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.
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.
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.
Esquematicamente o processo de formação de imagem no globo ocular pode ser entendido a partir da figura:
Como os meios transparentes têm um índice de refração muito próximo podemos substituí-los por uma única lente delgada convergente. Seu centro óptico está a 1,5 cm da retina (aproximadamente).
A imagem no olho é análogo àquele de uma câmara. A imagem é real, invertida e menor do que o objeto.
Para se perceber uma imagem com nitidez é imprescindível dispormos de um mecanismo de focalização (como fazemos numa máquina fotográfica). O olho focaliza um dado objeto variando a forma da lente denominada cristalino. Esse mecanismo, de variação da forma da lente, é conhecido como mecanismo de acomodação visual.
Os músculos denominados de ciliares desempenham um papel fundamental. Estes músculos, como se vê na figura, podem alterar a forma da lente através de cerca de 70 ligamentos ciliares, os quais podem deformar a lente, puxando as bordas da lente em direção ao corpo ciliar.
A lente (o cristalino) é composta de uma cápsula na qual existe um meio rico em proteínas, viscoso e transparente. É também um meio elástico.
Quando um objeto está muito longe , o músculo ciliar está relaxado e a cápsula assume uma forma esférica. Quando relaxada, a vergência da lente é aproximadamente 18 dioptrias. O olho focaliza objetos mais próximos tensionando o músculo ciliar que, através dos ligamentos, deforma a lente. Quando os músculos ciliares são contraídos ao máximo, a lente atinge a sua menor distância focal (aumentando os raios das lentes esféricas) permitindo a focalização do objeto na retina.
Existe, no entanto, um limite para a acomodação. Objetos muito próximos do olho não são vistos com nitidez. Denomina-se de distância mínima de visão distante a menor distância para a qual o olho consegue se acomodar para permitir a imagem nítida. Essa distância mínima é da ordem de 25 cm. Essa distância mínima varia drasticamente com a idade. Aos 10 anos é de 18 cm, podendo chegar a alguns metros depois dos 60 anos.
O olho pode apresentar anomalias. Algumas delas podem ser corrigidas com lentes de contato, óculos ou cirurgias. Vamos descrever as anomalias nessa seção e as correções das mesmas serão analisadas na próxima seção.
O olho é considerado emetrópico quando para o músculo ciliar completamente relaxado, os raios paralelos vindos dos objetos distantes estão focalizados (nítidos) na retina. Com o músculo ciliar relaxado o olho emetrópico vê objetos longínquos com clareza. Objetos próximos requerem acomodação do cristalino através da contração do músculo ciliar.
A hipermetropia ocorre quando a imagem de um objeto a grande distância é formada depois da retina. O olho hipermétrope requerer acomodação mesmo para objetos no infinito. Como conseqüência, a distância mínima para visão distinta acaba se tornando maior pois o esforço de acomodação já começa numa situação que normalmente isso não seria exigido.
Na miopia, a imagem de um ponto no infinito é formada antes da retina. Não atinge, portanto, a retina. Perde, portanto, a visão distinta. Torna-se inútil um esforço de acomodação, pois a distância focal já é a máxima possível.
Os míopes tem facilidade para ver de perto. Na miopia fica reduzida a distância mínima de visão distinta.
A presbiopia é causada pela alteração da amplitude de acomodação. Ele acontece naturalmente com a idade. À medida que os indivíduos envelhecem, o cristalino perde sua elasticidade perdendo sua capacidade de acomodação. A habilidade de assumir uma forma esférica é perdida paulatinamente. O poder de acomodação se reduz de 14 dioptrias quando se é criança, para duas dioptrias acima dos 50 anos.
Um indivíduo que tem astigmatismo associa a um objeto puntiforme uma linha imagem (ao invés de um outro ponto). Esta condição decorre do fato de que, nesse caso, a córnea ou o cristalino (mais raramente) não são perfeitamente simétricos. O raio de curvatura muda de acordo com a direção considerada. Não se apresenta, portanto, como uma calota esférica perfeita.
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.
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.
Em princípio, a uma fonte luminosa diminuta a grandes distâncias (fonte puntiforme) o olho humano deveria associar um ponto focalizado na retina. Contudo, como o sistema óptico do olho humano não é perfeito, forma-se na retina uma mancha de cerca de 11 microns (não importando muito quão pequena é a fonte). Esta mancha ocorre mesmo quando a resolução do sistema é máxima. O brilho dessa mancha é intenso no centro e se reduz gradualmente à medida que nos afastamos dele.
O diâmetro médio dos cones na retina são da ordem de 1,5 microns.
Esses fatos acima nos levam a concluir que quando as imagens de dois pontos são muito próximas na retina não teremos mais como distinguir esses dois pontos (suas imagens não serão percebidas como distintas). Um indivíduo só pode distinguir imagens cuja distância na retina seja maior do que (2 microns).
A acuidade visual máxima do olho humano é de 26 segundos de arco (cerca de ½ ??). Esse é o limite da acuidade visual. Ou seja, dois raios luminosos entrando no olho devem ter uma separação mínima de 26 segundos de arco entre elas para que as fontes que os produziram possam ser identificados como fontes independentes. Isto faz com que a uma distância de 10 m só podemos distinguir pontos que estejam separados de, no mínimo, 1 milímetro uns dos outros.
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.
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 (7230 - 6470 A), a luz verde (5750 - 4920 A) e a luz azul (4920 - 4500 A). As cores vermelho, verde e azul são, por isso, conhecidas como cores primárias.
Instrumentos ópticos desempenham um papel importante no nosso modo de viver. Uma lupa, um microscópio ou um telescópio são exemplos de instrumentos ópticos. Alguns instrumentos envolvem apenas um componente (uma lente - como a lupa) ou podem envolver vários componentes (prismas, espelhos e lentes). Vamos estudar aqui, e em linha gerais, o princípio de funcionamento dos instrumentos ópticos.
A lupa consiste de apenas uma lente simples convergente. Em geral, ela é biconvexa. Ela é utilizada para aumentar, aparentemente, o tamanho dos objetos. Quando fixada num suporte, para lhe dar sustentação, esse novo arranjo recebe o nome de microscópio simples. O microscópio composto, a ser estudado depois, faz uso de mais de uma lente.
Podemos classificar os instrumentos ópticos de acordo com sua utilização, em dois tipos fundamentais.
Estes instrumentos são também conhecidos como instrumentos de visão objetiva. Isto ocorre porque esses instrumentos associam a um objeto uma imagem real a qual é projetada sobre um anteparo, como tela, ou uma película sensível à luz (como um filme fotográfico). Além da máquina fotográfica, as filmadoras e os projetores (de slides, por exemplo) são exemplos de instrumentos de visão objetiva.
Os instrumentos de observação são também conhecidos como de visão subjetiva. Eles associam ao objeto uma imagem virtual.
Alguns instrumentos de observação são instrumentos de aumento (o telescópio e o microscópio). Outros instrumentos não exibem uma imagem maior do que o objeto. Sua função é aumentar o ângulo visual de um objeto.
O ângulo visual de um objeto é o ângulo formado pelos raios luminosos provenientes dos pontos extremos do objeto. Na Fig. (8.1) ele é representado pelo ângulo .
O ângulo visual determina o tamanho aparente do objeto. Já vimos que se ele for menor de 26 segundos de grau perdemos os detalhes do objeto. Uma estrela pode parecer um ponto. Quanto menor o ângulo visual tanto menor será o tamanho aparente dos objetos. O ângulo visual é o que determina o tamanho aparente dos objetos.
Os instrumentos de aproximação, como a luneta aumentam o ângulo visual. Eles parecem aproximar o objeto a ser contemplado do observador.
No estudo de sistemas ópticos existe o interesse em se determinar a imagem quando dispomos lentes delgadas de tal forma que seus eixos ópticos coincidam. Veremos a seguir que para entendermos o microscópio composto mais simples ou para entendermos um telescópio simples basta analisarmos a associação de duas lentes.
Consideremos o caso em que dispomos de duas lentes L1e L2Nesse caso, basta considerarmos que a lente L1 conjuga ao objeto O uma imagem i1 Esta imagem se torna o objeto para a segunda lente.
Um caso relativamente simples de associação de lentes é aquele em que as lentes são justapostas. Quando justapostas elas estarão encostadas uma na outra. Nessa situação elas funcionam como uma única lente equivalente ao conjunto. Pode-se mostrar que para um conjunto de lentes justapostas, a lente equivalente ao conjunto tem uma vergência que é a soma das vergências das lentes que compõem o conjunto. Isto é, se c1 a vergência da segunda lente e assim por diante, então a vergência da lente equivalente será
Pode-se facilmente demonstrar a propriedade acima para duas lentes justapostas. De fato, admitimos p como a abcissa para o objeto. Para a primeira lente escrevemos
A imagem de L1 é o objeto para a segunda lente. Portanto
A imagem estando no ponto cuja abscissa é , esta será dada, para a segunda lente, por
Somando as equações anteriores, teremos
Portanto, a vergência equivalente será
Fonte: efisica.if.usp.br
Os defeitos (não são doenças) mais comuns da visão humana são: A miopia: um míope não consegue ver objetos distantes com nitidez porque as imagens desses objetos formam-se antes da retina. Isso acontece por excesso de curvatura no cristalino ou na córnea, ou nos dois, ou ainda por um excessivo alongamento do globo ocular. Para corrigir a miopia são usadas lentes divergentes que deslocam as imagens um pouco mais para trás.
A hipermotropia: um hipermétrope não consegue ver objetos próximos com nitidez porque as imagens desses objetos se formam atrás da retina. Isso acontece, geralmente, porque o cristalino não consegue se acomodar, isto é, atingir a convergência necessária para focalizar essas imagens na retina. Praticamente todo mundo fica nessa condição a partir da meia idade pois os músculos ciliares vão perdendo a elasticidade. Nesse caso, o defeito costuma ser chamado de presbiopia. Para corrigir a hipermetropia ou presbiopia usam-se lentes convergentes que deslocam as imagens um pouco mais para frente.
O astigmatismo: é um pouco mais complicado de descrever. Normalmente, a córnea é uma superfície esférica, com a mesma curvatura em todas as direções. Se, no entanto, ela se achata em alguma direção as imagens na retina ficam desfocadas nessa direção. A figura ao lado mostra, muito esquematicamente, como seriam vistos os raios de uma roda de bicicleta por uma pessoa com astigmatismo na direção que faz 45o com a horizontal. Muita gente tem astigmatismo em algum olho ou nos dois e não sabe. Faça o seguinte teste: feche um dos olhos e olhe para uma luz distante, à noite. Pode ser uma lâmpada ao longe ou uma estrela. Se você consegue ver um ponto de luz mais ou menos circular, tudo bem. Se o que vê é uma forma alongada em alguma direção, você provavelmente tem astigmatismo.
Uma fotografia é uma representação plana, bidimensional, de um objeto tridimensional. Quando a olhamos com os dois olhos vemos uma imagem sem relevo.
Entretanto, é possível recuperar, pelo menos em parte, o efeito estereoscópico. Para isso, é necessário:
1) Olhar a fotografia com apenas um olho.
2) Colocá-la a uma distância conveniente.
A distância conveniente é, aproximadamente, a distância focal da lente da câmera que captou a fotografia. Acontece que essa distância é muito curta e um olho normal não consegue focalizar objetos mais próximos que uns 25 centímetros.
Mas, um míope consegue. Se você é míope faça esse teste. Tire os óculos, feche um dos olhos e aproxime o outro olho da fotografia (de preferência, uma paisagem).
Você verá a imagem com um relevo tridimensional bem satisfatório. Eis aí uma vantagem de ser míope! Outra vantagem é achar as pessoas mais bonitas do que realmente são.
Uma pessoa de visão normal pode conseguir o mesmo efeito usando uma lupa, ou lente de aumento. Olhando a fotografia com um olho só, através da lupa, a imagem adquire relevo. Experimente.
Mesmo com os dois olhos abertos é possível obter um bom efeito de relevo se olharmos a imagem sob o mesmo ângulo que a câmera quando captou a fotografia. Isso vale também no cinema. Suponha que a largura da película seja 24 mm e a distância focal da câmera seja 75 mm (valores típicos).
Isso significa que a razão 75/24 , aproximadamente 3, deve ser usada para escolher o lugar a sentar no cinema. Se a imagem na tela tiver 8 metros de largura, o melhor lugar para ver o filme fica a 3 x 8 = 24 metros da tela.
Fonte: www.fisica.ufc.br
