Há quem diga que os olhos são a janela da alma....Mas, seguramente, podemos afirmar que para o cérebro, os olhos são as janelas para o mundo que nos cerca. O olho é um sistema óptico que capta imagens do meio ambiente e a experiência visual que conhecemos é proporcionada pelo cérebro que decodifica o significado das imagens que se formam no olho.
O olho e as estruturas associadas
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O globo ocular está alojado dentro de uma cavidade óssea denominada órbita. Ao olho estão associadas várias estruturas protetoras como os supercílios (ou sobrancelhas), as pálpebras e os cílios. As pálpebras fecham-se em resposta à luz intensa e na presença de algum estimulo mecânico sobre a córnea (cisco) como resposta de proteção. Elas se fecham periodicamente para espalhar lágrimas pela superfície ocular. As lágrimas são produzidas pelas glândulas lacrimais constituindo de uma secreção transparente, um pouco salgada e que serve para manter a córnea sempre limpa e nutrida. O lacrimejamento associada à uma reação emocional de tristeza ou de extrema alegria é peculiaridade da espécie humana. Os longos pelos na borda do olho (cílios) dificultam a entrada de partículas. Na espécie humana, os pelos dos supercílios são curtas mas em outros mamíferos são longas e tem a mesma função dos cílios. Os dois olhos movem-se de forma harmônica graças à atividade coordenada de seis pares de músculos oculares. Assim, reviramos o olho, seguimos um objetos em movimento, focalizamos os objetos que se aproximam ou que se distanciam, etc. A conjuntiva é uma película de tecido irrigada que recobre a esclera até a córnea e as partes internas das pálpebras.
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O globo ocular propriamente dito é composto de três camadas como mostra a figura acima (1, 2 e 3 ), à esquerda:
1) EXTERNA: corresponde à esclera (a parte branca do olho) e a córnea (porção transparente é por onde a luz penetra o olho).
2) INTERMEDIÁRIA:formada pela coróide (nutrição do olho), corpo ciliar (estrutura responsável pela produção do humor vítreo e regulação da convexidade do cristalino) e a íris(porção que dá cor aos olhos). A íris tem um orifício chamado pupila cujo diâmetro varia conforme a luminosidade do ambiente.
3) INTERNA: que corresponde à retina. É uma estrutura com uma camada fotorreceptores(cones e bastonetes) e três camadas de células nervosas. As fibras nervosas que deixam o olho formam o nervo óptico e se dirigem para o cérebro. O ponto de emergência do nervo óptico não há fotorreceptores e, por isso, é denominado ponto cego.
Associado ao corpo ciliar está o cristalino que é uma lente biconvexa. O cristalino e a córnea formam um sistema de lentes convergentes que focalizam a luz refletida dos objetos precisamente sobre a retina, numa região chamada fóvea. A figura acima, à direita, mostra a retina vista através de um oftalmoscópio.
Finalmente, os olhos são preenchidos por dois tipos de líquidos: humor aquoso e o Humor vítreo. O humor aquoso está situado entre a córnea e o cristalino e é constantemente renovado. O vítreo é o gel que preenche a cavidade posterior do olho.
Quando a luz incide sobre um objeto esse corpo refletirá ou absorverá partes do comprimento de onda. O que vemos, então, como sendo as cores do objeto são diferentes comprimentos de ondas de luz refletidas por ele. Entenda porque enxergamos o céu azul ou porque as nuvens nos parecem brancas. A sensação de forma, cor e movimento dos objetos que percebemos não dependem apenas das propriedades da luz mas de uma soma de complexos processos fisiológicos e psicológicos.
A figura acima mostra como a imagem de um objeto (lápis) se forma retina. A luz refletida no lápis atravessa a córnea e o cristalino que são totalmente transparentes. Ambos formam um sistema de lentes convergentes que focalizam a luz exatamente sobre a retina onde estão os fotorreceptores (cones e bastonetes). Essas células convertem a luz em impulsos elétricos e funcionam como se fossem transdutores de energia.
A capacidade da córnea refratar a luz é grande, porém invariável, ao contrário do cristalino que pode mudar a sua forma. Quando um objeto aproxima-se (ou nos aproximamos dele), o cristalino aumenta a curvatura ficando mais convexo e, portanto, aumentando a dioptria. Se o objeto se afastar, ocorrerá o inverso. A capacidade de acomodação do cristalino garante que os objetos nos pareçam sempre nítidos, não importando se eles estão longe ou perto. Veja aqui uma animação.
A retina não tem a mesma sensibilidade em toda a sua extensão. Na fóvea (cuja área é do tamanho da cabeça de um alfinete) a nossa acuidade visual é máxima. É justamente sobre a fóvea que a luz é focalizada pelas lentes e ali só ocorrem os cones (responsáveis pela visão em cores). A medida que se afasta da fóvea a quantidade de cones diminui e a de bastonetes (responsáveis pela visão em tons de cinza) aumenta, até que não haja mais cones. Isso significa que há um campo visual central e outro periférico distintos: o centro proporciona nitidez e visão colorida e o periférico, menos nitidez. A figura abaixo mostra os detalhes estruturais da retina que é composta de fotorreceptores (cones - em vermelho, verde ou azul e bastonetes - em cinza) e as células nervosas. A luz penetra a retina até chegar aos fotorreceptores e é absorvida pela camada de células pigmentares evitando assim a reflexão da luz.
Veja como a acuidade visual humana é relativa. Durante o dia, ou quando o ambiente é bem iluminado, enxergamos muito bem em cores. Quando os objetos são focalizados sobre a fóvea ficam bem nítidos e coloridos (visão central) e na periferia, desfocados e em tons de cinza (visão periférica). Essa é a dica de que os seres humanos devem ter evoluído em ambiente diurno.
Extraído de What the eye see?
Para manter nítida a imagem de interesse, precisamos focalizá-la constantemente sobre a fóvea e, para isso, os músculos que movem os olhos e o sistema de lentes devem trabalhar juntos e de modo coordenado. Se você prestar a atenção em alguém lendo ou fazendo trabalhos manuais os seus olhos estarão em constante movimento (garantido a focalização nítida do objeto e o constante processamento da retina). A figura acima e à direita mostra a sensação visual, à noite ou quando a luminosidade é baixa. Os bastonetes ao contrário dos cones, funcionam com pouca luz. Veja como faz sentido o ditado "A noite todos os gatos são pardos". Essas propriedades mostram que o nosso olho está adaptado seja para a visão com muita (dia) ou baixa (crepúsculo) luminosidade.
As informações da retina chegam ao cérebro pelo nervo óptico. Quando as informações nervosas chegam às áreas associativas do córtex visual as imagens formadas na retina ganham significados e ocorrendo a percepção visual, tal como a conhecemos.
Extraído de Brainfacts
Assim como o cérebro sem o aparelho óptico não pode proporcionar experiências visuais, o olho sadio sem as vias visuais e as áreas associativas cerebrais causam deficiências visuais.
A luz é um fenômeno ondulatório que se propaga a uma velocidade de 300.000 Km por segundo, sem necessitar de um meio físico, ao contrário das ondas mecânicas (sonoras, ondas sísmicas ou de água, etc.). A luz é parte de um fenômeno chamado radiação eletromagnética que propaga energia com flutuações de campo elétrico e magnético como conseqüência de explosões nucleares das estrelas, como o sol. Além do sol, há outras fontes que geram luz como as lâmpadas, velas, etc. Os objetos que não possuem luz própria quando iluminados (a Lua, plantas e animais, cadeira, a mesa, etc.) refletem e absorvem luz.
Os dois campos vibram em planos perpendiculares entre si formando ondas. Uma onda apresenta um comprimento e a medida corresponde a distância entre dois pontos de duas ondas sucessivas, geralmente medidos entre dois picos.
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A luz chega à Terra na forma de radiação eletromagnética. http://www.observatorio.ufmg.br/dicas08.htm | |
O que chamamos de luz visível (ou luz branca) corresponde a uma estreita faixa do espectro da radiação solar cujo comprimento de onda situa-se entre 400 e 700nm, cujos comprimentos nos possibilitam enxergar em cores. A camada da atmosfera terrestre funciona como se fosse um filtro e por isso, vários espectros da radiação eletromagnética são filtrados. Além da luz, atravessam a radiação infravermelha (700nm) e os raios ultra-violeta (400nm).
A figura abaixo mostra que quanto menor o comprimento da onda, maior é o número de vezes que ela se repete na unidade de tempo. Essa informação sobre o fenômeno ondulatório chama-se freqüência e a unidade é o hertz (Hz). Mostra também que o espectro da luz visível quando decomposto apresenta ondas com diferentes comprimentos e que correspondendo às cores do arco-íris (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul e violeta). As cores mais quentes (amarelo ao vermelho) tem menor comprimento de onda e as mais frias (verde ao violeta), menor comprimento. Lembrando-se de que a a luz é energia radiante, quanto menor o comprimento da onda maior será a freqüência e maior será a quantidade de energia.
Propriedades da Luz
A luz propaga-se no vácuo mas ao chegar à atmosfera terrestre encontra vários meios (ar, água, vidro, etc.) que mudam a velocidade de sua trajetória. E o que pode acontecer quando a luz incide sobre um objeto? Primeiro, devemos considerar a energia da fonte luminosa, da freqüência com a qual os elétrons vibram no material naturalmente e da resistência com a qual os átomos no material prendem seus elétrons. Com isso, a luz incidente pode
1) ser refletida ou espalhada para fora do objeto;
2) ser absorvida pelo objeto;
3) ser refratada através do objeto;
4) passar totalmente através do objeto
Por que o céu é azul?
A atmosfera é uma mistura de gases contendo diferentes moléculas de tamanhos diferentes como o nitrogênio, o oxigênio, o vapor d'água e várias outras partículas. Os comprimentos de ondas mais curtos (azul e violeta) refletem nas partículas e desviam-se. É por isso que quando olhamos o céu durante o dia ele nos parece azul. As nuvens, por sua vez, nos parecem brancas porque elas refletem todas as cores da luz. De tardezinha, o céu nos parecerá avermelhado pois com a inclinação do sol, o comprimento de onda em torno do vermelho e amarelo é que mais estimulará os nossos olhos. A Lua é desprovida de atmosfera, portanto, a luz não sofre tal dispersão e, lá, o céu sempre nos pareceria totalmente negro, salvo os pontos iluminados que são estrelas distantes ou corpos celestes que refletem a luz.
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http://br.geocities.com/saladefisica5/leituras/ceuazul.htm
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Reflexão e Refração
A luz pode refletir de várias maneiras mas segue uma lei: o ângulo de incidência é igual ao de partida. Se a luz refletir numa superfície perfeitamente lisa, como num espelho (que é o vidro com uma película de prata), a luz será refletida exatamente como ela incidiu. É por isso que vemos uma imagem totalmente fiel na forma e nas cores quando nos vemos no espelho. Mas se o objeto não for liso, refletirá parte da luz incidente e absorverá o restante. A iluminação desse objeto revelará apenas a sua própria cor, forma, textura e não a imagem de um reflexo. Os objetos de cor preta absorvem totalmente a luz e os de cor branca refletem-na completamente. A sensação visual colorida dos objetos, é na verdade, a detecção e a percepção do comprimento de onda que eles estão refletindo.
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| Reflexão da luz | Refração da luz |
No vácuo a luz propaga-se a uma velocidade 300.000 Km/s mas ao atravessar um meio a velocidade muda conforme os comprimento da onda. Ao passar por um prisma ou gotículas de água será decomposta nas cores arco-íris. Os objetos podem ser totalmente transparentes como o vidro de uma janela (ou a córnea e o cristalino do olho). Quando a janela fica embaçada por gotículas de água esses atrapalham a trajetória da luz e não conseguimos mais observar nitidamente através do vidro. Se aplicarmos um celofane verde na janela, à semelhança dos vitrais das igrejas, ele servirá de filtro de luz, e não deixará passar esse comprimento de onda ao ambiente. É como se a sensação visual para as cores sofresse uma subtração de cor. Seria uma sensação parecida que as pessoas daltônicas experimenta.
As plantas verdes refletem o comprimento de onda em torno do verde e absorvem os demais comprimentos de onda. Graças aos fotopigmentos sensíveis à luz que possuem, realizam afotossíntese ou a captação de energia solar. Cada folha numa arvore ou arbusto funciona como se fossem uma unidade de captação da energia solar! Já os olhos que também possuem fotopigmentos, captam a luz mas para produzir imagens.
Lentes Esféricas
A reflexão e a refração da luz são duas importantes propriedades que possibilitam determinar o caminho da luz e proporcionam a construção de ferramentas ópticas como os óculos, espelhos, microscópios, telescópios, etc. As lentes são elementos transparentes que modificam a trajetória da luz e basicamente são de dois tipos:
Lentes convergentes: o centro tem espessura maior do que nas extremidades. Tem a propriedade de convergir a luz para um ponto de focalização. É assim que funciona o sistema de lente do nosso olho (a córnea e o cristalino).
Lentes divergentes: é exatamente o contrário, as bordas são mais espessas do que o centro. A propriedade desse tipo de lente é o de divergir a luz que atravessa a lente, espalhando-as.
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O sentido da visão é dos mais importantes e as deficiências causam grande impacto na qualidade de vida das pessoas. A nossa visão não é a mesma ao longo da vida: enquanto bebês não enxergamos praticamente nada. Só aos seis meses que passamos a ter uma visão nítida semelhante a do adulto. Veja aqui o desenvolvimento visual humano.
A habilidade de formar imagens depende de dois fatores: a forma do globo ocular e das propriedades do sistema de lentes do olho (cristalino. e a córnea). Ambas as lentes devem ser completamente transparentes e o globo ocular ter o formado adequado. Se o globo ocular for muito pequeno ou muito grande, a luz será focalizado fora da retina e a imagem não será nítida. Vejamos alguns problemas de erros de difração comuns: miopia, hipermetropia, astigmatismo e presbiopia.
ASTIGMATISMO: Nesse caso o erro de refração ocorre porque a córnea apresenta uma curvatura ovalada ao invés de arredondada. O portador tem dificuldade de acompanhar linhas horizontais, verticais e obliquas. Terá dificuldades para as leituras de frases. As lentes corretivas toricas resolverão o problema.
Outras deficiências visuais
Há outras deficiências visuais importantes como a catarata e o glaucoma. Se o cristalino perder a transparência e ficar opaco, a visão ficará prejudicada. No entanto, por meio de cirurgia, o cristalino doente pode ser substituído por uma lente artificial evitando-se a cegueira. Quando o sistema de drenagem do humor aquoso não estiver funcionando (não se confunda com as lágrimas), ocorrerá um aumento de pressão intraocular, causando o glaucoma. Veja na figura abaixo a sensação visual das pessoas portadoras de catarata e glaucoma comparada à visão normal.
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