Material para instrumentos ópticos oculares
El ojo es un instrumento óptico inherente al ser humano. Te permite leer un artículo de física 😀 o contemplar el rostro de tu novio guapo o guapa 🙂. ¿Qué pasa si tus ojos no funcionan correctamente? Seguramente ya sabes la respuesta. Así que, siéntete agradecido/a si aún tienes buena vista y puedes ver con claridad. Una persona ciega, desde luego, no puede ver y solo puede imaginar el estado del mundo en el que vivimos hoy.
Tener una vista sana y en buen estado es el deseo de todos. Sin embargo, a veces la realidad no cumple con las expectativas. Algunas personas están destinadas a sufrir disfunción ocular, lo que les impide ver con claridad. Los avances científicos, en particular en física, han hecho posible la creación de ayudas visuales como gafas y lentes de contacto.
Este artículo examina el funcionamiento del ojo, que permite a los seres humanos ver. La explicación del funcionamiento del ojo que se presenta aquí se relaciona con la óptica geométrica , que incluye la refracción de la luz, el enfoque y la formación de imágenes de objetos. Una explicación detallada del ojo y su funcionamiento real queda fuera del alcance de este artículo. Las disfunciones oculares, así como el funcionamiento de las gafas y las lentes de contacto , se explican en artículos posteriores.
Partes del ojo
córnea atau membrana ocular Es una membrana dura y translúcida que cubre la parte frontal del ojo. Los rayos de luz que entran en el ojo se refractan en mayor medida al pasar por la córnea.
Alumno atau globos oculares La pupila es la parte negra del ojo humano. Al ser negra, absorbe casi toda la luz y no refleja prácticamente nada. La pupila es la abertura por donde entra la luz al ojo. Cuanto mayor sea la pupila, más luz entra en el ojo; y, a la inversa, cuanto menor sea, menos luz entra.
Iris atau iris El iris controla el tamaño de la pupila. Cuando la luz que rodea el ojo es muy intensa, el iris contrae la pupila, y cuando la luz es tenue, la dilata, permitiendo que entre más luz. Si alguna vez has observado la diferencia en las pupilas de un gato durante el día y la noche, comprenderás fácilmente la función del iris.
El músculo ciliar modifica la curvatura del cristalino. Estos cambios afectan la distancia focal del cristalino. Si el ojo observa un objeto a gran distancia, el músculo ciliar se relaja, aumentando así el radio de curvatura y la distancia focal del cristalino. Si el ojo observa un objeto a corta distancia, el músculo ciliar se contrae, disminuyendo el radio de curvatura y la distancia focal del cristalino. Por lo tanto, indirectamente, la función del músculo ciliar es controlar la distancia focal del cristalino para que el ojo pueda enfocar correctamente la imagen del objeto. Los cambios en la distancia focal del cristalino se denominan acomodación ocular.
El cristalino del ojo es una lente convergente, también conocida como lente convexa o lente positiva . Si bien la mayor parte de la luz que entra en el ojo se refracta en la córnea, el cristalino también refracta y enfoca los rayos de luz para que la imagen de un objeto se forme con precisión en la retina. La imagen debe formarse en la retina para que los objetos se vean con claridad. La retina convierte las ondas de luz en señales eléctricas que luego se transmiten a través del nervio óptico al cerebro.
Alojamiento máximo y mínimo
acomodación ocular La refracción consiste en ajustar la distancia focal (f) del cristalino a la distancia del objeto que ve el ojo, de modo que la imagen del objeto pueda enfocarse en la retina. La distancia focal del cristalino es la distancia entre el cristalino y su punto focal (F). Los cambios en la curvatura del cristalino provocan cambios en su radio de curvatura y, por lo tanto, en su distancia focal, como se muestra en la imagen.
Si el ojo observa un objeto en punto lejanoEl músculo ciliar se relaja, lo que provoca que el cristalino del ojo se aplane, aumentando así su radio de curvatura y su distancia focal. El punto remoto es la distancia máxima a la que el ojo puede enfocar, siendo el punto remoto normal el infinito. Cuando el ojo ajusta la distancia focal del cristalino para enfocar objetos lejanos o en el infinito, el ojo alojamiento mínimo.
Por otro lado, cuando el ojo observa un objeto a corta distancia, el músculo ciliar se tensa (contrae), lo que provoca que el cristalino se curve más, aumentando así el radio de curvatura y la distancia focal del cristalino. La distancia del objeto más cercano al ojo en la que este aún puede enfocar se llama punto cercanoEl ser humano promedio tiene un punto cercano de 25 cm. Cuando el ojo enfoca un objeto a una distancia cercana (25 cm), el ojo se acomoda al máximo.
Formación de la sombra de un objeto
Distancia de objeto muy lejano
Si la distancia al objeto es infinita, el cristalino se aplana, aumentando así su distancia focal (f) hasta que esta sea igual a la distancia de la imagen (s'). La distancia de la imagen es la distancia entre el cristalino y el punto de intersección de los haces de luz refractados. Este punto coincide con la retina. Por lo tanto, se puede concluir que, cuando el ojo observa un objeto a distancia infinita, la curvatura del cristalino se aplana hasta que su distancia focal (f) sea igual a la distancia entre el cristalino y la retina. Los haces de luz deben converger en la retina para que las células nerviosas de la retina puedan convertir la luz en señales eléctricas y, posteriormente, transmitirlas al cerebro a través del nervio óptico.
A continuación se presenta una demostración matemática de por qué, cuando la distancia del objeto (s) es muy grande o se supone que el objeto está infinitamente lejos, la distancia focal de la lente (f) debe ser igual a la distancia de la imagen (s'). La relación entre la distancia focal (f), la distancia del objeto (s) y la distancia de la imagen (s') se expresa mediante la siguiente ecuación.
1/f = 1/s + 1/s' —– Ecuación 1
El ocular es una lente convergente, por lo tanto, la distancia focal (f) es positiva. La distancia del objeto (s) es infinita, por lo tanto, reemplace la distancia del objeto (s) en la ecuación 1 con el símbolo de infinito.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– Ecuación 2
La ecuación 2 muestra que en una lente convergente o convexa, si la distancia del objeto es infinita, entonces la distancia focal (f) es la misma que la distancia de la imagen (s').
Distancia de objeto muy cercana
¿Qué ocurre si el objeto está cerca del ojo? Una lente cóncava puede formar imágenes tanto virtuales como reales. Una lente convexa produce una imagen real cuando la distancia del objeto (s) es mayor que la distancia focal de la lente (f). Esto se ha tratado en el tema imagen de lente convexa.
Como se explicó anteriormente, el objeto más cercano que un ojo normal puede enfocar correctamente se encuentra a 25 cm. Por lo tanto, la distancia focal debe ser menor a 25 cm. Tampoco puede ser de 25 cm, ya que, de ser así, la imagen estaría en el infinito, lo cual es ilógico dado el pequeño tamaño de la pupila.
Cálculo para estimar la distancia focal (f) del sistema de lentes del ojo:
1/f = 1/s + 1/s' —– Ecuación 1
El punto próximo de un ojo normal es de 25 cm; por lo tanto, la distancia al objeto más cercano (s') es de 25 cm. La distancia entre la córnea y el cristalino es de aproximadamente 2,5 cm. La imagen se ve nítida si el haz de luz incide sobre la retina, por lo que la distancia entre la córnea y el cristalino se considera la distancia de la imagen (s').
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/25 + 1/2,5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2,27 cm
La diferencia entre la distancia de la imagen (s') y la distancia focal (f) es de 2,5 cm – 2,27 cm = 0,23 cm. Según los resultados del cálculo anterior, se puede concluir que la distancia focal (f) es menor que la distancia de la imagen (s'). El punto focal del ojo se encuentra a 0,23 cm a la izquierda del punto de la imagen o retina.
El cristalino del ojo es convergente, por lo que la imagen que se forma en la retina, aunque real, aparece invertida. A pesar de que la imagen en la retina está invertida, los nervios del cerebro la convierten en la imagen derecha. ¿Cómo se explica esto? 🙂
Ejemplos de preguntas sobre instrumentos ópticos para la vista
1. EBTANAS-SMP-01-15
La descripción de la formación de imágenes en defectos oculares miópicos es...
Discusión
La miopía es un trastorno óptico del ojo en el que el ojo no puede ver con claridad los objetos que se encuentran a distancia.
La miopía se debe a una curvatura excesiva del sistema córnea-cristalino (la parte horizontal del globo ocular es demasiado larga), lo que reduce la distancia focal y provoca que los rayos de luz provenientes de puntos distantes se enfoquen frente a la retina. Al no enfocarse adecuadamente en la retina, las células nerviosas retinianas no pueden convertir las ondas de luz en señales eléctricas que se transmitan al cerebro.
La respuesta correcta es B.
2. EBTANAS-SMP-02-15
La formación de sombras en personas con miopía se muestra en la imagen correcta...
Discusión
La miopía es un trastorno óptico del ojo en el que el ojo no puede ver con claridad los objetos que se encuentran a distancia.
La miopía se debe a una curvatura excesiva del sistema córnea-cristalino (la parte horizontal del globo ocular es demasiado larga), lo que reduce la distancia focal y provoca que los rayos de luz provenientes de puntos distantes se enfoquen frente a la retina. Al no enfocarse adecuadamente en la retina, las células nerviosas retinianas no pueden convertir las ondas de luz en señales eléctricas que se transmitan al cerebro.
La respuesta correcta es C.
