Kamera Obskura dan Sains Optika : Inspirasi dari “Kitāb al-Manāzhir” (Book of Optics) karya Ibn al-Haitsam (w. 433 H/1041 M)
Oleh : Arwin Juli Rakhmadi Butar-Butar – Dosen FAI UMSU dan Kepala OIF UMSU
Kamera obskura (al-qumrah al-muzhlimah) adalah instrumen optik klasik sederhana yang bekerja dengan prinsip dasar cahaya. Secara bahasa “kamera obskura” berarti ruangan gelap (al-ghurfah al-muzhlimah, dark room). Alat ini umumnya berupa sebuah kotak atau ruangan tertutup yang gelap dengan satu lubang kecil di salah satu sisinya. Secara historis, penjelasan ilmiah pertama lagi lengkap tentang bagaimana camera obscura bekerja, termasuk bagaimana cahaya masuk melalui lubang kecil lalu membentuk gambar terbalik, dikemukakan oleh ilmuwan muslim bernama Ibn al-Haitsam, atau dikenal dengan Alhazen, wafat tahun 433 H/1041 M. Ibn al-Haitsam tidak hanya mengamati fenomena cahaya tetapi menjelaskannya secara ilmiah-metodologis melalui eksperimen.
Kamera Obskura OIF UMSU
Halaman naskah “Kitab al-Manazhir” karya Ibn al-Haitsam (w. 433 H/1041 M), tersimpan di Perpustakaan al-Fatih, Perpustakaan Ahmad ats-Tsalits, dan Perpustakaan “Ma’had al-Makhthuthat al-‘Arabiyah”
Patut dicatat, pemikiran optika sejatinya telah ada sejak lama, terutama oleh filsuf dan ilmuwan Yunani. Namun Ibn al-Haitsam menolak sejumlah gagasan optika lama itu, diantaranya anggapan bahwa mata memancarkan cahaya untuk melihat. Sebaliknya, Ibn al-Haitsam menyatakan bahwa mata melihat karena cahaya dari objek masuk ke mata, yang ini menjadi dasar ilmu optik modern. Berikutnya cahaya yang masuk melalui lubang kecil ke ruang gelap kerap bergerak lurus.
Prinsip lain kamera obskura yang dikembangkan Ibn al-Haitsam adalah lubang kecil dapat menyaring berkas cahaya dan membentuk bayangan objek pada layar. Ketika cahaya dari objek luar melewati lubang tersebut, cahaya bergerak lurus menuju permukaan layar. Berkas cahaya dari bagian atas objek akan jatuh ke bagian bawah layar, sedangkan cahaya dari bagian bawah objek menuju bagian atas layar. Proses yang sama terjadi pada sisi kanan dan kiri objek. Akibatnya, bayangan yang terbentuk tampak terbalik dibandingkan bentuk aslinya. Semakin kecil ukuran lubang maka bayangan yang dihasilkan biasanya semakin jelas dan tajam. Prinsip ini menjadi dasar kerja kamera obscura dan berbagai alat optik lainnya.
Ibn al-Haitsam juga mengamati bahwa ukuran lubang sangat memengaruhi kualitas gambar yang terbentuk. Jika lubang dibuat lebih kecil, cahaya yang masuk menjadi lebih terarah sehingga gambar terlihat lebih tajam dan jelas. Namun, jumlah cahaya yang masuk juga lebih sedikit, sehingga gambar tampak lebih gelap. Sebaliknya, jika lubang dibuat lebih besar, maka lebih banyak cahaya dapat masuk sehingga gambar terlihat lebih terang. Akan tetapi, arah cahaya menjadi kurang teratur sehingga gambar tampak lebih kabur. Pengamatan ini menunjukkan adanya hubungan antara intensitas cahaya, ukuran lubang, dan ketajaman gambar dalam sistem optik.
“Kitab al-Manazhir” karya Ibn al-Haitsam dan Abdul Hamid Shabrah (pentahkik “Kitab al-Manazhir”)
Adapun prinsip dan penjelasan tentang camera obscura secara umum diantaranya tertera dalam karya Ibn al-Haitsam yang berjudul “Kitab al-Manazhir” (Book of Optics),
والذي يدل على أن الأضواء والألوان ليس تمتزج في الهواء ولا في الأجسام المشفّة هو أنها إذا كانت في موضع واحد عدة سُرُج في أمكنة متفرقة، وكانت جميعها مقابلة لثقب واحد، وكان ذلك الثقب ينفذ إلى مكان مظلم، وكان مقابل ذلك الثقب في المكان المظلم جدار أو قوبل الثقب في المكان المظلم جسم كثيف، فإن أضواء تلك السرج تظهر على ذلك الجسم أو ذلك الجدار متفرقة، وبعدد تلك السرج، وكل واحد منها مقابلاً لواحد من السرج على السمت المستقيم الذي يمرىبالثقب.
“Dan yang menunjukkan bahwa cahaya-cahaya dan warna-warna tidak bercampur di udara maupun di benda-benda bening (transparan) adalah sebagai berikut: apabila pada suatu tempat terdapat beberapa pelita/lampu yang berada di posisi-posisi berbeda, dan semuanya berhadapan dengan satu lubang, lalu lubang itu menembus ke sebuah ruangan gelap, dan di hadapan lubang itu di dalam tempat gelap terdapat dinding, atau di hadapan lubang itu diletakkan benda padat, maka cahaya dari pelita-pelita itu akan tampak pada benda atau dinding tersebut secara terpisah, sebanyak jumlah pelita itu. Masing-masing cahaya tampak berhadapan dengan salah satu pelita, pada garis lurus (arah lurus) yang melewati lubang tersebut” (h. 170).
Secara umum teks ini membahas prinsip dasar ilmu optika (cahaya). Disini dijelaskan bahwa cahaya dan warna tidak menyebar begitu saja di udara, tetapi bergerak mengikuti jalur tertentu. Ibn al-Haitsam memberi contoh beberapa lampu/pelita (suruj) yang ditempatkan di lokasi berbeda, semua cahaya diarahkan ke satu lubang kecil (tsaqb). Lubang itu mengarah ke ruangan gelap (makan muzhlim). Di dalam ruangan gelap itu ada dinding, cahaya dari setiap lampu akan tampak terpisah pada dinding tersebut. Jumlah bayangan yang muncul sama dengan jumlah lampu, dan posisinya mengikuti garis lurus dari sumber cahaya menuju lubang.
Dengan demikian poin penting dan menjadi konsep dasar kamera sebagaimana diterangkan Ibn al-Haitsam adalah bahwa berkas cahaya dan warna tidak saling bercampur di sebuah medium. Ibn al-Haitsam membuktikan bahwa ketika beberapa sumber cahaya bersinar bersamaan, cahaya-cahaya itu tidak melebur menjadi satu di udara atau di medium transparan. Ini tampak dari penegasan Ibn al-Haitsam sebagai berikut,
والذي يدل على أن الأضواء والألوان ليس تمتزج في الهواء ولا في الأجسام المشفّة…
“Dan yang menunjukkan bahwa cahaya-cahaya dan warna-warna tidak bercampur di udara maupun di benda-benda bening (transparan)…” (h. 170).
Lalu Ibn al-Haitsam membuktikan lagi lewat eksperimen sebagaimana pernyataannya berikut ini,
فإن أضواء تلك السرج تظهر… متفرقة، وبعدد تلك السرج
“Maka cahaya-cahaya dari pelita itu tampak … dalam keadaan terpisah, dan jumlahnya sesuai jumlah pelita” (h. 170).
Dengan demikian pernyataan Ibn al-Haitsam di aats ini menjelaskan prinsip optika klasik dimana cahaya merambat lurus yang menjadi prinsip dasar instrumen optik secara umum. Selanjutnya Ibn al-Haitsam menyatakan,
وإذا ستر واحد من السرج بطل من الأضواء التي في الموضع المظلم الضوء الذي كان يقابل ذلك السراج فقط، وإن رفع الساتر عن السراج عاد ذلك الضوء إلى مكانه. وأي سراج من تلك السرج ستر بطل من الموضع الضوء الذي كان يقابل ذلك السراج الذي ستر فقط، وإذا رفع الساتر عاد الضوء إلى موضعه. وهذا المعنى يمكن أن يُعتبر في كل وقت بسهولة، وذلك بأن يعتمد المعتبر بيتاً من البيوت في ليل مظلم ويكون على البيت باب من مصراعين، ويحضر عدةً من السرج ويجعلها مقابلة للباب ومتفرقة. ويدخل المعتبر إلى داخل البيت ويرد الباب ويفرج بين المصراعين ويفتح منهما مقداراً يسيراً …
“Jika salah satu lampu ditutupi, maka cahaya pada tempat gelap yang hilang hanyalah cahaya yang berhadapan dengan lampu itu saja. Jika penutup lampu itu diangkat, maka cahaya tersebut kembali ke tempatnya semula. Lampu mana pun dari lampu-lampu itu yang ditutupi, maka yang hilang dari tempat tersebut hanyalah cahaya yang berhadapan dengan lampu yang ditutupi itu saja. Dan jika penutupnya diangkat, cahaya itu kembali ke posisinya. Makna ini dapat diuji atau diamati dengan mudah kapan saja, yaitu dengan cara pengamat menggunakan sebuah rumah pada malam yang gelap, yang rumah tersebut memiliki pintu dengan dua daun pintu. Kemudian ia menyiapkan beberapa lampu dan meletakkannya berhadapan dengan pintu dalam posisi terpisah-pisah. Setelah itu pengamat masuk ke dalam rumah, menutup pintu, lalu membuka sedikit celah di antara kedua daun pintu itu…” (h. 170).
Teks ini masih menjelaskan eksperimen optik Ibn al-Haitsam, disini ia membuktikan bahwa setiap sumber cahaya menghasilkan jalur cahaya sendiri, dan cahaya bergerak lurus, tidak bercampur di udara. Bentuk eksperimennya yaitu pada beberapa lampu atau sumber cahaya yang cahayanya masuk melalui sebuah lubang ke ruang gelap. Jika satu lampu ditutup maka cahaya yang hilang di dinding hanya cahaya dari lampu itu saja, sedangkan cahaya dari lampu lain tetap terlihat. Jika penutup dibuka lagi, cahaya itu muncul kembali di posisi semula. Hal ini menunjukkan bahwa setiap berkas cahaya punya lintasan tersendiri, cahaya tidak saling bercampur atau saling menghilangkan, dan jalur cahaya tetap mengikuti garis lurus melalui lubang.
Berikutnya Ibn al-Haitsam memberi contoh eksperimen praktis yang bisa dilakukan di rumah atau ruangan gelap, misalnya membuat ruangan gelap, ada celah atau pintu kecil, menempatkan beberapa lampu di luar, lalu mengamati titik cahaya yang masuk. Intinya Ibn al-Haitsam menjelaskan bukti eksperimental bahwa cahaya dari beberapa sumber tetap terpisah dan merambat lurus, yang mana ini menjadi dasar teori kamera obskura dan ilmu optik modern.
Gambar diagram anatomi mata manusia dari karya Ibn al-Haitsam dalam “Kitab al-Manazhir” (Book of Optics), h, 136.
Gambar di atas adalah diagram anatomi mata manusia dari karya Ibn al-Haitsam dalam “Kitab al-Manazhir” (Book of Optics) [h. 136]. Gambar ini menggambarkan dua bola mata di bagian bawah kiri dan kanan. Lalu saraf optik yang keluar dari masing-masing mata lalu bertemu/bersilangan di bagian tengah. Jalur tersebut kemudian menuju bagian depan otak, yang dalam teori optik klasik dijelaskan sebagai jalur pengolahan penglihatan. Gambar ini menjelaskan bagaimana cahaya masuk ke mata dan bukan mata yang memancarkan cahaya. Lalu bagaimana dua mata bekerja bersama menghasilkan persepsi visual. Lalu bagaimana informasi visual diteruskan dari mata menuju otak melalui saraf. Seperti telah dikemukakan sebelumnya, Ibn al-Haitsam menolak teori lama Yunani (terutama dari Euclid dan Ptolemeus) yang menganggap penglihatan terjadi karena mata memancarkan sinar.
Dari penjabaran Ibn al-Haitsam ini menunjukkan dia bukan hanya menjabarkan teori kamera obskura, tetapi juga tentang arti penting metode eksperimen, paling tidak tampak dari konsep pembuatan ruang gelap, membuat celah atau lubang kecil, mengamati bagaimana cahaya masuk ke lubang (kotak), serta membandingkan dan menganalisis perubahan yang dihasilkan. Tak ayal eksperimen semacam ini menjadi fondasi metode ilmiah modern.
Selain itu, kamera obskura Ibn al-Haitsam membuktikan bahwa cahaya berasal dari objek cahaya menuju mata, lalu cahaya bergerak lurus, sedangkan lubang kecil dapat memproyeksikan gambar objek ke permukaan lain, dan gambar yang terbentuk menjadi terbalik karena jalur sinar saling bersilangan. Tak ayal prinsip ini kemudian menjadi dasar perkembangan kamera modern yang menginisiasi lahirnya kamera handphone, televisi, mikroskop, teleskop, dan instrumen lensa dan optik lainnya. Wallahu a’lam[]
Sumber : Al-Hasan bin al-Haitsam, Kitab al-Manazhir, Tahkik: Abdul Hamid Shabrah (Kuwait: 1982 M).
