Óptica da visão: 1. O olho humano

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Instituto de Física da USP | Fábio Araújo, prof. Colégio Impacto

O olho é uma parte do nosso corpo extremamente complexa. Com ele podemos focalizar um objeto, controlar a quantidade de luz que entra e produzir uma imagem nítida de um objeto. Sob esse aspecto o olho humano pode ser comparado a uma câmara fotográfica. No entanto, os mecanismos que permitem ao olho efetuar um sem número de operações (como o controle da luminosidade) são extremamente complexos.

Na figura abaixo vê-se as partes essenciais do olho.

A parte da frente do olho é recoberta por uma membrana transparente denominada córnea. Atrás da córnea está um líquido, também transparente, ocupando uma pequena região na parte da frente do olho. Este meio é denominado de humos aquoso. Ainda na frente se situa a íris. A íris funciona como o diafragma de uma máquina fotográfica. Ela tem um diâmetro variável permitindo controlar a quantidade de luz que entra. As pálpebras permitem também controlar a entrada de luz. No centro da íris está a pupila do olho. O cristalino é a lente (biconvexa) do olho. A lente do cristalino é uma estrutura elástica e transparente.

O humos vítreo é um meio transparente que ocupa a maior parte do olho e é constituído de um material gelatinoso e claro. A córnea, o humos aquoso, o cristalino e o humos vítreo são os meios transparentes do globo ocular.

Quando a luz incide sobre o olho humano ela experimenta a refração primeiramente na córnea.

A íris controla a quantidade de luz entrando no olho dilatando a pupila (quando quer aumentar a quantidade de luz) ou contraindo a pupila (para reduzir a quantidade de luz). A íris é a porção colorida do olho (olhos azuis, castanhos etc.). A pupila é a região associada ao pequeno círculo do olho. Tem uma cor diferente da íris.

Uma das principais funções da íris é controlar a quantidade de luz que entra no olho. O controle é feito por atos reflexos. Com pouca luz a pupila se abre mais e vai se fechando à medida em que a quantidade de luz aumenta.

A quantidade de luz que entra no olho é proporcional à área da pupila, isto é, ao quadro do diâmetro da mesma. O diâmetro da pupila varia de cerca de 1,5 mm até 8 mm. Isto permite uma variação da quantidade de luz por um fator 30. Isto é, com a pupila totalmente aberta entra 30 vezes mais luz do que quando ela atinge o mínimo.

A abertura da pupila tem uma influência importante na profundidade do foco. Quando se diminui a abertura, aumenta o intervalo de distância para o qual os objetos aparecem nítidos.

Depois de passar pelos meios transparentes a luz atinge uma película extremamente sensível à luz. Esta película é a retina. A retina é o análogo ao filme de uma máquina fotográfica.

A retina consiste de milhões de bastonetes e cones. Quando estimulados pela luz proveniente do olho, os bastonetes e cones se decompõe quando expostos à luz. Quando assim estimulados esses receptores enviam impulsos para o cérebro (através do nervo óptico) onde a imagem é percebida. Existem três tipos de cones diferentes. Na retina, a interação desses sistemas de cones é responsável pela percepção das cores. Cada tipo de cone é sensível basicamente a uma parte do espectro visível. Um tipo de cone é sensível ao azul e violeta, o outro ao verde e o terceiro ao amarelo. Uma das teorias para explicar a sensação da cores no ser humano sustenta que qualquer cor é determinada pela freqüência relativa dos impulsos que chegam ao cérebro provenientes de cada um desses três sistemas de cones, ou seja, a luz é percebida no cérebro num processo de adição de cores.

Quando um grupo de cones receptivos a uma dada cor está em falta na retina (usualmente por uma deficiência genética) o indivíduo é incapaz de distinguir algumas cores. O indivíduo com essa deficiência é daltônico.

ACOMODAÇÃO VISUAL

Para que as imagens conjugadas pelo sistema óptico do globo ocular sejam nítidas, elas devem formar-se sobre a retina, cuja distância em relação ao cristalino é
constante. Por outro lado, os objetos visados por um observador estão a diferentes distâncias de seu olho. A partir dessa observação e lembrando da equação de
Gauss, podemos concluir que a distância focal do cristalino é variável.

A variação da distância focal do cristalino é feita pelos músculos ciliares, através da maior ou menor compressão destes sobre aquele. Esse processo de ajuste da distância focal do sistema óptico do globo ocular à visão nítida de objetos diferentemente afastados é denominado acomodação visual.

* Ponto Remoto (PR): É o ponto objeto para o qual a vista conjuga imagem nítida sem nenhum esforço de acomodação. Nesse caso os músculos ciliares mostram-se relaxados.

* Ponto Próximo (PP): É o ponto objeto para o qual a vista conjuga imagem nítida com máximo esforço de acomodação. Nesse caso os músculos ciliares encontram-se contraídos.

VISÃO EM TRÊS DIMENSÕES

Percebemos o mundo numa visão tridimensional. A principal diferença entre o mundo bidimensional e o mundo tridimensional é uma dimensão conhecida como profundidade. O aparato visual permite ter noções de distância e de relevo.

A noção de distância, a percepção de relevos e de profundidade decorrem da visão binocular (dois olhos) que dispomos. Temos uma visão esteroscópica.

Note-se que os dois olhos estão situados a uma certa distância um do outro. Esses poucos centímetros de distância faz com que a imagem em uma das retinas seja diferente da imagem na outra retina. A superposição dessas duas imagens no cérebro permite perceber a profundidade e levar à noção de distância dos objetos.

VISÃO DE CORES

As cores têm três atributos: a matriz, a intensidade e a saturação. A saturação é uma medida de quão diluído com o branco está uma dada cor. A saturação pode ser alterada mediante adições de diferentes tons de cinza. Quando… Para qualquer cor, existe uma sua complementar. A cor complementar é aquela que quando mesclada a essa produz o branco.

Pode-se mostrar que qualquer cor do espectro pode ser obtida a partir da combinação em proporções diversas, as cores vermelha, a luz verde e a luz azul. As cores vermelho, verde e azul são, por isso, conhecidas como cores primárias.

DEFEITOS VISUAIS

Miopia - O míope vê mal ao longe mas bem ao perto. A distância entre a córnea e a retina é grande. O olho é "demasiado longo": a imagem forma-se à frente da retina. Para o míope, a distância para uma visão nítida é tanto mais curta, quanto mais forte for a miopia. A miopia corrige-se com uma lente divergente (côncava), que recoloca a imagem sobre a retina, e restitui uma boa visão até ao infinito. Na imagem abaixo vemos a visão de um indivíduo normal e a visão de um míope.

Hipermetropia - A hipermetropia ou “visão de longe” é exatamente o oposto da miopia. Ou seja, é uma alteração visual causada pelo deslocamento do ponto de focagem provocando a não nitidez das imagens quando olhamos para perto. Nestes casos, as imagens forma-se depois da retina. Na hipermetropia o globo ocular é mais curto e isso faz com que o foco das imagens projetadas pelo cristalino se forme atrás da retina. Esse erro refrativo pode ser corrigido com o uso de óculos com lentes convergentes (convexas). Vemos ao lado a imagem vista por indivíduo que tem hipermetropia.

Astigmatismo - O astigmatismo é uma condição que decorre da diferença de curvatura da córnea ou cristalino nas diferentes direções (comparável às curvaturas de um ovo ou de uma bola de futebol americano), e disto resultam diferentes profundidades de foco que distorcem a visão tanto de longe quanto perto. Pode ser
corrigido com lentes cilíndricas. A imagem ao lado mostra como é a visão de indivíduo portador de astigmatismo.

 

 

Presbiopia - Também conhecida como "vista cansada", a presbiopia é uma perda na capacidade de acomodação do olho, que resulta na piora da visão de perto. Aparece, geralmente, após os 40 anos e tende a evoluir com a idade. A pessoa começa precisando esticar os braços para conseguir ler e depois, sua correção é feita com lentes convergentes. A imagem ao lado mostra a visão de quem tem presbiopia.

 

 

Daltonismo - O daltonismo é uma deficiência da visão das cores. Consiste na cegueira para algumas cores, principalmente para o vermelho e para o verde. Os daltônicos vêem o mundo em tonalidades de amarelo, cinza-azulado e azul.

Estrabismo - O estrabismo é a perda do paralelismo dos olhos. Os músculos do olho que nos ajudam a olhar numa direção, são afetados. O estrabismo pode ocorrer na infância, quando a criança já nasce estrábica. O que se pode relacionar com fatores como a hereditariedade, sofrimento fetal, infecções, tumores, traumatismos, fatores emocionais, determinados graus de visão, baixa visão, graus diferentes entre os olhos e etc.

Catarata - A catarata é a perda da transparência do cristalino, impedindo total ou parcialmente os raios de luz de chegarem à retina, prejudicando a visão. Todo ser humano adquire catarata com o passar do tempo. Em geral, depois dos 60 anos. Mas este processo pode começar antes. O envelhecimento natural das células do cristalino é a causa mais comum da catarata.

LENTES CORRETORAS

As anomalias descritas anteriormente podem ser corrigidas com lentes corretoras (lentes de óculos ou lentes de contato).

No caso de hipermetropia, a correção se dá com o uso de uma lente convergente adequada. Uma lente convergente permite fazer a imagem recair sobre a retina.

Para a correção da miopia recorre-se a uma lente divergente. O efeito será o oposto do caso anterior. Isso permitirá a formação da imagem a uma distância da vértice maior do que sem a lente divergente. Permite, assim, corrigir a anomalia.

A correção da presbiopia deverá ser efetuada com uma lente convergente (como na hipermetropia). Se além da dificuldade de ver de perto se superpõe aquela de ver longe, tem-se que recorrer a lentes bifocais (duas lentes numa só).

O astigmatismo é corrigido com lentes cilíndricas.


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