tingginya 10 cm terletak 20 cm di
depan lensa cembung berjari-jari 30 cm, tentukan :
a. jarak bayangan
b. perbesaran bayangan
c. tinggi bayangan
d. sifat bayangan
e. kekuatan lensa
Contoh Soal 3
Sama dengan soal di atas tetapi untuk lensa cekung
Mata
Ada 3 komponen dasar penglihatan
- Mata memfokuskan bayangan pada retina
- Sistem syaraf mata memberi informasi ke otak
- Korteks penglihatan menganalisis pengelihatan.
1. Alat Optik Mata
Bagian- bagian Mata
Bagian Mata
- Kornea
- Agueous humor
- Pelapis lensa
- Pusat lensa
- Vitreous humor
Indeks bias
1,37
1,33
1,38
1,41
1,33
2. Daya Akomodasi Mata
s’ = tetap di retina (nyata, terbalik, diperkecil) dan
s = berubah → f = berubah (menebal/menipis) disebut daya
akomodasi.
- Benda dekat lensa mata menebal,
titik dekat mata normal 25 cm.
- Benda jauh lensa mata menipis, titik jauh
mata normal tak terhingga.
Mata normal ( emertropi) memiliki kedua persyratan di atas .
Karena suatu hal lensa mata tidak dapat menebal atau menipis →
penyimpangan penglihatan (cacat mata). Cacat mata ada 3
macam : myopi, hypermetropi dan presbiopi
Penyimpangan Penglihatan
a. Myopi (rabun jauh/penglihatan dekat)
- lensa mata tidak dapat menipis →
tidak dapat melihat jauh (bayangan
jatuh didepan retina).
- teknik koreksi : menggunakan lensa negatif.
b. Hypermetropi (rabun dekat/penglihatan jauh)
- Lensa mata tidak dapat menebal → tidak
dapat melihat dekat (bayangan jatuh di delakang retina).
- Teknik koreksi : menggunakan lensa positif.
c. Presbiopi (berkurangnya daya penglihatan mata)
- lensa mata tidak dapat menebal atau menipis (tidak dapat
melihat dekat atau jauh).
- Teknik koreksi : menggunakan lensa rangkap ( + dan - )
Contoh Soal 6
6.1 Seorang bercacat mata Myopi tak mampu melihat benda
dengan jelas pada jarak 5 m dari matanya. Berapa kekuatan
lensa kaca matanya agar dapat melihat dengan normal?
6.2 Titik dekat seseorang 200 cm di muka mata. Agar orang
tersebut dapat membaca normal pada jarak 25 cm, maka
berapa diotri kekuatan lensa kaca mata yang harus digunaan ?
6.3 Seorang kakek memngalami penurunan penglihatan, titik
jauhnya 5m dan titik dekatnya 100 cm. Berapa kekuatan lensa
kaca mata kakek tersebut agar dapat melihat dengan normal.
Ketajaman Penglihatan (Visual Acuity)
 Definisi : nilai kebaikan sudut terkecil dimana sebuah
benda masih kelihatan dan dapat dibedakan .
 Di klinik → visus , di fisika → resolusi mata
 Secara matematik visus dinyatakan dengan :
V=d/D
dengan
d : jarak yang dilihat penderita
D : jarak yg dapat dilihat oleh
mata normal
Contoh : V = 20/30 ini berarti penderita dapat membaca
huruf pada jarak 20 ft, sedangkan bagi mata normal
pada jarak 30 ft.
Tanggap Warna

Kemampuan mata dalam menanggapi warna
 Mekanismenya belum diketahui secara jelas

Bagian mata yang tangga terhadap cahaya adalah retina, yang
mempunyai 2 reseptor :
1. Kone (kerucut)
- tiap mata mempunyai sekitar 6,5 juta
- penglihatan fotopik (siang hari)
- sensitif terhadap warna kuning dan hijau.
2. Rod (batang)
- tiap mata mempunyai sekitar 120 juta
- penglihatan skotopik (malam hari)
- peka terhadap cahaya biru.
Kone dan rod sama-sama peka terhadap warna merah.
Teori Tanggap Warna

Menurut Lamonov, Young H (1964)
Kurva kepekaan spektrum kone biru, hijau dan merah
- Kone biru peka terhadap λ = 400 – 500 nm → ungu, biru, dan hijau
- Kone hijau peka terhadap λ = 450 – 675 nm → biru, hijau, kuning dan merah.
- Kone merah peka terhadap λ = 400 – 700 nm → peka terhadap semua warna