Bio OptikDr. Gilang Kusdinar

Definisi Bio OptikBio (Yun.biosc kehidupan) bentuk kata hubung yang menunjukkan hubungan dg kehidupanOptics (Yun.optikos dari/untuk penglihatan) ilmu yang menangani cahaya dan penglihatanBio Optik ilmu yg mempelajari cahaya dan penglihatan yang berkaitan dg kehidupan

CahayaCahaya sejenis energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang bisa dilihat dengan mata. Jika telah mengenai benda, pada hakekatnya tidak dapat dilihat.Cahaya dasar ukuran meter: 1 meter adalah jarak yang dilalui cahaya melalui ruang hampa pada 1/299,792,458 detik. Kecepatan cahaya adalah 299,792,458 meter per detik.

Kaitan dg kehidupan: Cahaya diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Matahari adalah sumber cahaya utama di Bumi. Tumbuhan hijau memerlukan cahaya untuk membuat makanan.Sifat-sifat cahaya ialah, cahaya bergerak lurus ke semua arahBuktinya adalah kita dapat melihat sebuah lampu yang menyala dari segala penjuru dalam sebuah ruang gelap. Apabila cahaya terhalang, bayangan yang dihasilkan disebabkan cahaya yang bergerak lurus tidak dapat berbelok namun dpt dipantulkan

Pemantulan CahayaPantulan cahaya tergantung dari jenis permukaan. Pantulan cahaya itu lebih baik dan teratur pada permukaan yang rata. Pantulan cahaya agak kabur pada permukaan yang tidak rata. Cermin dan permukaan air yang jernih serta tenang adalah pemantul cahaya yang baik. Ini membuat kita dapat melihat wajah dan badan kita di dalam cermin.

Pembiasan cahayaPembiasan cahaya terjadi apabila cahaya melalui objek yang dapat ditembusi cahaya seperti udara, air dan kacaHal ini karena cahaya bergerak lebih cepat di medium yang kurang padatNamun cahaya yang datang dengan sudut datang 90 derajat, (tegak lurus) melalui medium yang berbeda tidak dibiaskanContoh hal pembiasan dalam hal sehari-hari adalah seperti pada kasus sedotan minuman yang kelihatan bengkok dan lebih besar di dalam air

Alat-alat yang berfungsi berdasarkan prinsip pembiasan cahaya ialah:Mikroskop Teleskop Lup Teropong

Warna dan panjang gelombangCahaya putih matahari terdiri daripada tujuh warna yaitu:Merah Jingga Kuning Hijau Biru Nila (Indigo) Ungu

Apabila ketujuh warna ini bercampur cahaya putih Warna-warna dalam cahaya putih matahari dapat dipecahkan dengan menggunakan prisma menjadi jalur warna/spektrumspektrum warna terbentuk karena cahaya yang berlainan warna terbias pada sudut yang berlainan Penyerakan cahayaCahaya ungu terbias dengan sudut paling besar. Cahaya merah terbias dengan sudut paling kecil. Pelangi adalah contoh spektrum yang terbentuk secara alamiah.

Warna??Panjang gelombang yang berbeda-beda diinterpretasikan oleh otak manusia sebagai warnamerah adalah panjang gelombang terpanjang ungu dengan panjang gelombang terpendek Cahaya dengan panjang gelombang di bawah 400 nm dan di atas 700 nm tidak dapat dilihat manusiaCahaya tampak cahaya dg panjang gelombang antara 400 nm hingga 700nm

Cahaya disebut sebagai sinar ultraviolet panjang gelombang 100-400 nmRadiasi ultraviolet tidak dirasakan sama sekali oleh manusia kecuali dalam jangka paparan yang lama, hal ini dapat menyebabkan kulit terbakar dan kanker kulit inframerah (IR atau infrared) mempunyai panjang gelombang 700-104 nm. Walaupun manusia tidak dapat melihat sinar inframerah kulit manusia dapat merasakannya dalam bentuk panas.

Sumber CahayaCahaya alamCahaya matahariCahaya artifisial/buatanlampu gas(lampu neon, lampu air raksa lamps dsb) api dari gaslilin laser

Penggunaan cahaya--kedokteranPenggunaan cahaya tampak:TransiluminasiEndoskopSistoskopProtoskopbronkhoskop

Transiluminasi:Tranmisi cahaya melalui jaringan tubuh dg tujuan pemeriksaanObjek/ bagian yg diperiksa diletakkan diantara pemeriksa dan sumber cahayaPenyakit yg dapat diperiksa:HidrosefalusPneumothorakKelainan testis: hidrokelKelainan payudara

EndoskopEndo: bagian dalam, skopein: memeriksaAlat untuk memeriksa bagian dalam organ berongga, seperti lambungAlat ini terdiri dari fiberglas, lampu. Sinar2 yg melalui fiberglas akan dipantulkan scr sempurna shg gambaran didlm tubuh akan terlihat dg mudah. Fiberglas jg mudah dibelokkan

SistoskopCysto: kandung kemihPrinsip sama dg endoskop, namun khusus untuk melihat struktur kandung kemihProtoskopPrinsip sama dg endoskop, namun khusus untuk melihat struktur rektum/duburBronkhoskopPrinsip sama dg endoskop, namun khusus untuk melihat struktur bronkus paru-paru

Penggunaan ultraviolet:Untuk sterilisasi: mempunyai sifat bakterisidKulit: pembentukan vitamin D, kulit kemerah-merahan/erithema, pigmentasi/ pembentukan melanin kulit penyembuhan vitiligoMata: foto keratitis dan katarak pd lensa dpt mengalami fluorosen/pemancaran cahaya yg bersifat sementaraUntuk mengatasi artritis

Penggunaan inframerah:Sbg diatermi pd artritisFotografi thd pupil tanpa rangsanganMenunjukkan aliran vena pd kulit reflective infra red photographyEmisi infra merah fotografi thermogramPenggunaan sinar biru:Fototerapi pd penyakit kuning (infant jaundice/kern ikterus/erithroblastosis fetalis)

laserLaser light amplification by stimulated emission of radiation menghasilkan sumber cahaya dg intensitas yg besarMacam2 laser:L. p-n junctionL. He-NeL. argonL. CO2L. solid state

Penggunaan laser:Pd beberapa penyakit mata: scr rutin untuk koagulasi darah dan memblokir pembuluh darah venaHolography: bayangan 3 dimensiPengobatan beberapa tipe kankerEfek laser:Kerusakan jaringan pd temperatur 100o C

Mikroskop Mikroskop alat yg digunakan untuk mengamati objek yg kecilBagian2 mikroskop:Lensa okulerBadan/tubuhLensa objektifGelas penutupKondensorDiafragma iris bagian bawahcermin

Alat pengatur naik turun scr kasarAlat pengatur naik turun scr perlahan-lahanKlip/pemegang objekTempat kedudukanLenganSambungan inklinasiPengaturPilar Dasar

Pembagian mikroskop:

MikroskopMikroskop elektronMikroskop cahaya

M.StereoM.BiologisM. PenelitiM. KlinikM.MahasiswaM.StereoM. Medan gelapM.FotografiM.MetalurgiM.InterferensiM.Fase kontrasM.FluorosesensiM.UltravioletM.PolarisasiMikroskop Cahaya

M.ElektronM.Elektron skanningM.Elektron transmisi

OptikOPTIK GEOMETRI DAN OPTIK FISIKA OPTIK GEOMETRI Berpangkal pada perjalanan cahaya dalam medium secara garis lurus, berkas-berkas cahaya di sebut garis cahaya dan gambar secara garis lurus.

Dengan cara pendekatan ini dapatlah melukiskan ciri-ciri cermin dan lensa dalam bentuk matematika. Misalnya untuk rumus cermin dan lensa : f = focus = titik api b = jarak benda v = jarak bayangan Hukum Willebrord Snelius (1581 -1626) : n = indeks bias i = sudut datang r = sudut bias (refraksi) Sin i/sin r = n1/f = 1/b + 1/v

OPTIK FISIK Gejala cahaya seperti dispersi, interferensi dan polarisasi tidak dapat di jelaskan melalui metode optika geometri Teori abad ke-10Ilmuwan Abu Ali Hasan Ibn Al-Haitham (965sekitar 1040)Teori itu menyatakan bahwa setiap titik pada daerah yang tersinari cahaya, mengeluarkan sinar cahaya ke segala arah

Teori PartikelIsaac Newton menyatakan dalam Hypothesis of Light pada 1675 cahaya terdiri dari partikel halus (corpuscles) yang memancar ke semua arah dari sumbernyaTeori ini dapat digunakan untuk menerangkan pantulan cahaya, tetapi hanya dapat menerangkan pembiasan dengan menganggap cahaya menjadi lebih cepat ketika memasuki medium yang padat karena daya tarik gravitasi lebih kuat

Teori Gelombang (atau Ray)Christiaan Huygens (abad ke-17)cahaya dipancarkan ke semua arah sebagai ciri-ciri gelombang. Pandangan ini menggantikan teori partikel halusTeori gelombang ini menyatakan bahwa gelombang cahaya akan berinterferensi dengan gelombang cahaya yang lain seperti gelombang bunyi (seperti yang disebut oleh Thomas Young pada kurun ke-18), dan cahaya dapat dipolarisasikan

Teori KuantumTeori ini di mulai pada abad ke-19 oleh Max Planck (tahun 1900) sinar cahaya adalah terdiri dari paket (kuantum) tenaga yang dikenal sebagai photon

Teori Dualitas Partikel-GelombangTeori ini menggabungkan tiga teori yang sebelumnyamenyatakan bahwa cahaya adalah partikel dan gelombangTeori ini pertama kali dijelaskan oleh Albert Einstein pada awal abad 20, berdasarkan dari karya tulisnya tentang efek fotolistrik, dan hasil penelitian Planck. Einstein menunjukkan bahwa energi sebuah foton sebanding dengan frekuensinya. Lebih umum lagi, teori tersebut menjelaskan bahwa semua benda mempunyai sifat partikel dan gelombang

LensaBerdasarkan bentuk permukaan:

LensaL.divergen/konkafL.konvergen/konveksL.SferisL.Silinder

Permukaan sferis ada dua macam pula yaitu : Lensa konvergen / konveks Yaitu sinar sejajar yang menembus lensa akan berkumpul menjadi bayangan nyata, juga di sebut lensa positif atau lensa cembung. Lensa divergen / konkaf Yaitu sinar yang sejajar yang menembus lensa akan menyebar , lensa ini disebut lensa negatif atau lensa cekung.

Lensa yang mempunyai permukaan silindris disebut lensa silindris. Lensa ini mempunyai focus yang positif dan ada pula mempunyai focus negatif.

Kesesatan lensaBerdasarkan persamaan yang berkaitan dengan jarak benda, jarak bayangan , jarak focus, radius kelengkungan lensa serta sinar-sinar yang datang paraksialAberasi ini ada bermacam-macam :Aberasi sferisKomaAstigmatismaKelengkungan medanDistorsiAberasi kromatis

Aberasi sferis disebabkan oleh kecembungan lensaSinar-sinar paraksial / sinar-sinar dari pinggir lensa membentuk bayangan di Pdihilangkan dengan mempergunakan diafragma yang diletakkan di depan lensa atau dengan lensa gabungan aplanatis yang terdiri dari dua lensa yang jenis kacanya berlainan

Komaakibat tidak sanggupnya lensa membentuk bayangan dari sinar di tengah-tengah dan sinar tepi sebuah titik benda akan terbentuk bayangan seperti bintang berekorgejala koma ini tidak dapat diperbaiki dengan diafragma.

Astigmatismadisebabkan oleh titik benda membentuk sudut besar dengan sumbubayangan yang terbentuk ada dua yaitu primer dan sekunderApabila sudut antara sumbu dengan titik benda relatif kecil maka kemungkinan besar akan berbentuk koma.

Kelengkungan medan/bidang bayanganBayangan yang dibentuk oleh lensa pada layar letaknya tidak dalam satu bidang datar melainkan pada bidang lengkungDistorsigejala terbentuknya bayangan palsu karena di depan atau di belakang lensa diletakkan diafragma atau cela. Benda berbentuk kisi akan tampak bayangan berbentuk tong atau berbentuk bantaldihilangkan dengan memasang sebuah cela di antara dua buah lensa.

Aberasi kromatisterjadinya karena focus lensa berbeda-beda untuk tiap-tiap warna bayangan yang terbentuk akan tampak berbagai jarak dari lensa.Dihilangkan dipakai lensa flinta dan kaca krown; lensa kembar ini disebut Achromatic double lens.

Ada dua macam aberasi kromatis yaitu :Aberasi kromatis aksial/longitudinal: perubahan jarak bayangan sesuai dengan indeks biasAberasi kromatis lateral: perubahan aberasi dalam ukuran bayangan.

MataBanyak pengetahuan yang kita peroleh melalui suatu penglihatan. Untuk membedakan gelap atau terang tergantung atas penglihatan seseorang.Ada tiga komponen pada penginderaan penglihatan:Mata memfokuskan bayangan pada retinaSystem syaraf mata yang memberi informasi ke otakKorteks penglihatan salah satu bagian yang menganalisa penglihatan tersebut.

Bagian-bagian mata:RetinaFovea sentralisKorneaLensaPupil

RetinaTerdapat rod/batang dan kones/kerucut, fungsi rod untuk melihat pada malam hari/gelap sedangkan kone untuk melihat siang hari/terang.Dari retina ini akan dilanjutkan ke saraf optikus.Fovea sentralisDaerah cekung yang berukuran 0,25 mm di tengah-tengahnya terdapat macula lutea (bintik kuning).

Kornea lapisan mata paling depan, tebalnya 0,5 mm berfungsi memfokuskan benda dengan cara refraksilensa terdiri dari kristal mempunyai dua permukaan dengan jari-jari kelengkungan 7,8 m fungsinya adalah memfokuskan objek pada berbagai jarak

PupilLokasi di tengah-tengah iris fungsinya mengatur cahaya yang masuk. Apabila cahaya terang pupil menguncup demikian sebaliknya.

Kelebihan mata dibanding kamera TV:Mata bisa mengamati objek dengan sudut yang sangat besarTiap mata mempunyai kelopak mata dan ada cairan lubrikasiDalam satu detik dapat memfokuskan objek berjarak 20 cmMata sangat efektif pada intensitas cahaya 1010 : 1

Diafragma mata di atur secara otomatis oleh irisKornea terdiri dari sel-sel hidup namun tidak mendapat vaskularisasi Tekanan bola mata diatur secara otomatis sehingga mencapai 20 mmHgTiap mata dilindungi oleh tulangBayangan yang terbentuk oleh mata akan diteruskan ke otak

Bola mata dilengkapi dengan otot-otot mata yang mengatur gerakan bola mata (m=muskulus = otot).M. rektus medialis = menarik bola mata ke dalamM. rektus lateralis = menarik bola mata ke sampingM. rektus superior = menarik bola mata ke atasM. rektus inferior = menarik bola mata ke bawahM. obligus inferior = memutar ke samping atasM. obligus superior = memutar ke samping dalam. Kelumpuhan salah satu otot strabismus horizontal,vertikal, torsional

Daya AkomodasiKemampuan lensa mata untuk memfokuskan objek pd retinaMata melihat jauh tdk akomodasiMata melihat makin dekat lensa mata berakomodasi semakin kuatDaya akomodasi bergantung pd umur smkn tua smkn menurun krn elastisitas lensa berkurang

Punktum proksimum/titik dekat/P : jarak terdekat dari benda agar dpt dilihat mata berakomodasi maksimumPunktum remotum/titik jauh/r : jarak terjauh benda yang masih dpt dilihat mata tidak berakomodasiKelainan: mata Presbiop bertambah jauhnya punktum proksimum akibat umur (>25 cm)Mata afasia tidak mempunyai lensa mata

Penyimpangan penglihatanMata emetropia punktum remotum terhingga shg memberi bayangan scr tajam pd retinaMata ametropia punktum remotum tak terhingga2 bentuk mata ametropia:Miopiahipermetropia

Miopia P dan r terlalu kecil melihat benda pd P tanpa akomodasiBentuk mata terlalu lonjong bayangan jatuh didepan retinaHipermetropiaP dan r terlalu besar melihat benda jauh tak terhingga dg akomodasiBola mata agak gepeng dibanding normal bayangan jatuh dibelakang retina

Astigmatisma Tdk dpt memfokuskan setiap objek dg jelas melihat garis dalam satu arah lebih jelas daripada kearah yang berlawananBayangan jatuh didepan dan dibelakang retina

Tehnik koreksiMata presbiop masalah dg melihat dekat kacamata positifMata hipermetropia P dan r terlalu jauh kacamata positifMata miopia P dan r terlalu dekat kacamata negatifMata astigmatisma penglihatan terganggu tdk sgl arah kacamata silindris

Ketajaman PenglihatanNama lain: visus, resolusi mataUntuk menentukan penggunaan kacamataAlat pemeriksaan: kartu snellenInterpretasi hasil pemeriksaan dirumuskan: V : d/Dd : jarak yg dpt dilihat oleh penderitaD : jarak yg dpt dilihat oleh mata normal

Dpt pula memeriksa dg hitung jari, gerakan tangan, dsb :1/60 : penderita dpt menghitung jari tangan pd jarak 1 meter1/300 : penderita dpt melihat gerakan tangan pd jarak 1 meter1/~ : hanya bisa membedakan terang dan gelap

Medan PenglihatanAlat yg digunakan untuk mengetahui besar kecil mean penglihatan perimeterMedan penglihatan vertikal : 1300Medan penglihatan horizontal : 1550

Tanggap CahayaBagian mata yg tanggap cahaya : retina2 fotoreseptor pd retina :Kone/kerucut 6,5 juta, terutama pd fovea sentralisMelihat siang hari/ terang fotopikSensitif terhadap warna kuning, hijau dg panjang gelombang 550 nmRod/batang 120 jutaMelihat malam hari/ gelap skotopikSensitif terhadap warna biru, hijau dg panjang gelombang 510 nm

Penyesuaian terhadap terang dan gelapMekanisme penyesuaian terangDari ruangan gelap ke terang kurang mengalami kesulitan penglihatan Cahaya rhodopsin pecah masuk retine dan skotopsine(protein) vit.ACahaya yg besar konsentrasi rhodopsin dlm rod turun kepekaan retina thdp cahaya turun waktunya 1-10 menit

Mekanisme penyesuaian gelapDari ruangan terang masuk ke ruang gelap tampak kesulitan penglihatanR.terangJumlah rhodopsin dlm rod R.gelap: bentukan rhodopsin dlm rod sangat perlahanWaktu yg diperlukan I jam ok penyesuaian oleh kone/5 menit lbh cepat dibandingkan rod/30-60 menit

Tanggap WarnaSalah satu kemampuan mataBerkaitan dg kone yg berbeda dg rod dlm memberi jawaban yg selektif thdp warna, kurang sensitif thdp cahaya, dan mempunyai hubungan dg otak terkait ketajaman penglihatan dibandingkan rodAda tipe kone yg tanggap thdp 3 warna pokok trikhromatikbiru, hijau, merah

Kone biruTanggap panjang gelombang 400 dan 500 nmmenerima cahaya ungu, hijau, biruKone hijauTanggap panjang gelombang 450 dan 675 nmmenerima cahaya hijau, biru, kuning, orange dan merahKone merahTanggap seluruh panjang gelombang menerima cahaya oranye kemerahan sgt kuat dibanding warna lain

Kelainan: buta warnaKelainan herediter : penderita>>laki-laki, pewaris >>wanitaTgt dari kone yg tdk dimilikiProtanopia : butawarna merahDeuteranopia : butawarna hijauTritanopia : butawarna biru

Peralatan pemeriksaan mataPeralatan dlm pemeriksaan mata dan lensa ada 6 macam:OpthalmoskopRetinoskopKeratometerTonometerPupilometerlensometer

OpthalmoskopUntuk mengetahui keadaan fundus okuli (retina dan pembuluh darah khoroidea keseluruhannya)RetinoskopUntuk menentukan resep lensa demi koreksi mata penderita tanpa aktifitas penderitaKeratometerUntuk mengukur kelengkungan kornea pemakaian lensa kontak

TonometerUntuk mengukur tekanan intraokulerPupilometerUntuk mengukur diameter pupilLensometerUntuk mengukur kekuatan lensa

Wassalamualaikum..

*