Artikel Instrumen optik mata manusia
Bahagian mata
Kornea ialah membran keras dan lutsinar yang menutupi bahagian hadapan mata. Kornea membiaskan pancaran cahaya yang memasuki mata.
Anak mata ialah bahagian mata yang berwarna hitam. Anak mata berwarna hitam, oleh itu menyerap hampir semua cahaya. Anak mata ialah lubang di mana cahaya masuk ke dalam mata. Lebih besar diameter anak mata, lebih banyak cahaya memasuki mata dan lebih kecil saiz anak mata, lebih sedikit cahaya memasuki mata.
Iris mengawal saiz anak mata. Apabila persekitaran di sekeliling mata sangat terang, iris akan mengecilkan anak mata. Sebaliknya, apabila persekitaran di sekeliling mata kurang terang, iris akan membesarkan anak mata supaya jumlah cahaya yang masuk ke dalam mata adalah besar. Jika anda telah memerhatikan perbezaan antara mata kucing pada waktu siang dan malam, maka anda boleh memahami fungsi iris dengan mudah.
Otot siliari berfungsi untuk mengubah kelengkungan kanta mata. Perubahan pada kanta mata mempengaruhi panjang fokus kanta mata. Jika mata memerhati objek pada jarak yang jauh, otot siliari akan mengendur supaya jejari kelengkungan kanta meningkat dan panjang fokus kanta meningkat.
Apabila 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 akomodasi mata.
Kanta mata merupakan kanta penumpu atau kanta cembung atau kanta positif. Walaupun lebih banyak pembiasan cahaya berlaku di kornea, kanta mata juga membiaskan dan memfokuskan pancaran cahaya supaya imej terbentuk tepat pada retina. Imej mesti terbentuk pada retina supaya objek dapat dilihat dengan jelas. Retina berfungsi untuk menukar gelombang cahaya kepada isyarat elektrik, yang kemudiannya melalui saraf optik ke otak.
Penginapan oleh mata biasa
Akomodasi mata ialah pelarasan panjang fokus (f) kanta mata dengan jarak objek dari mata supaya imej boleh difokuskan pada retina. Panjang fokus kanta mata ialah jarak antara kanta mata dan titik fokus kanta (F). Apabila mata mengakomodasi, kelengkungan kanta mata berubah, menyebabkan jejari kelengkungan kanta mata berubah dan oleh itu panjang fokus kanta mata juga berubah.
Jika mata memerhati objek pada titik yang jauh, otot siliari akan mengendur, menyebabkan kanta mata menjadi rata sehingga jejari kelengkungan dan panjang fokus kanta meningkat. Titik jauh ialah jarak terjauh yang boleh difokuskan oleh mata, di mana titik jauh mata normal adalah tidak terhingga. Apabila otot silia mengendur sehingga panjang fokus kanta mata menjadi lebih panjang dan boleh difokuskan pada objek pada titik yang jauh, mata mempunyai akomodasi minimum.
Apabila mata memerhati objek pada jarak dekat, otot siliari mengecut, menyebabkan kanta mata menjadi lebih melengkung sehingga jejari kelengkungan dan panjang fokus kanta berkurangan. Jarak objek ke mata terdekat yang masih boleh difokuskan oleh mata dipanggil titik dekat. Manusia purata mempunyai titik dekat 25 cm. Apabila otot siliari mengecut sehingga panjang fokus kanta mata menjadi lebih pendek dan boleh memfokus pada objek pada titik dekat (25 cm), mata mempunyai akomodasi maksimum.
Pembentukan imej
Titik jauh
Jika objek itu tidak terhingga, kanta mata akan bertukar menjadi rata sehingga panjang fokus (f) kanta sama dengan jarak imej (di). Jarak imej ialah jarak antara kanta dan titik di mana pancaran cahaya dibiaskan oleh mata bersilang. Titik di mana sinaran cahaya bersilang, bertepatan dengan retina. Jadi, dapat disimpulkan bahawa apabila mata memerhati objek yang tidak terhingga, kelengkungan kanta mata bertukar menjadi rata sehingga panjang fokus kanta (f) sama dengan jarak antara kanta dan retina. Pancaran cahaya mesti bersilang di retina supaya cahaya boleh ditukar menjadi isyarat elektrik di retina.
Berikut adalah bukti matematik mengapa apabila sesuatu objek berada pada infiniti, panjang fokus kanta (f) adalah sama dengan jarak imej (di). Hubungan antara panjang fokus (f), jarak objek (do) dan jarak imej (di) dinyatakan melalui persamaan berikut.
1/f = 1/do + 1/di —– Persamaan 1
Kanta mata ialah kanta menumpu. Oleh itu, panjang fokus (f) adalah positif. Jarak objek (do) adalah pada tak terhingga, jadi gantikan jarak objek (do) dalam persamaan 1 dengan simbol infiniti.
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– Persamaan 2
Persamaan 2 menunjukkan bahawa pada kanta menumpu jika objek berada pada infiniti, panjang fokus (f) adalah sama dengan jarak imej (di).
Titik dekat
Bagaimana jika objek berada dekat dengan mata? Sebelum ini, telah dijelaskan bahawa titik dekat mata normal atau jarak objek terdekat yang boleh difokuskan dengan betul oleh mata normal ialah 25 cm. Oleh itu, panjang fokus (f) kanta mata mestilah lebih kecil daripada jarak objek (do) 25 cm. Panjang fokus kanta mata mestilah lebih kecil daripada jarak 25 cm supaya kanta mata menghasilkan imej sebenar. Kanta mata ialah kanta cembung yang boleh membentuk imej maya dan imej nyata. Imej sebenar dihasilkan oleh kanta cembung apabila panjang fokus (f) lebih kecil daripada jarak objek (do). Ini telah dibincangkan dalam topik pembentukan imej kanta cembung.
Anggarkan panjang fokus (f) sistem kanta mata:
Titik dekat mata normal ialah 25 cm supaya jarak objek terdekat ialah 25 cm. Jarak antara kornea dan retina ialah kira-kira 2.5 cm. Imej adalah jelas jika pancaran cahaya jatuh pada retina supaya jarak antara kornea dan retina dianggap sebagai jarak imej (di). Jadi, jarak imej (inci) ialah 2.5 cm.
1/f = 1/do + 1/di
1/f = 1/25 + 1/2.5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2.27 cm
Berdasarkan keputusan pengiraan di atas, dapat disimpulkan bahawa panjang fokus (f) adalah lebih kecil daripada jarak imej (di). Perbezaan antara jarak imej (di) dan panjang fokus (f) ialah 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm. Titik fokus sistem kanta kornea-mata ialah 0.23 cm di sebelah kiri imej atau retina.
Sistem kanta kornea-mata ialah kanta cembung supaya imej terbentuk pada retina walaupun ia nyata tetapi terbalik. Walaupun imej pada retina terbalik, saraf otak menterbalikkannya.
