Artículo Instrumentos ópticos para el ojo humano
Partes del ojo
La córnea es una membrana transparente y dura que recubre la parte frontal del ojo. La córnea refracta el haz de luz que entra en el ojo.
La pupila es la parte negra del ojo. Al ser negra, absorbe casi toda la luz. Es como un orificio por donde entra la luz al ojo. Cuanto mayor sea el diámetro de la pupila, más luz entra, y cuanto menor sea su tamaño, menos luz entra.
El iris controla el tamaño de la pupila. Cuando la luz que rodea el ojo es muy intensa, el iris la contrae. Por el contrario, cuando la luz es tenue, la dilata para que entre más luz al ojo. Si has observado la diferencia entre el ojo del gato de día y de noche, comprenderás fácilmente la función del iris.
Los músculos ciliares modifican la curvatura del cristalino. Estos cambios afectan su distancia focal. Al observar objetos a gran distancia, los músculos ciliares se relajan, aumentando así el radio de curvatura del cristalino y, por consiguiente, su distancia focal.
Cuando el ojo observa objetos a corta distancia, los músculos ciliares se contraen, lo que provoca una disminución del radio de curvatura del cristalino y, por consiguiente, de su distancia focal. De este modo, la función de los músculos ciliares es controlar indirectamente la distancia focal del cristalino para que el ojo pueda enfocar correctamente la imagen del objeto. Este cambio en la distancia focal del ocular se denomina acomodación ocular.
El cristalino es una lente convergente, convexa o positiva. Si bien la córnea produce la mayor parte de la refracción de la luz, el cristalino también la refracta y enfoca, de modo que la imagen se forma directamente en la retina. Es fundamental que la imagen se forme en la retina para poder ver los objetos con claridad. La retina se encarga de convertir las ondas de luz en señales eléctricas, que luego se transmiten a través del nervio óptico hasta el cerebro.
Acomodación por un ojo normal
La acomodación ocular es el ajuste de la distancia focal (f) del cristalino en función de la distancia del objeto al ojo, de modo que la imagen pueda enfocarse en la retina. La distancia focal del cristalino es la distancia entre el cristalino y su punto focal (F). Cuando el ojo acomoda, la curvatura del cristalino cambia, lo que provoca un cambio en el radio de curvatura del ocular y, por consiguiente, también en la distancia focal del cristalino.
Cuando el ojo observa un objeto lejano, el músculo ciliar se relaja, lo que provoca que el cristalino 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, mientras que en condiciones normales, el punto remoto es infinito. Al relajarse los músculos ciliares, la distancia focal del cristalino aumenta y permite enfocar objetos lejanos, el ojo alcanza su acomodación mínima.
Cuando el ojo observa objetos a corta distancia, los músculos ciliares se contraen, lo que provoca que el cristalino se curve, disminuyendo así su radio de curvatura y su distancia focal. La distancia del objeto al ojo más cercano que aún puede enfocar se denomina punto próximo. El punto próximo del ser humano promedio se sitúa a 25 cm. Cuando los músculos ciliares se contraen, acortando la distancia focal del cristalino y permitiendo enfocar el objeto a 25 cm, el ojo alcanza su máxima acomodación.
Formación de la imagen
El punto lejano
Si el objeto es infinito, el cristalino se aplana hasta que su distancia focal (f) sea igual a la distancia de la imagen (di). La distancia de la imagen es la distancia entre el cristalino y el punto donde converge el haz de luz refractado por el ojo. Este punto coincide con la retina. Por lo tanto, se puede concluir que cuando el ojo observa un objeto infinito, la curvatura del cristalino se aplana hasta que su distancia focal (f) sea igual a la distancia entre el cristalino y la retina. El haz de luz debe converger en la retina para que esta pueda convertirse en señales eléctricas.
A continuación se presenta una demostración matemática de por qué, cuando un objeto se encuentra en el infinito, la distancia focal de la lente (f) es igual a la distancia de la imagen (di). La relación entre la distancia focal (f), la distancia del objeto (do) y la distancia de la imagen (di) se expresa mediante la siguiente ecuación.
1/f = 1/do + 1/di —– Ecuación 1
El cristalino es una lente convergente. Por lo tanto, la distancia focal (f) es positiva. La distancia del objeto (do) es infinita, así que sustituya la distancia del objeto (do) en la ecuación 1 por el símbolo de infinito.
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– Ecuación 2
La ecuación 2 muestra que en lentes convergentes, si el objeto está en el infinito, la distancia focal (f) es igual a la distancia de la imagen (di).
El punto cercano
¿Qué ocurre si el objeto está cerca del ojo? Anteriormente, se explicó que el punto próximo del ojo normal, o la distancia del objeto más cercano que puede enfocar correctamente, es de 25 cm. Por lo tanto, la distancia focal (f) del cristalino debe ser menor que la distancia del objeto (do), que es de 25 cm. La distancia focal del cristalino debe ser menor que esta distancia para que produzca una imagen real. El cristalino es una lente convexa que puede formar una imagen virtual y una imagen real. Una lente convexa produce una imagen real cuando su distancia focal (f) es menor que la distancia del objeto (do). Esto se ha tratado en el tema de la formación de imágenes en lentes convexas.
Calcula la distancia focal (f) del sistema de lentes del ojo:
El punto próximo del ojo normal es de 25 cm, por lo que la distancia al objeto más cercano (s) es de 25 cm. La distancia entre la córnea y la retina es de aproximadamente 2.5 cm. La imagen es nítida si el haz de luz incide sobre la retina, por lo que la distancia entre la córnea y la retina se considera la distancia de la imagen (di). Por lo tanto, la distancia de la imagen (in) es de 2.5 cm.
1/f = 1/hacer + 1/di
1/f = 1/25 + 1/2.5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2.27 cm
Según los resultados de los cálculos anteriores, se puede concluir que la distancia focal (f) es menor que la distancia de la imagen (di). La diferencia entre la distancia de la imagen (di) y la distancia focal (f) es de 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm. El punto focal del sistema córnea-cristalino se encuentra a 0.23 cm a la izquierda de la imagen o retina.
El sistema córnea-cristalino es una lente convexa, 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, el nervio craneal la endereza.
