Bahan instrumen mata optik
Mata Mata merupakan alat optik yang wujud dalam diri manusia. Mata membolehkan anda membaca artikel fizik ๐ atau merenung wajah teman lelaki yang cantik atau kacak ๐ Bagaimana jika mata anda tidak berfungsi dengan baik? Anda pasti tahu jawapan kepada soalan ini. Jadi, bersyukurlah jika anda masih mempunyai mata yang sihat dan dapat melihat dengan jelas. Orang buta pastinya tidak dapat melihat dan hanya dapat membayangkan keadaan dunia yang kita diami hari ini.
Mempunyai mata yang sihat dan berfungsi dengan baik adalah harapan semua orang. Walau bagaimanapun, realiti kadangkala tidak seperti yang dijangkakan. Sesetengah orang ditakdirkan untuk mengalami disfungsi mata, menghalang mereka daripada melihat dengan jelas. Kemajuan dalam sains, terutamanya fizik, telah memungkinkan untuk mencipta alat bantu visual seperti cermin mata dan kanta lekap.
Artikel ini mengulas bagaimana mata berfungsi supaya manusia dapat melihat. Penjelasan tentang bagaimana mata berfungsi dalam artikel ini berkaitan dengan topik tersebut. optik geometri yang merangkumi pembiasan cahaya, pemfokusan dan pembentukan imej objek oleh mata. Penjelasan yang sangat terperinci tentang mata dan bagaimana mata berfungsi sebagaimana adanya adalah di luar skop artikel ini. Disfungsi mata, bagaimana ia berfungsi kanta cermin mata dan kanta lekap dijelaskan dalam artikel seterusnya.
Bahagian-bahagian Mata
kornea atau membran mata merupakan membran keras dan lut sinar yang menutupi bahagian hadapan mata. Sinar cahaya yang memasuki mata dibiaskan pada tahap yang lebih besar oleh kornea.
Murid atau bola mata Anak mata ialah bahagian hitam pada mata manusia. Anak mata berwarna hitam, justeru menyerap hampir semua cahaya dan hampir tidak memantulkan kembali. Anak mata ialah bukaan di mana cahaya masuk ke dalam mata. Semakin besar anak mata, semakin banyak cahaya memasuki mata, dan sebaliknya, semakin kecil anak mata, semakin sedikit cahaya memasuki mata.
Iris atau iris Iris mengawal saiz anak mata. Apabila persekitaran di sekeliling mata sangat terang, iris akan mengecilkan anak mata, dan apabila persekitaran malap, iris akan membesarkan anak mata, membolehkan lebih banyak cahaya memasuki mata. Jika anda pernah memerhatikan perbezaan anak mata kucing pada waktu siang dan pada waktu malam, anda akan mudah memahami fungsi iris.
Otot siliari berfungsi untuk mengubah kelengkungan kanta mata. Perubahan kelengkungan kanta mata mempengaruhi panjang fokus kanta mata. Jika mata memerhati objek pada jarak yang sangat jauh, otot silia akan mengendur supaya jejari kelengkungan kanta meningkat dan panjang fokus kanta meningkat. Jika mata memerhati objek pada jarak dekat, otot silia mengecut supaya jejari kelengkungan kanta berkurangan dan panjang fokus kanta berkurangan. Jadi secara tidak langsung, fungsi otot silia adalah untuk mengawal panjang fokus kanta mata supaya mata dapat memfokuskan imej objek dengan betul. Perubahan panjang fokus kanta mata dipanggil penginapan mata.
Kanta mata termasuk kanta menumpu atau kanta cembung atau kanta positifWalaupun pembiasan cahaya yang memasuki mata berlaku terutamanya di kornea, kanta juga membiaskan dan memfokuskan sinar cahaya supaya imej objek terbentuk tepat pada retina. Imej mesti terbentuk pada retina agar objek dapat dilihat dengan jelas. Retina menukarkan gelombang cahaya kepada isyarat elektrik yang kemudiannya dihantar melalui saraf optik ke otak.
Penginapan Maksimum dan Minimum
Penginapan mata ialah pelarasan panjang fokus (f) kanta mata kepada jarak objek yang dilihat oleh mata, supaya imej objek boleh difokuskan pada retina. Panjang fokus kanta mata ialah jarak antara kanta dan titik fokus kanta (F). Perubahan dalam kelengkungan kanta menyebabkan jejari kelengkungan kanta berubah dan oleh itu panjang fokus kanta berubah, seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
Jika mata memerhatikan sesuatu objek pada titik jauh, otot siliari mengendur (relaks) menyebabkan kanta mata menjadi lebih rata supaya jejari kelengkungan dan panjang fokus kanta meningkat. Titik jauh ialah jarak terjauh yang boleh difokuskan oleh mata, di mana titik jauh normal mata ialah infiniti. Apabila mata melaraskan panjang fokus kanta untuk memfokus pada objek pada titik jauh atau objek pada infiniti, mata penginapan minimum.
Sebaliknya, apabila mata memerhati objek pada jarak dekat, otot siliaris akan menegang (mengecut) menyebabkan kanta mata menjadi lebih melengkung sehingga jejari kelengkungan dan panjang fokus kanta meningkat. Jarak objek yang paling dekat dengan mata yang masih boleh difokuskan oleh mata dipanggil titik dekatManusia purata mempunyai titik dekat 25 cm. Apabila mata memfokuskan pada objek pada titik dekat (25 cm), mata akan mengakomodasi secara maksimum.
Pembentukan Bayang-bayang Objek
Jarak Objek Sangat Jauh
Jika jarak objek tidak terhingga, kanta mata menjadi rata sehingga panjang fokus kanta meningkat, di mana panjang fokus (f) mestilah sama dengan jarak imej (s'). Jarak imej ialah jarak antara kanta dan titik di mana pancaran cahaya mata yang dibiaskan bersilang. Titik di mana pancaran cahaya bersilang bertepatan dengan retina. Jadi dapat disimpulkan bahawa apabila mata memerhati objek pada jarak yang tidak terhingga, kelengkungan kanta mata menjadi rata sehingga panjang fokus kanta (f) bersamaan dengan jarak antara kanta mata dan retina. Pancaran cahaya mesti bersilang di retina supaya cahaya boleh ditukar menjadi isyarat elektrik oleh sel-sel saraf di retina dan kemudian dihantar ke otak oleh saraf optik.
Berikut adalah bukti matematik mengapa apabila jarak objek (s) sangat jauh atau jika objek dianggap jauh tak terhingga, panjang fokus kanta (f) mestilah sama dengan jarak imej (s'). Hubungan antara panjang fokus (f), jarak objek (s) dan jarak imej (s') dinyatakan melalui persamaan berikut.
1/f = 1/s + 1/s' โโ Persamaan 1
Kanta mata ialah kanta menumpu, oleh itu panjang fokus (f) adalah positif. Jarak objek (s) adalah tak terhingga, oleh itu gantikan jarak objek (s) dalam persamaan 1 dengan simbol infiniti.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f โโ Persamaan 2
Persamaan 2 menunjukkan bahawa dalam kanta menumpu atau kanta cembung, jika jarak objek adalah tak terhingga maka panjang fokus (f) adalah sama dengan jarak imej (s').
Jarak Objek Sangat Dekat
Bagaimana jika objek berada dekat dengan mata? Kanta cekung boleh membentuk imej maya dan nyata. Imej nyata dihasilkan oleh kanta cembung apabila jarak objek (s) lebih besar daripada panjang fokus kanta (f). Ini telah dibincangkan dalam topik ini imej kanta cembung.
Sebelum ini telah dijelaskan bahawa objek terdekat yang boleh difokuskan dengan betul oleh mata normal ialah 25 cm. Oleh itu, panjang fokus mestilah kurang daripada 25 cm. Ia juga tidak boleh menjadi 25 cm kerana jika ia kurang daripada 25 cm, imej akan berada pada infiniti, yang tidak munasabah memandangkan saiz anak mata yang kecil.
Pengiraan untuk menganggarkan panjang fokus (f) sistem kanta mata:
1/f = 1/s + 1/s' โโ Persamaan 1
Titik dekat mata normal ialah 25 cm, oleh itu jarak objek terdekat (s) ialah 25 cm. Jarak antara kornea dan mata ialah kira-kira 2,5 cm. Imej kelihatan jelas jika pancaran cahaya jatuh pada retina, jadi jarak antara kornea dan kanta dianggap sebagai jarak imej (s').
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/25 + 1/2,5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2,27 cm
Perbezaan antara jarak imej (s') dan jarak fokus (f) ialah 2,5 cm โ 2,27 cm = 0,23 cm. Berdasarkan keputusan pengiraan di atas, dapat disimpulkan bahawa jarak fokus (f) adalah lebih kecil daripada jarak imej (s'). Titik fokus mata ialah 0,23 cm di sebelah kiri titik imej atau retina.
Kanta mata adalah menumpu, jadi imej yang terbentuk pada retina, walaupun nyata, adalah terbalik. Walaupun imej pada retina adalah terbalik, saraf otak menjadikannya tegak. Bagaimanakah ini boleh dijelaskan? ๐
Contoh soalan tentang instrumen mata optik
1. EBTANAS-SMP-01-15
Huraian pembentukan imej dalam kecacatan mata rabun ialah...
Perbincangan
Rabun jauh atau myopia merupakan gangguan optik mata di mana mata tidak dapat melihat objek pada jarak yang jauh dengan jelas.
Punca rabun dekat adalah sistem kornea-kanta yang lebih melengkung (bahagian mendatar bola mata terlalu panjang) sehingga panjang fokus sistem kornea-kanta berkurang, menyebabkan sinaran cahaya dari titik jauh difokuskan di hadapan retina. Sinar cahaya yang tidak terhingga tidak difokuskan pada retina sehingga sel saraf di retina tidak dapat menukar gelombang cahaya menjadi isyarat elektrik untuk dihantar ke otak.
Jawapan yang betul ialah B.
2. EBTANAS-SMP-02-15
Pembentukan bayang-bayang pada penghidap miopia ditunjukkan dalam imej yang betul...
Perbincangan
Rabun jauh atau myopia merupakan gangguan optik mata di mana mata tidak dapat melihat objek pada jarak yang jauh dengan jelas.
Punca rabun dekat adalah sistem kornea-kanta yang lebih melengkung (bahagian mendatar bola mata terlalu panjang) sehingga panjang fokus sistem kornea-kanta berkurang, menyebabkan sinaran cahaya dari titik jauh difokuskan di hadapan retina. Sinar cahaya yang tidak terhingga tidak difokuskan pada retina sehingga sel saraf di retina tidak dapat menukar gelombang cahaya menjadi isyarat elektrik untuk dihantar ke otak.
Jawapan yang betul ialah C.
