E-Book IPA

KATA PENGANTAR

Kami dari penulis yang menyusun buku digital ini mengucapkan
syukur Alhamdulillah karena dapat menyelesaikan buku digital ini untuk
Pembelajaran IPA. Kami tidak dapat menyelesaikan tugas ini tanpa arahan
dari para dosen dan para panitia KMMI. Oleh karena itu kami
mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang terlibat.

Buku digital yang berjudul “Cahaya dan Alat Optik” ini kami susun
dengan beberapa cakupan bahasan. Beberapa cakupan bahasan tersebut di
antaranya terkait pengertian cahaya dan sifat-sifatnya, alat optic, serta
alat indra. Semoga buku digital ini bermanfaat untuk adik-adik yang
sedang menempuh mata pelajaran IPA Terpadu khususnya di kelas 8,
selain itu juga dapat menginspirasi dan membangkitkan semangat para
pendidik untuk membuat sumber belajar dan media belajar versi digital.
Kami juga mengucapkan permohonan maaf untuk segala kesalahan dalam
menyelesaikan tugas buku digital ini. Demikian, semoga buku digital ini
dapat bermanfaat. Terima kasih.

Malang, 22 September 2021

Penulis

CAHAYA DAN ALAT OPTIK i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR......................................................i
DAFTAR ISI ............................................................ ii
DAFTAR GAMBAR ......................................................iv
KOMPETENSI INTI ................................................... 1
KOMPETENSI DASAR : ............................................... 1
TUJUAN PEMBELAJARAN : .......................................... 1
BAB I.................................................................... 3
CAHAYA................................................................. 3

Definisi Cahaya ......................................................................................... 3
Sifat-Sifat Cahaya ................................................................................. 4
Pemantulan Cahaya dan Pembiasan Cahaya...................................... 8
RANGKUMAN ......................................................... 26
UJI PEMAHAMAN I ................................................. 29
BAB II ................................................................ 29
INDRA PENGLIHATAN MANUSIA DAN HEWAN................. 30
Indera Penglihatan Manusia ................................................................30
Struktur Dan Fungsi Indera Penglihatan Manusia .......................30
Struktur Indera Penglihatan Hewan ................................................37
Gangguan Pada Penglihatan..................................................................44
RANGKUMAN ......................................................... 54
UJI PEMAHAMAN II ................................................ 60
BAB III ............................................................... 60
ALAT OPTIK .......................................................... 61
Kamera ....................................................................................................... 61
Lup ...............................................................................................................62
Mikroskop ..................................................................................................64
Teleskop.....................................................................................................66
Episkop .......................................................................................................69

CAHAYA DAN ALAT OPTIK ii

Slide Proyektor .......................................................................................70
Overhead Proyektor ..............................................................................70
Periskop...................................................................................................... 71
RANGKUMAN ......................................................... 72
UJI PEMAHAMAN III............................................... 74
DAFTAR PUSTAKA ................................................... 75
KUNCI JAWABAN UJI PEMAHAMAN ............................. 76
PROFIL PENULIS..................................................... 77
GLOSARIUM .......................................................... 79

CAHAYA DAN ALAT OPTIK iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Cahaya dari Lampu ........................................ 3
Gambar 2. Cahaya dapat merambat lurus ............................ 5
Gambar 3. Bayangan umbra dan penumbra ........................... 5
Gambar 4. Cahaya dapat dipantulkan dengan permukaan halus ..... 6
Gambar 5. Cahaya dapat dipantulkan dengan permukaan kasar .... 7
Gambar 6. Cahaya dapat mengalami pembiasan ...................... 7
Gambar 7. Hasil penggambaran garis normal,sudut datang dan
sudut pantul ............................................................. 9
Gambar 8. Hasil bayangan cermin datar ........................... 10
Gambar 9. Bagian titik-titik penting................................ 11
Gambar 10. Ketika sinar datang sejajar sumbu utama ........... 12
Gambar 11. Ketika sinar datang melalui titik fokus ............... 12
Gambar 12. Ketika sinar datang melalui titik pusat kelengkungan
cermin ................................................................. 12
Gambar 13. Arah pemantulan sinar pada cermin cembung ........ 14
Gambar 14. Ketika sinar dating sejajar sumbu utama ............ 14
Gambar 15. Ketika sinar datang menuju titik fokus ............... 14
Gambar 16. Ketika sinar datang menuju titik pusat kelengkungan
cermin ................................................................. 15
Gambar 17. Pembiasan cahaya pada udara dan air ................ 18
Gambar 18. Pembiasan sinar pada kaca planparalel ............... 19
Gambar 19. Lensa cembung dan lensa cekung ...................... 20
Gambar 20. Lensa Cembung ......................................... 21
Gambar 21. Sinar Istimewa pada Lensa Cembung ................. 21
Gambar 22. Lensa Cekung ........................................... 23
Gambar 23. Sinar Istimewa pada Lensa Cekung ................... 23
Gambar 24. Bagian Luar Mata ...................................... 30
Gambar 25. Kelenjar Mata .......................................... 32

CAHAYA DAN ALAT OPTIK iv

Gambar 26. Bagian Dalam Mata..................................... 33
Gambar 27. Mata pada ikan ......................................... 37
Gambar 28. Akomodasi mata ikan.................................. 38
Gambar 29. Bagian-bagian mata katak ............................. 38
Gambar 3O. Indera pada reptilia ................................... 39
Gambar 31. Bagian-bagian mata burung............................ 41
Gambar 32. Letak mata pada burung ............................... 42
Gambar 33. Bagian-bagian mata mamalia .......................... 43
Gambar 34. Jatuhnya bayangan pada mata miopi ................. 45
Gambar 35. Jatuhnya bayangan pada mata hipermetropi ......... 46
Gambar 36. Penglihatan pada penderita rabun senja .............. 47
Gambar 37. Tes buta warna......................................... 48
Gambar 38. Perbedaan lensa mata normal dengan mata katarak. 48
Gambar 39. Bayangan benda pada mata silindris .................. 49
Gambar 40. Kamera .................................................. 61
Gambar 41. Pembentukan bayangan pada kamera dan mata ...... 62
Gambar 42. Pembentukan bayangan dengan dan tanpa lup ........ 63
Gambar 43. Penampang sebuh mikroskop ........................... 65
Gambar 44. Proses perjalanan sinar pada mikroskop .............. 65
Gambar 45. Teleskop yang dibuat Galileo .......................... 66
Gambar 46. pembentukan bayangan oleh teropong bintang ....... 67
Gambar 47. Teropong Bumi .......................................... 68
Gambar 48. Struktur teleskop pantul............................... 69
Gambar 49. Episkop .................................................. 69
Gambar 50. Diagram dari Slide Proyektor ......................... 70
Gambar 51. Diagram dari Overhead Proyektor ................... 70
Gambar 52. Periskop ................................................. 71

CAHAYA DAN ALAT OPTIK v

KOMPETENSI INTI :
1. Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya
2. Menghargai dan menghayari perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli
(toleransi, gotong royong), santun, percaya diri dalam berinteraksi efektif
dengan lingkungan sosial dan alam dalam jangkauan pergaulan dan
keberadaannya.
3. Memahami pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan
rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait
fenomena dan kejadian tampak mata
4. Mencoba, mengolah, dan menyajikan dalam ranah konkret (menggunakan,
mengurai, merangka, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis,
membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang
dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori.

KOMPETENSI DASAR :
3.12 Menganalisis sifat-sifat cahaya, pembentukan bayangan pada bidang datar dan
lengkung serta penerapannya untuk menjelaskan proses penglihatan manusia,
mata serangga, dan pronsip kerja alat optik

TUJUAN PEMBELAJARAN :
1. Menjelaskan sifat-sifat cahaya
2. Menyelidiki arah rambat cahaya
3. Menyelidiki pembiasan cahaya
4. Menghitung besar sudut pantul dari sudut sinar datang
5. Menjelaskan sifat Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik
6. Menjelaskan pembentukan bayangan pada cermin datar dan cermin lengkung

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 1

7 Menghitung banyaknya bayangan yang dibentuk oleh dua cermin bersudut.
8. Menggambar pembentukan bayangan pada cermin datar
9. Menggambar pembentukan bayangan pada cermin lengkung
10. Menganalisis keterkaitan antara titik fokus, jarak benda, dan jarak bayangan

pada cermin cekung
11. Mengukur jarak fokus cermin cekung
12. Menghitung jarak Bayangan benda pada cermin cembung
13. Menjelaskan letak bayangan melalui persamaan umum cermin
14. Menggambar pembentukan bayangan pada lensa
15. Menganalisis keterkaitan antara titik fokus, jarak benda, dan jarak bayangan

pada lensa cembung
16. Mengukur jarak fokus pada lensa cembung
17. Menghitung kekuatan lensa
18. Menjelaskan letak bayangan melalui persamaan umum lensa
19. Menyelidiki pembentukan bayangan pada mata manusia
20. Menyebutkan struktur dan fungsi bagian mata
21. Menjelaskan gangguan pada mata manusia
22. Menjelaskan mekanisme penglihatan pada serangga atau hewan lainnya
23. Menjelaskan gangguan pada mata hewan
24. Menyelidiki pembentukan bayangan pada kamera obscura
25. Pembentukan bayangan kamera, lup, mikroskop, dan teleskop

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 2

BAB I
CAHAYA

Saat melihat benda di lingkungan kita, sebenarnya saat
bersamaan ada cahaya datang yang dipantulkan oleh benda-benda itu.
Cahaya-cahaya itu bermula dari suatu sumber yang disebut sumber
cahaya. Lalu, apa itu cahaya? Apa saja yang menjadi sumber cahaya?
Bagaimana sifat-sifat cahaya? Mengapa cahaya bisa kita rasakan atau
kita amati? Maka dalam hal ini kita membahas mengenai konsep cahaya,
sifat-sifat cahaya, pemantulan cahaya dan pembiasan cahaya.

Gambar 1. Cahaya dari Lampu
Sumber : Muslim,dkk. 2006
Definisi Cahaya
Cahaya adalah contoh dari gelombang elektromagnetik, yaitu
gelombang yang tidak memerlukan medium perantara sebagai media
perambatannya. Contoh, saat siang hari bumi tampak terang hal ini
berasal dari cahaya matahari yang menerangi bumi. Meskipun matahari
jauh dari bumi dan dipisahkan oleh ruang hampa di ruang angkasa,
tetapi cahaya matahari bisa mencapai bumi.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 3

Di sekitar kita, ada banyak sekali benda yang memancarkan cahaya.
Benda yang dapat memancarkan cahaya disebut dengan sumber cahaya.
Sumber cahaya mempunyai 2 macam, yaitu sumber cahaya alami dan
sumber cahaya buatan. Sumber cahaya alami adalah sumber cahaya
yang menghasilkan cahaya secara alamiah dan setiap saat, misalnya
matahari dan bintang. Sumber cahaya buatan adalah sumber cahaya
yang memancarkan cahaya karena dibuat atau dirancang oleh manusia,
dan tidak tersedia setiap saat, contohnya lilin, lampu senter, dan
lampu neon.

Sifat-Sifat Cahaya
Cahaya berperan penting dalam proses penerimaan informasi melalui
organ mata, yakni melihat. Karena adanya cahaya yang ada maka
benda-benda yang ada di sekitar kita dapat dilihat oleh mata. Cahaya
itu dihasilkan dari suatu sumber cahaya.
Cahaya merupakan contoh dari gelombang elektromagnetik
transversal dengan panjang gelombang antara 400 - 600 nm. Karena
cahaya adalah gelombang elektromagnetik, maka cahaya tidak
memerlukan medium perantara sebagai media perambatannya. Artinya,
meskipun tidak ada medium perantara, gelombang cahaya dapat
merambat dari sumber cahaya ke penerima gelombang cahaya.
Misalnya, meskipun sudah diketahui bahwa di ruang angkasa itu tidak
ada udara (hampa udara), cahaya matahari dapat sampai hingga ke

bumi. Cahaya memiliki sifat-sifat
gelombang, antar lain cahaya merambat
lurus, cahaya dapat dipantulkan dan dapat
dibiaskan. Untuk membuktikan bahwa

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 4

cahaya dapat merambat lurus, maka melakukan percobaan sederhana
seperti gambar berikut :

Gambar 2. Cahaya dapat merambat lurus
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Saat di ruangan, cahaya dari lampu atau sumber cahaya akan
menerangi ruangan tersebut dan merambat lurus dari sumbernya. Saat
ada penghalang yang menghalangi cahaya yang datang, maka akan
terbentuk daerah gelap di tempat cahaya yang terhalang. Daerah
tersebut disebut daerah bayangan. Jika sumber cahaya cukup besar,
terbentuklah dua bagian bayangan. Daerah yang sumber cahaya
terhalang seluruhnya dinamakan umbra dan daerah yang cahaya
terhalang sebagian dinamakan penumbra. Benda-benda gelap yang
menghalangi cahaya disebut opaque atau benda tidak tembus cahaya.
Berikut gambar dari bayangan umbra dan penumbra

Gambar 3. Bayangan umbra dan penumbra
Sumber : Muslim,dkk. 2006

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 5

Namun tidak semua benda dapat menghalangi cahaya, seperti benda
yang bening dapat ditembus oleh cahaya cont, misalnya kaca, air, lensa,
dan plastik. Benda-benda bening bisa disebut dengan benda
transparans.

Sifat cahaya lainnya yaitu cahaya dapat dipantulkan. Saat cahaya
mengenai permukaan yang datar dan licin, cahaya akan dipantulkan
secara teratur, atau dinamakan pemantulan teratur. Misalnya, ketika
cahaya mengenai cermin, maka seseorang yang mengaca dapat melihat
bayangannya melalui sebuah cermin tersebut, karena cahaya
dipantulkan oleh cermin. Berikut gambar pemantulan teratur

Gambar 4. Cahaya dapat dipantulkan dengan permukaan halus
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Saat terdapat pemantulan oleh sebuah cermin datar maka bayangan
tersebut memiliki sifat yang berukuran sama besar dengan ukuran
bendanya. Pemantulan oleh cermin cekung menghasilkan bayangan yang
mempunyai sifat yang berukuran lebih besar daripada ukuran bendanya,
sedangkan pemantulan oleh cermin cembung maka bayangan yang
dihasilkan memiliki sifat yang berukuran lebih kecil daripada ukuran
bendanya.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 6

Pemantulan tidak selalu mengenai permukaan yang licin dan datar
tetapi pemantulan dapat mengenai permukaan yang kasar yang bisa
disebut dengan pemantulan baur. Pemantulan baur sangat berguna
dalam kehidupan. Contohnya saat berada di ruangan yang lampunya
tidak menyala, tetapi ruangan tersebut cukup terang ketika siang hari.
Hal tersebut disebabkan cahaya matahari dipantulkan oleh benda-
benda di sekitar ruangan tersebut. Berikut gambar pemantulan baur

Gambar 5. Cahaya dapat dipantulkan dengan permukaan kasar
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Cahaya dapat mengalami pembiasan. Pembiasan cahaya yakni
peristiwa pembelokan cahaya saat merambat dari medium satu ke
medium lain yang memiliki indeks bias yang berbeda. Pembiasan cahaya
terjadi karena adanya perubahan kelajuan gelombang cahaya ketika
merambat diantara dua medium yang memiliki perbedaan indeks bias.
Berikut contoh gambar pembiasan cahaya

Gambar 6. Cahaya dapat mengalami pembiasan
Sumber : Muslim,dkk. 2006

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 7

Sehingga juga dapat disimpulkan bahwa sifat-sifat dari cahaya
diantaranya:

a. Cahaya dapat merambat lurus
b. Cahaya dapat menembus benda bening (benda transparan)
c. Cahaya dapat dipantulkan
d. Cahaya dapat dibiaskan
e. Cahaya monokromatis (cahaya putih) dapat diuraikan menjadi

beberapa cahaya berwarna
f. Cahaya memiliki energi
g. Cahaya dapat berbentuk gelombang maupun berbentuk partikel
h. Cahaya dapat merambat tanpa medium perantara
i. Cahaya dipancarkan dalam bentuk radiasi

Pemantulan Cahaya dan Pembiasan Cahaya

Berdasarkan jenis pemantulnya, pemantulan cahaya terbagi
menjadi pemantulan teratur dan pemantulan baur. Pemantulan teratur
terjadi karena berkas cahaya mengenai permukaan yang rata (contoh
pada permukaan cermin datar), sehingga arah sinar pantulnya sejajar.
Pemantulan baur terjadi karena berkas cahaya mengenai permukaan
yang tidak rata (contohnya pada permukaan tembok), sehingga arah
sinar pantulnya menjadi tersebar ke segala arah.
A. Hukum Pemantulan

Cahaya yang mengenai suatu permukaan atau bidang pantul akan
dipantulkan. Mekanisme terjadinya suatu pemantulan dapat
diselidiki menggunakan alat yang dinamakan cakra optik, dan
berdasarkan hasil pengukuran tersebut diperoleh suatu hukum
pemantulan cahaya yang bunyinya sebagai berikut:

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 8

• Berkas sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berada
pada satu bidang datar serta berpotongan di satu titik.

• Sudut pada sinar datang sama dengan sudut pada sinar
pantul.

Dimana :
❖ Garis normal adalah garis yang tegak lurus dengan bidang
pantul
❖ Sudut datang adalah sudut antara sinar datang dengan garis
normal
❖ Sudut pantul adalah sudut antara sinar pantul dengan garis
normal.

Gambar 7. Hasil penggambaran garis normal,sudut datang dan sudut
pantul

Sumber : Muslim,dkk. 2006
B. Pemantulan Cahaya pada Cermin

Cermin merupakan suatu bidang licin yang dapat memantulkan
seluruh cahaya yang jatuh pda cermin itu. Cermin dapat dibagi
menjadi tiga jenis, yaitu cermin datar, cermin cekung dan cermin
cembung. Karakteristik pemantulan dari masing-masing cermin ini
berbeda-beda, sehingga dalam pembentukan bayangan akan
berbeda-beda. Bayangan yang terbentuk dari hasil pemantulan
mempunyai 2 jenis bayangan, yaitu bayangan nyata dan bayangan

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 9

maya. Bayangan nyata adalah bayangan yang terbentuk dari
perpotongan garis cahaya-cahaya pantul. Bayangan nyata dapat
ditangkap langsung oleh layar. Bayangan maya yakni bayangan yang
terbentuk dari perpotongan perpanjangan garis cahaya-cahaya
pantul. Bayangan maya tidak bisa ditangkap oleh layar, tetapi
bayangan dapat dilihat di cermin yang dibentuk dari perpanjangan
cahaya pantul di belakang cermin.
1. Pemantulan cahaya pada cermin datar

Cermin datar yakni cermin yang permukaan pantulnya
datar. Cahaya yang jatuh pada cermin datar akan mengalami
pemantulan kembali dan memenuhi hukum pemantulan. Jika
suatu benda diletakkan di depan cermin datar, maka terdapat
pemantulan cahaya yang menyebabkan adanya bayangan pada
cermin datar, dan bayangan benda terletak pada perpotongan
perpanjangan sinar-sinar pantulnya. Sifat yang dihasilkan pada
cermin datar, yaitu maya, tegak, sama besar.

Gambar 8. Hasil bayangan cermin datar
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Suatu khusus, jika ada dua buah cermin yang disusun sehingga
membentuk sudut tertentu, maka banyaknya bayangan yang
terbentuk dapat dihitung dengan rumus berikut:

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 10

Keterangan :
: Jumlah bayangan yang terbentuk
: sudut apit diantara dua cermin

2. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung
Cermin cekung adalah cermin yang mempunyai permukaan

melengkung ke arah dalam. Contohnya pada permukaan sendok
bagian dalam.

Cermin cekung terdapat beberapa titik-titik penting yang
berupa titik fokus (F), titik pusat kelengkungan (M), dan titik
pusat optik (O). Jarak antara titik pusat optik (O) terhadap
titik pusat kelengkungan (M) dinamakan jari-jari kelengkungan
(R), dan nilainya positif. Panjang jari-jari kelengkungan (R)
cermin cekung adalah 2 kali panjang jarak fokus (f).

Gambar 9. Bagian titik-titik penting
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Dalam pembentukan bayangan cermin cekung dapat

digambarkan oleh tiga sinar istimewa. Berikut ketiga sinar

istimewa:

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 11

a. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama cermin akan
dipantulkan melalui titik fokus.

Gambar 10. Ketika sinar datang sejajar sumbu utama
Sumber : Muslim,dkk. 2006

b. Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar
dengan sumbu utama cermin.

Gambar 11. Ketika sinar datang melalui titik fokus
Sumber : Muslim,dkk. 2006

c. Sinar datang melalui tiitk pusat kelengkungan cermin akan
dipantulkan melalui titik pusat kelengkungan cermin.

Gambar 12. Ketika sinar datang melalui titik pusat
kelengkungan cermin

Sumber : Muslim,dkk. 2006
Berikut pelukisan dalam pembentukan bayangan oleh cermin
cekung :

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 12

• Jika benda diletakkan di antara titik fokus(F) dan titik
pusat optik(O), maka menghasilkan sifat bayangan yaitu
maya, terbalik, diperbesar

• Jika benda diletakkan pada titik fokus (F), maka tidak
terbentuk bayangan atau bayangan terletak di tempat
yang jauh tak terhingga

• Jika benda diletakkan di antara titik fokus (F) dan titik
pusat kelengkungan (M), maka menghasilkan sifat
bayangan yaitu nyata, terbalik, diperbesar

• Jika benda diletakkan tepat di titik pusat kelengkungan
(M) atau pada jari-jari kelengkungan, maka menghasilkan
sifat bayangan yaitu nyata, terbalik, sama besar

• Jika benda diletakkan pada jarak lebih dari titik pusat
kelengkungan (M) atau jari-jari kelengkungan (R) , maka
akan menghasilkan bayangan yaitu nyata, terbalik,
diperkecil

3. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cembung
Cermin cembung adalah cermin yang mempunyai

permukaan melengkung ke arah luar. Contohya saat diri kita
bercermin dengan menggunakan cermin cembung maka
bayangannya akan berukuran lebih kecil dari pada diri. Maka
kesimpulannya bahwa cermin cembung menghasilkan bayangan
yang lebih kecil dari bendanya.

Cermin cembung mempunyai beberapa titik penting, yaitu
titik fokus (F), titik pusat kelengkungan (M), dan titik pusat
optik (O). Jarak antara titik pusat optik (O) terhadap titik
pusat kelengkungan (M) dinamakan jari-jari kelengkungan (R),

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 13

dan nilainya negatif. Panjang jari-jari kelengkungan cermin
cembung adalah 2 kali panjang jarak fokus (f)

Gambar 13. Arah pemantulan sinar pada cermin cembung
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Dalam pembentukan bayangan pada cermin cembung dapat
digambarkan oleh tiga sinar istimewa. Antara lain :
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah

dari titik fokus (F)

Gambar 14. Ketika sinar dating sejajar sumbu utama
Sumber : Muslim,dkk. 2006

b. Sinar datang menuju titik fokus (F) dipantulkan sejajar
sumbu utama

Gambar 15. Ketika sinar datang menuju titik fokus
Sumber : Muslim,dkk. 2006

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 14

c. Sinar datang menuju titik pusat kelengkungan cermin
seolah-olah dipantulkan berasal dari titik pusat
kelengkungan.

Gambar 16. Ketika sinar datang menuju titik pusat
kelengkungan cermin

Sumber : Muslim,dkk. 2006
Benda yang diposisikan didepan cermin cembung akan
menghasilkan sifat bayangan, yaitu maya, tegak, diperkecil. Sinar
yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah
keluar dari titik fokus (F) dan sinar yang menuju titik fokus (F)
cermin akan dipantulkan sejajar sumbu utama. Perpotongan
perpanjangan sinar yang keluar dari titik fokus (F) dan sinar
yang sejajar sumbu utama hasil pantulan sinar yang datang
menuju titik fokus membentuk bayangan yang bersifat maya.
4. Persamaan dari cermin cekung dan cermin cembung
Cermin cekung beserta cermin cembung, mempunyai hubungan
jarak benda (s), jarak bayangan (s’), jari-jari kelengkungan
cermin (R) dan jarak fokus dinyatakan oleh persamaan :

Dengan :
: Jarak benda ke cermin (cm atau m)
: Jarak bayangan cermin (cm atau m)

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 15

: Jarak fokus cermin (cm atau m)

Namun panjang jari-jari kelengkungan (R) cermin adalah dua kali

jarak fokusnya (f), atau . Sehingga dari

persamaan di atas dapat di tulis rumus sebagai berikut :

Dengan :
: Jarak benda ke cermin (cm atau m)
: Jarak bayangan cermin (cm atau m)

R : Jari-jari kelengkungan (cm atau m)
Dalam menggunakan persamaan pada cermin cekung atau cermin
cembung, ada sejumlah aturan-aturan tanda dalam penggunaanya
sebagai berikut:
a. Untuk cermin cekung, f dan R bertanda positif (+)
b. Untuk cermin cembung, f dan R bertanda negatif (-)
c. Jarak benda (s) bertanda positif untuk benda yang nyata (di

depan cermin) dan bertanda negatif untuk benda yang maya
(di belakang cermin)
d. Jarak bayangan (s’) bertanda positif untuk bayangan yang
nyata (di depan cermin) dan bertanda negatif untuk
bayangan yang maya (di belakang cermin).
Pembesaran bayangan cermin dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan berikut:

Dengan :
M : Perbesaran Bayangan

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 16

h : Tinggi benda (cm atau m)
h’ : Tinggi bayangan benda (cm atau m)

: Jarak benda ke cermin (cm atau m)
: Jarak bayangan cermin (cm atau m)
: Jarak fokus cermin (cm atau m)
Tanda mutlak (| |) menunjukkan bahwa harga M selalu positif.
C. Pembiasan Cahaya pada Lensa
Pembiasan cahaya adalah suatu pembelokkan gelombang cahaya
yang disebabkan akibat adanya perubahan kelajuan gelombang
cahaya ketika cahaya merambat melalui dua medium yang indeks
bias yang berbeda. Pembiasan cahaya ditentukan dari indeks bias
bahan yang digunakan.
1. Indeks bias medium
Indeks bias zat adalah perbandingan cepat rambat cahaya pada
udara dengan cepat rambat cahaya pada medium. Semakin besar
indeks bias suatu benda, semakin besar cahaya yang dibelokkan
oleh zat tersebut. Besarnya pembiasan dipegaruhi oleh panjang
gelombang cahaya. Pada spektrum cahaya tampak, panjang
gelombang cahaya berbeda-beda, seperti pada gelombang merah
yang mempunyai panjang gelombang terpanjang hingga panjang
gelombang ungu yang paling pendek. Berikut ini gambar
pembiasan cahaya pada udara dan air :

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 17

Gambar 17. Pembiasan cahaya pada udara dan air
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Berikut tabel indeks bias beberapa zat :

Nama Zat N Nama zat n

Udara 1,00029 Gliserin 1,48

Hidrogen 1,00013 Balsem kanada 1,53

Karbondioksida 1,00045 Karbon disulfida 1,62

Air 1,33 Kaca kuarsa 1,45

Es 1,31 Intan 2,42

Etanol 1,36 Kaca korona 1,53

Benzena 1,50 Kaca flinta 1,58

2. Hukum Pembiasan

Saat cahaya melewati bidang batas dari dua bahan yang

memiliki perbedaan indeks bias, maka cahaya tersebut akan

dibiaskan. Contohnya, ketika ada seberkas sinar pada laser yang

diarahkan pada permukaan kaca planparalel, maka akan

dibelokkan tepat di perbatasan antara udara-kaca. Sinar datang

dari udara dibiaskan dalam kaca mendekati garis normal. Serta

sinar yang keluar dari kaca menuju udara, sinar tersebut akan

dibiaskan kembali.

Jika sudut datangnya sinar diubah-ubah, maka besar

sudut sinar bias akan berubah. “Perbandingan dari proyeksi

antara sinar datang dan sinar bias ternyata adalah bilangan yang

tetap”. Orang pertama yang menemukan bahwa perbandingan

yang tetap antara proyeksi sinar datang dengan proyeksi sinar

bias adalah seorang ilmuwan Belanda yang bernama Willebrord

Snell. Sehingga dapat disebut dengan hukum Snellius.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 18

Berikut gambar pembiasan sinar pada kaca planparalel :

Gambar 18. Pembiasan sinar pada kaca planparalel
Sumber : Muslim,dkk. 2006

Hukum Snellius atau hukum pembiasan menyatakan bahwa:
• Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada
satu bidang datar dan ketiga hal tersebut berpotongan di
satu titik yang sama.
• Apabila sinar melalui dua medium berbeda, maka
hubungan sinar datang, sinar bias, serta indeks bias
medium dinyatakan oleh persamaan sebagai berikut:

Dengan :
i : sudut sinar datang
r : sudut bias
n₁ : indeks bias medium 1
n₂ : indeks bias medium 2
3. Pembiasan pada Lensa
Pembiasan dapat terjadi pada benda bening, misalnya
kaca, air, prima, lensa dan sejenis benda-benda tersebut.
Pembiasan pada lensa, bisa berupa lensa cembung (konveks) atau

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 19

lensa cekung (konkaf). Lensa cembung adalah lensa yang bagian
tengah lebih tebal daripada bagian tepinya. Lensa cembung
mempunyai tiga jenis, yaitu lensa cembung-datar (plankonveks),
lensa cembung ganda (bikonveks), dan lensa cembung-cekung
(konveks-konkaf). Lensa cekung adalah lensa yang bagian
tengahnya lebih tipis daripada bagian tepinya. Lensa cekung
mempunyai 3 jenis, yaitu lensa cekung datar (plankonkaf), lensa
cekung-cembung (konkaf-konveks), dan lensa cekung ganda
(bikonkaf).
Berikut gambar lensa cembung dan lensa cekung:

Gambar 19. Lensa cembung dan lensa cekung
Sumber : Muslim,dkk. 2006

a. Pembiasan pada Lensa Cembung
Lensa cembung dinamakan pula lensa konvergen karena

lensa cembung memfokuskan (mengumpulkan) berkas sinar
sejajar yang diterimanya. Disini kita hanya akan membahas
lensa yang kedua permukaannya cembung (bikonveks). Karena
lensa cembung seperti ini memiliki dua buah permukaan
lengkung, maka lensa cembung memiliki dua jari-jari
kelengkungan dan dua titik fokus. Seperti halnya pada
cermin, jari-jari kelengkungan lensa adalah dua kali jarak
fokusnya (R=2F). Untuk lensa cembung, jari-jari

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 20

kelengkungan (R) dan titik fokus (f) bertanda positif (+),
sehingga lensa cembung sering dinamakan lensa positif.

Gambar 20. Lensa Cembung
Sumber : Muslim,dkk. 2006
Dari Gambar di atas terlihat bahwa panjang fokus lensa
cembung bergantung pada ketebalan lensa. Jika lensanya
lebih tebal, maka panjang fokusnya menjadi lebih pendek.
Pada pembiasan cahaya oleh lensa cembung dikenal tiga sinar
istimewa, yaitu :
1) Berkas sinar yang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui
titik fokus utama (F).
2) Berkas sinar yang datang/melalui titik fokus dibiaskan
sejajar sumbu utama.
3) Berkas sinar yang melalui titik pusat optik (O) diteruskan
tanpa dibiaskan.

Gambar 21. Sinar Istimewa pada Lensa Cembung
Sumber : Muslim,dkk. 2006

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 21

Untuk menentukan bayangan oleh lensa cembung
diperlukan sekurang-kurangnya dua berkas sinar utama.
Bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung merupakan
perpotongan dari sinar-sinar bias atau perpanjangan dari
sinar-sinar bias. Apabila bayangannya merupakan
perpotongan dari sinar-sinar bias maka bayangannya bersifat
nyata, sedangkan apabila bayangannya merupakan
perpotongan dari perpanjangan sinar-sinar bias, maka
bayangannya bersifat maya.

Sifat bayangan yang dibentuk oleh pembiasan lensa
cembung mempunyai beberapa kemungkinan, yaitu:
• Benda terletak di antara O dan F, maka bayangan bersifat

maya, tegak, diperbesar.
• Benda terletak diantara F dan 2F, maka bayangan bersifat

nyata, terbalik, diperbesar.
• Benda terletak di sebelah kiri 2F, maka bayangan bersifat

nyata, terbalik, diperkecil.
• Benda terletak di titik fokus utama (F), maka tidak

terbentuk bayangan karena sinar-sinar bias dan
perpanjangannya tidak berpotongan (sejajar).
• Benda terletak di pusat kelengkungan lensa (di R; dimana
R = 2F), maka bayangan bersifat nyata, terbalik, sama
besar.
b. Pembiasan Lensa Cekung
Lensa cekung dinamakan pula lensa divergen karena lensa
cekung menyebarkan berkas sinar sejajar yang diterimanya.
Disini pun kita hanya akan membahas lensa yang kedua

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 22

permukaannya cekung (bikonkaf). Lensa cekung seperti ini
memiliki dua buah permukaan lengkung, sehingga lensa
cekung memiliki dua jari-jari kelengkungan dan dua titik
fokus. Pada lensa cekung, jari-jari kelengkungan (R) dan titik
fokus (F) bertanda negatif (-), sehingga lensa cekung sering
dinamakan lensa negatif.

Gambar 22. Lensa Cekung
Sumber : Muslim,dkk. 2006
Pada pembiasan cahaya oleh lensa cekung juga dikenal tiga
sinar istimewa, yaitu:
• Berkas sinar yang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-
olah berasal dari titik fokus lensa.
• Berkas sinar yang melalui titik fokus lensa dibiaskan
sejajar sumbu utama.
• Berkas sinar yang melalui titik pusat optik lensa tidak
dibiaskan.

Gambar 23. Sinar Istimewa pada Lensa Cekung
Sumber : Muslim,dkk. 2006

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 23

Untuk menentukan bayangan oleh lensa cekung diperlukan
sekurang-kurangnya dua berkas sinar utama. Bayangan yang
dibentuk oleh lensa cekung merupakan perpotongan
perpanjangan sinar-sinar bias, sehingga bayangan yang
dibentuk oleh lensa cekung selalu bersifat maya.
4. Persamaan pada Lensa Cekung dan Lensa Cembung

Seperti halnya pada cermin cekung dan cermin cembung,
hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s’), jari-jari
kelengkungan lensa (R), dan jarak fokus (f) pada lensa cembung
dan lensa cekung dinyatakan oleh persamaan:

Dengan :

: Jarak benda (cm atau m)

: Jarak bayangan (cm atau m)

: Jarak fokus lensa (cm atau m)

Jari-jari kelengkungan lensa adalah dua kali jarak

fokusnya, atau sehingga persamaan di atas dapat

dituliskan:

Dengan :
: Jarak benda (cm atau m)
: Jarak bayangan (cm atau m)
: Jari-jari kelengkungan lensa (cm atau m)

Dalam menggunakan persamaan pada lensa cembung maupun
lensa cekung, ada sejumlah aturan-aturan tanda berikut.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 24

1. Untuk lensa cembung (+), baik f maupun R berharga
positif

2. Untuk lensa cekung (-), baik f maupun R berharga negative
3. s’ berharga positif apabila di belakang lensa (untuk

bayangan nyata) dan negatif apabila di depan lensa (untuk
bayangan maya).
4. Karena benda selalu dianggap ada di depan lensa maka s
selalu berharga positif.
Pembesaran bayangan pada lensa dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan:

Dengan :
M : Perbesaran Bayangan
h : Tinggi benda (cm atau m)
h’ : Tinggi bayangan benda (cm atau m)

: Jarak benda ke cermin (cm atau m)
: Jarak bayangan cermin (cm atau m)
: Jarak fokus cermin (cm atau m)
Tanda mutlak (| |) menunjukkan bahwa harga M selalu positif.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 25

RANGKUMAN

Cahaya merupakan salah satu gelombang
elektromagnetik; suatu gelombang yang tidak memerlukan
medium sebagai media perambatannya. Cahaya dihasilkan oleh
suatu sumber cahaya, memiliki panjang gelombang pada
rentang antara 400 nm hingga 600 nm. Beberapa sifat-sifat
umum dari cahaya diantaranya cahaya dapat menembus benda
bening (transparan). Bila mengenai penghalang, maka cahaya
akan membentuk bayang-bayang.

Salah satu sifat lain dari cahaya adalah cahaya dapat
mengalami pemantulan apabila mengenai suatu permukaan
keras yang mengkilap. Pemantulan itu sendiri ada dua jenis,
yakni pemantulan teratur (apabila mengenai permukaan
bidang pantul yang rata), dan pemantulan baur (apabila
mengenai permukaan bidang pantul yang tidak rata). Salah
satu contoh pemantulan adalah pemantulan pada cermin, baik
itu cermin datar, cermin cekung, maupun cermin cembung.
Pada cermin datar dihasilkan bayangan maya, tegak, dan sama
besar, sedangkan untuk cermin cekung dan cermin cembung,
bayangan yang dihasilkan bisa bersifat maya atau nyata, bisa
tegak atau terbalik, dan bisa diperbesar atau diperkecil,
bergantung pada dimana posisi bendanya.

Cahaya dapat pula mengalami pembiasan. Pembiasan
terjadi manakala sebuah berkas sinar merambat melewati
suatu zat atau benda yang memiliki indeks bias berbeda
(misalnya dari udara ke kaca atau dari udara ke air).
Pembiasan juga terjadi pada lensa, baik itu lensa cembung
dan lensa cekung. Seperti halnya pada cermin, pembiasan
pada lensa juga membentuk suatu bayangan yang sifatnya
berbeda-beda, bergantung pada posisi dimana benda terletak
di depan lensa.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 26

1. Apakah kamu masih berpikir bahwa cahaya matahari
berwarna kuning atau oranye?
Kalau ya, mari kita luruskan pemahaman itu. Dikutip dari
laman Stanford, cahaya matahari sebenarnya berwarna
putih. Fakta itu bisa terlihat jelas pada foto matahari yang
diambil dari luar angkasa, misalnya foto di atas.Lalu kenapa
matahari terlihat kuning atau oranye dari bumi? Itu karena
pengaruh atmosfer bumi. Dan bagaimana dengan foto-foto
matahari yang ada di internet? Pada foto-foto itu, matahari
berwarna kuning kemerahan karena diwarnai oleh para
ilmuwan sesuai dengan warna yang kita anggap wajar bagi
matahari.

2. Jangan kaget, tubuhmu sebenarnya memancarkan cahaya,
loh. Live Science melaporkan bahwa melalui penelitian
menggunakan kamera dengan sensitivitas super, terlihatlah
bahwa tubh manusia sebenarnya memancarkan cahaya. Hanya
saja cahaya itu 1.000 kali lebih lemah dari yang bisa
ditangkap oleh mata kita.Malah sebenarnya bukan hanya
manusia, semua makhluk hidup pun memancarkan cahaya.
Menurut para ilmuwan, cahaya tersebut adalah produk
sampingan hasil reaksi biokimia yang melibatkan radikal
bebas di udara.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 27

3. Biasanya, sebuah benda yang bercahaya akan memancarkan
energi panas di samping energi cahaya. Tapi tidak demikian
halnya bagi kunang-kunang. Laman Smithsonian menyebut
bahwa cahaya kunang-kunang adalah cahaya paling efisien di
dunia, karena 100 persen energi yang mereka keluarkan
diubah menjadi cahaya, tanpa panas sedikit pun. Hal itu
membuat cahaya kunang-kunang dijuluki sebagai cahaya
dingin. Bandingkan dengan lampu bohlam buatan manusia,
yang 90 persen energinya terbuang sebagai panas. Lampu
neon saja masih membuang 10 persen energinya sebagai
panas. Maka ilmuwan pun terus mempelajari kunang-kunang
dengan harapan bisa membuat lampu yang lebih efisien.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 28

UJI PEMAHAMAN I

SCAN ME

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 29

BAB II

INDRA PENGLIHATAN MANUSIA DAN HEWAN
Indera Penglihatan Manusia

Indera penglihatan pada manusia adalah mata. Indera penglihatan
dapat dikatakan sebagai fotoreseptor, hal ini dikarenakan mata sangat
peka terhadap rangsangan cahaya. Sehingga, pada waktu siang hari
pantulan cahaya matahari oleh benda-benda di sekitar kita , dapat kita
tangkap dengan jelas. Sebaliknya pada malam hari, benda-benda di
sekeliling kita tidak memantulkan sinar matahari seperti waktu siang
hari. Akibatnya, kita hanya mampu melihat benda-benda itu jika benda-
benda tersebut memantulkan cahaya dari sumber cahaya lain, misalnya
lampu.

.
Struktur Dan Fungsi Indera Penglihatan Manusia

Gambar 24. Bagian luar mata

Gambar 24. Bagian Luar Mata
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Mata mempunyai beberapa reseptor khusus yang berfungsi untuk
mengenali perubahan sinar dan warna. Mata mempunyai alat tambahan

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 30

diantaranya : alis mata, bulu mata, otot penggerak bola mata, kelopak
mata, dan kelenjar air mata

• Alis mata
Tesusun atas rambut kasar yang melintang di atas mata, yang
memiliki fungsi untuk mempercantik tampilan wajah, serta
melindungi mata dari keringat yang berasal dari bagian atas mata.

• Bulu mata
Adalah barisan rambut yang terletak di ujung kelopak mata, yang
memiliki fungsi untuk melindungi bola mata dari debu dan partikel
yang masuk ke mata. Di dalam bulu mata memiliki kelenjar sebasea
(kelenjar minyak) yang sering disebut sebagai kelenjar zeis,
dimana kelenjar tersebut terdapat di akar bulu mata. Kelenjar
sebasea yang terinfeksi disebut dengan bintik (hordeolum).

• Otot penggerak bola mata
Mata mempunyai enam otot lurik yang berfungsi menghubungkan
bola mata dengan tulang yang ada di sekelilingnya. Otot lurik ini
memiliki fungsi untuk menggerakkan bola mata. Oleh karena itu,
mata dapat mengerling ke kiri, kanan, bawah, serta atas. Gerakan
pada bola mata terjadi di bawah kesadaran.

• Kelopak mata
Memiliki dua bagian yaitu pada kelopak mata bagian atas dan
kelopak mata bagian bawah yang memiliki fungsi untuk melindungi
bola mata dari kerusakan. Pada kelopak mata terususun dari lima
lapis, diantaranya:
1. Konjungtiva, merupakan selaput lendir yang berfungsi
melapisi bagian dalam kelopak mata dan melapisi juga
permukaan bola mata.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 31

2. Kelenjar meibomian yang berfungsi menghasilkan lemak
untuk mencegah pelekatan kedua kelopak mata.

3. Lapisan tarsal, yaitu lapisan jaringan ikat yang kuat,
berfungsi untuk menunjang kelopak mata.

4. Otot orbikularis okuli, merupakan otot yang memiliki fungsi
menutup bola mata.

5. Jaringan ikat.
• Kelenjar Mata

Gambar 25. Kelenjar Mata
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Kelenjar air mata terletak pada sudut lateral atas pada rongga
mata, dan memiliki fungsi untuk menghasilkan air mata. Kelenjar
ini mengeluarkan ± dua belas duktus lakrimalis, merupakan
saluran-saluran yang mengalirkan air mata menuju ke konjungtiva
pada kelopak mata bagian atas.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 32

Gambar 26. Bagian Dalam Mata
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Bola mata manusia berdiameter ± 2,5 cm dengan 5/6 bagian
terbenam dalam rongga mata dan hanya 1/6 bagiannya saja yang
tampak dari luar dengan bagian depan yang bening. Bola mata
terdiri dari dua lapisan, yaitu sklera dan koroid. Sklera merupakan
lapisan jaringan ikat berwarna putih dan kuat. Sedangkan koroid
merupakan lapisan dalam yang memiliki banyak pembuluh darah
dan berpigmen tipis.
• Sklera
Dipermukaan sklera terdapat sel-sel epitel yang membentuk
membran mukosa dan berfungsi untuk mempertahankan mata agar
tetap lembab. Bagian depan sklera memiliki selaput yang
transparan (tembus cahaya) yang disebut kornea, dan memiliki
fungsi untuk memfokuskan cahaya yang masuk kedalam mata.
Kornea itu sendiri dilindungi oleh selaput yang disebut
konjungtiva, di dalam kornea banyak mengandung serabut saraf.
• Koroid
Koroid yaitu lapisan tipis yang dibentuk oleh jaringan ikat yang
mengandung banyak pembuluh darah dan sejumlah sel pigmen.
Pembuluh darah koroid ini memiliki fungsi untuk menyuplai

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 33

makanan pada lapisan retina mata. Koroid tedapat di dalam sklera,
pada bagian belakang lapisan mata ini, akan ditembus oleh saraf
optik (saraf otak II).
• Iris
Iris adalah selaput yang menggantung diantara lensa dan kornea.
Iris disebut sebagai selaput pelangi yang berfungsi mengatur
banyak sedikitnya cahaya yang masuk ke dalam bola mata. Hal
tersebut berlangsung diluar kesadaran. Lubang bulat ditengah iris
dinamakan pupil. Pupil memiliki otot dilator pupil yang berfungsi
untuk memperkecil diameter pupil. Iris mengandung pembuluh
darah serta pigmen, jumlah pigmen berpengaruh pada warna mata.
Jika tidak ada pigmen maka mata akan berwarna merah. Apabila
memiliki sedikit pigmen maka mata kita akan berwarna biru. Dan
Jika jumlah pigmennya banyak, mata akan berwarna abu-abu,
coklat, atau hitam.
• Retina
Retina adalah lapisan terdalam dari bola mata. Retina terdiri dari
tiga lapisan neuron yaitu:

1. Lapisan sel batang dan sel kerucut.
2. Lapisan neuron bipolar.
3. Lapisan neuron ganglion.
Sel batang dan sel kerucut adalah reseptor yang sensitif
terhadap cahaya. Sel batang berfungsi untuk melihat pada cahaya
redup atau melihat bayangan. Sedangkan sel kerucut berfungsi
untuk melihat pada cahaya terang atau warna. Sel kerucut
terletak pada fovea centralis yaitu suatu lekukan pada bintik
kuning (macula lutea) yang terdapat pada sumbu penglihatan mata.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 34

Impuls sel batang dan sel kerucut akan menjalar melalui sinaps ke
neuron bipolar, lalu menuju neuron ganglion. Akson dari neuron
ganglion akan membentuk seberkas saraf, merupakan saraf otak
II yang akan menembus koroid dan sklera optikus. Sklera optikus
tidak mengandung sel batang maupun sel kerucut, maka apabila
tidak ada cahaya yang jatuh pada sklera optikus, mata tidak dapat
melihat apa-apa, bagian ini disebut dengan bintik buta. Untuk
bayangan benda terbentuk pada bintik kuning dari retina.
• Lensa Mata
Lensa mata terdapat dibelakang pupil dan iris, memiliki bentuk
cembung, bersifat transparan, dan dikelilingi jaringan yang
mengikatnya (ligamentum suspensorium). Lensa mata tersusun
atas lapisan serat protein. Jika lensa mata menjadi keruh, akan
mengganggu penglihatan, yang disebut katarak. Lensa mata
terbagi atas dua ruangan yaitu ruang antara kornea dengan lensa
(ruang muka), dan ruang belakang lensa (ruang belakang). Ruang
tersebut berisi cairan kental dan transparan seperti jeli. Pada
ruang muka terdapat aqueous humor, yang memiliki fungsi
menjaga bola mata serta memberi nutrisi untuk kornea dan lensa.
Pada ruang belakang terdapat vitreus humor, yang memiliki fungsi
untuk menyokong struktur lensa dan bola mata.

Kemampuan kita dalam melihat suatu benda atau lingkungan
sekitar kita tidak lepas dari salah satu alat optik yang kita miliki, yaitu
mata. Konstruksi mata berbentuk menyerupai bola dengan permukaan
luar melengkung. Bagian depan mata memiliki kornea (cornea) yang
memiliki fungsi melindungi mata bagian dalam. Di bagian belakang

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 35

kornea memiliki cairan mata (aqueous humor) yang berfungsi untuk
membiaskan cahaya. Pantulan cahaya dari benda masuk ke mata
dibiaskan oleh cairan mata dan masukmelalui celah lingkaran yang
disebut pupil, dan pupil ini dibentuk oleh iris yang dapat berkontaksi
sesuai intensitas cahaya yang masuk pada mata. Pada daerah yang
terang, menyebabkan pupil mengecil, dan sebaliknya, pada daerah yang
gelap, pupil akan membesar.

Pembiasan cahaya masuk ke dalam mata diatur oleh lensa mata
yang dapat berakomodasi. Daya akomodasi adalah kemampuan lensa
untuk dapat memipih atau menebal sesuai jarak benda yang dilihat.
Lensa mata akan berakomodasi apabila melihat benda yang dekat
(keadaan lensa mata menjadi cembung) dan lensa mata tidak
berakomodasi apabila melihat benda yang jauh (keadaan lensa mata
menjadi pipih). Kemampuan untuk menebal dan memipih pada lensa mata
diatur oleh otot siliar (ciliary body).

Lensa mata memiliki fungsi untuk memfokuskan cahaya menuju ke
retina yang terhubung dengan syaraf-syaraf optik (optic nerve),
kemudian dirubah menjadi sinyal-sinyal yang diteruskan ke otak,
sehingga kita dapat melihat benda. Bayangan benda yang jatuh di
retina memiliki sifat nyata, terbalik, dan diperkecil.

Jangkauan penglihatan mata ketika tidak berakomodasi disebut
titik jauh (punctum remotum). Untuk jangkauan penglihatan mata
ketika berakomodasi maksimum disebut titik dekat (punctum proxium).
Untuk mata normal (emetropi), titik jauh berada di jarak tak hingga (~)
dan titik dekat berada di sekitar 25 cm.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 36

Struktur Indera Penglihatan Hewan
Semua makhluk hidup mempunyai indera untuk mengenali dan

mengetahui keadaan luar. Untuk penjelasan lebih lanjut, kami akan
membahas mengenai indera penglihatan hewan, berikut ulasannya.
• Indera pada Ikan

Gambar 27. Mata pada ikan
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Indra ikan yang berkembang dengan baik yaitu indra penglihat,
pencium, dan pendengar. Indra penglihat ikan terdapat di kedua
sisi kepalanya. Bola mata ikan tidak dilindungi oleh kelopak. Namun,
dilindungi oleh selaput tipis yang tembus cahaya. Ikan mampu
melihat dengan jelas di dalam air dikarenakan air dan kornea ikan
membiaskan cahaya pada sudut yang sama. Sel-sel saraf
penglihatan ikan tersusun atas sel batang maupun sel kerucut. Sel
batang pada ikan berfungsi melihat dengan jelas di tempat yang
kurang menerima cahaya. Ikan mampu melihat warna, tetapi hanya
sampai tahap tertentu. Ikan mampu melihat warna merah dan
kuning, namun lebih sulit membedakan warna hijau, biru, dan hitam.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 37

Gambar 28. Akomodasi mata ikan
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Mata ikan berakomodasi dengan cara mengubah posisi lensa mata
ke belakang (mundur) dan ke depan (maju). Gerakan tersebut
dilakukan oleh otot kecil yang dinamakan retraktor lentis. Saat
melihat benda dekat, otot retraktor lentis berelaksasi
(mengendur), menyebabkan lensa bergerak ke depan. Sedangkan,
saat melihat benda jauh, retraktor lentis berkontraksi (mengerut)
menyebabkan lensa tertarik ke belakang.
• Indera pada Amfibi
Contoh amfibi diantaranya katak, indra yang berkembang dengan
baik yaitu indra penglihatan dan pendengaran. Mata katak memiliki
bentuk bulat dan dilindungi oleh kelopak mata atas dan bawah.
Bagian dalam mata memiliki membran niktitans, merupakan suatu
selaput tipis yang tembus cahaya.

Gambar 29. Bagian-bagian mata katak
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 38

Membran niktitans memiliki fungsi untuk menjaga komea mata
tetap lembap saat berada di darat serta menghindari gesekan saat
katak menyelam di dalam air. Hal tersebut adalah bentuk
penyesuaian sifat katak sebagai hewan amfibi. Pada lensa mata
katak tidak dapat berakomodasi. Sehingga, katak hanya mampu
melihat benda dengan jarak tertentu.
Pada indra penglihatan hewan amfibi memiliki kemampuan melihat
warna lebih baik dalam keadaan gelap daripada indra penglihatan
manusia. Kemampuan melihat warna pada hewan amfibi pada waktu
malam hari seperti katak, hal tersebut akibat adanya sel khusus di
retinanya. Banyak hewan vertebrata yang mempunyai dua jenis sel
visual pada retina yang sering dikenal bernama sel batang dan sel
kerucut. Pada sel kerucut hewan amfibi akan memungkinkan untuk
melihat warna, namun membutuhkan banyak cahaya dan berhenti
bekerja pada cahaya sedikit. Ketika dalam keadaan gelap, sel
batang pada penglohatan manusia akan mengambil alih, sehingga
manusia dapat melihat dalam warna hitam dan putih saja. Namun,
pada hewan amfibi seperti katak yang mempunyai sel batang,
dimana didalamnya memiliki dua jenis sensitivitas.
• Indera pada Reptilia

Gambar 3O. Indera pada reptilia
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 39

Pada reptilian, misalnya ular. Mata ular selalu terbuka serta dilapisi
selaput tipis membuat ular mudah melihat gerakan disekitarnya,
tetapi ular tidak mampu memfokuskan pandangannya. Ular mampu
melihat benda dengan jelas dalam jarak dekat. Namun, kemampuan
berakomodasi mata ular masih lebih baik dibandingkan katak.
Terdapat beberapa jenis bunglon memiliki mata menonjol. Tetapi
penglihatannya lebih baik daripada reptil sejenis ular dan
sebagainya.
Hewan reptil seperti ular mempunyai struktur penglihatan yang
identik dengan vertebrata lainnya. seperti mempunyai kelopak
mata, namun ada juga yang tidak memiliki kelopak mata. Sistem
akomodasi yang terjadi pada hewan reptil kecuali ular, akan
dikendalikan lensa mata yang disekitarnya terdapat cincin otot,
pada akhirnya lensa mampu memipih maupun membesar. Sedangkan
pada hewan ular, untuk sistem akomodasi lensa matanya mampu
diarahkan maju maupun mundur. Struktur mata pada hewan ular
tidak memiliki kelopak mata, namun akan terlindungi oleh sebuah
selaput transparan. Sistem mata dalam melihat pada hewan ular
tidak terlalu jelas dengan penglihatan pada manusia. Sensor yang
ditangkap pada hewan reptil yaitu bayangan serta peka pada sinar
cahaya maupun panas. Kebanyakan ular juga mempunyai mata
median yang terletak pada bagian atas kepala ular. Mata median
adalah sebuah envaginasi pada dienchephalon. Mata median
memiliki fungsi untuk pengamatan pada durasi oleh fotoperiodisme
serta pengaruh masuknya terhadap ritme biologis. Mata median
juga memiliki fungsi lain yaitu untuk mengukur kadar radiasi cahaya
dari matahari yang mengenai tubuh ular. Hewan bunglon memiliki

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 40

mata yang lateralnya mampu berputar 360o. Disamping itu juga,
dapat bergerak ke arah yang berbeda juga. Sehingga, hewan
bunglon ini mampu melihat keadaan sekitar dengan dua arah
sekalian.
• Indera Pada Burung
Indra penglihatan serta keseimbangan burung berkembang sangat
baik. Indra tersebut membuat burung mampu terbang lurus,
menukik, ataupun membelok dengan cepat. Indra keseimbangan
burung terdapat di dalam rongga telinga serta berhubungan
langsung dengan otak kecil.

Gambar 31. Bagian-bagian mata burung
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Otak kecil burung memiliki ukuran besar, dikarenakan otak kecil
berkembang sangat baik dan menjadi pusat keseimbangan tubuh
burung ketika terbang. Beberapa burung memiliki indra penglihatan
yang membantu dalam mendapatkan makanan, menemukan musuh,
ataupun terbang. Mata burung berakomodasi melalui cara mengubah
bentuk lensa matanya. Ketika burung melihat benda jarak jauh,
lensa mata burung memipih. Ketika burung melihat benda yang
dekat, lensa mata burung mencembung.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 41

Gambar 32. Letak mata pada burung
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Mata burung terletak di sisi kiri dan kanan kepalanya, supaya dapat
melihat keadaan di sekitarnya tanpa harus memutar kepala.
Sejumlah jenis burung pemangsa, semisal burung hantu, mempunyai
mata yang menghadap ke depan. Pandangan binokuler ini
memungkinkan burung hantu untuk melihat benda jarak dekat dan
jarak jauh, maka burung hantu mampu memperkirakan jarak suatu
benda. Ini merupakan hal terpenting burung pemangsa dalam
mengintai maupun menangkap mangsa. Malam hari adalah waktu
untuk burung hantu beraktivitas.
Sehingga retina mata burung hantu banyak mengandung sel
batang daripada retina mata burung lainnya. Sel batang sngat peka
atau sensitif terhadap cahaya redup. Burung yang beraktivitas
pada siang hari, mempunyai retina mata yang banyak mengandung
sel kerucut. Sel kerucut peka terhadap cahaya terang. Retina pada
burung terdapat pectin, itu adalah kelanjutan dari saraf ke dalam
bola mata dan membentuk lipatan, serta di dalamnya mengandung
banyak pigmen. Fungsi pektin belum diketahui, dugaan sementara
yaitu berhubungan dengan indra penentu arah. Pektin terdapat di
jenis burung yang biasa terbang tinggi. misalnya merpati.

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 42

• Indera Pada Mamalia

Gambar 33. Bagian-bagian mata mamalia
Sumber : Rositawaty, S & Aris Muhamaram. 2008
Pada mamalia seperti kucing. Kucing memiliki 2 (dua) mata. Setiap
mata kucing memiliki lensa yang membuat cahaya masuk ke dalam
mata kucing melalui pupil (dilihat sebagai bagian hitam yang ada di
tengah bola mata). Bagian belakang mata kcing merupakan retina,
yang mentransmisikan gambar dan cahaya ke otak melalui saraf
optik.
Retina memiliki dua komponen penting yaitu reseptor: batang,
yang mendeteksi cahaya, dan sel-sel kerucut, yang mendeteksi
warna. Deteksi cahaya dan warna ini yang membuat kucing bisa
mengidentifikasi benda yang bergerak di hadapannya. Kelebihan
yang dimiliki mata kucing yaitu ia dapat melihat jelas di malam hari.
Kelopak mata kucing akan terbuka pada malam hari, pada saat
terkena sedikit cahaya, iris akan membuat pupil mata menjadi
besar ( hampir 90% dari mata ) menyebabkan kucing lebih mudah
melihat cahaya.
Secara anatomis, bentuk mata kucing yang elips, kornea
dan Tapetum Lucidum, (yaitu lapisan jaringan yang dapat

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 43

memantulkan cahaya kembali ke retina) lebih besar dari hewan
lainnya. Sebuah sistem yang mengatur mekanisme khusus untuk
memelihara cahaya yang datang. Mata kucing memiliki sel
batang (sel pada mata) yang lebih sensitif terhadap cahaya rendah,
6-8 kali lebih banyak dibandingkan mata manusia. Hal ini yang
membuat kucing memiliki penglihatan yang baik di waktu malam
hari.

Retina kucing memiliki sel kerucut, yaitu reseptor cahaya yang
berfungsi optimal dalam cahaya terang. Sel kerucut berfungsi
membantu penglihatan mata dalam kondisi suasana terang. Sel
batang kucing juga memungkinkan kucing untuk merasakan gerakan
dalam gelap jauh lebih baik dari manusia.Sel kerucut kucing sekitar
10 kali lebih sedikit dibandingkan dengan mata manusia.
Dibandingkan kucing, manusia mampu mendeteksi gerakan 10
hingga 12 kali lipat lebih baik dalam kondisi cahaya terang.

Bentuk seperti ini akan membantu mata kucing
mengumpulkan lebih banyak cahaya. Tapetum juga akan membantu
membuat mangsa atau benda lainnya menjadi lebih terlihat di
antara siluet malam. Kristal tapetrum tidak terdapat pada mata
manusia. Berkat tapetrum ini pengelihatan kucing di malam hari
sangat baik . kristal tapetrum juga yang menyebabkan mata kucing
bersinar di malam hari.

Gangguan Pada Penglihatan
Alat indra merupakan organ penting yang ada pada tubuh makhluk
hidup, salah satunya yaitu indra penglihatan. Faktor yang menyebabkan
gangguan dan penyakit pada alat indra makhluk hidup bermacam-

CAHAYA DAN ALAT OPTIK 44