A visão é um dos sentidos humanos mais valiosos. Embora o sistema visual seja uma parte relativamente complexa do cérebro, o processo é impulsionado por um elemento óptico humilde: o olho. Forma imagens na retina, onde a luz é absorvida pelos fotorreceptores. Com a ajuda deles, os sinais elétricos são transmitidos ao córtex visual para processamento posterior.
Os principais elementos do sistema óptico do olho: a córnea e o cristalino. Eles percebem a luz e a projetam na retina. Vale a pena notar que o dispositivo do olho é muito mais simples que o das câmeras com múltiplas lentes criadas à sua semelhança. Apesar de apenas dois elementos desempenharem o papel de lentes no olho, isso não prejudica a percepção da informação.
Luz
A natureza inerente da luz também afeta algumas características do sistema óptico do olho. Por exemplo, a retina é mais sensível na parte central para a percepção do espectro visível, correspondente ao espectro de radiação do Sol. A luz pode ser vista como transversalonda eletromagnética. Comprimentos de onda visíveis de aproximadamente azul (400 nm) a vermelho (700 nm) compõem apenas uma pequena fração do espectro eletromagnético.
É interessante notar que a natureza da partícula de luz (fóton) também pode afetar a visão sob certas condições. A absorção de fótons ocorre em fotorreceptores de acordo com as regras de um processo aleatório. Em particular, a intensidade da luz que atinge cada fotorreceptor determina apenas a probabilidade de absorção de um fóton. Isso limita a capacidade de ver com baixo brilho e adaptar o olho à escuridão.
Transparência
Em sistemas ópticos artificiais, são utilizados materiais transparentes: vidro ou plástico com fixador refrativo. Da mesma forma, o olho humano deve formar imagens em grande escala e alta resolução usando tecido vivo. Se a imagem projetada na retina estiver muito borrada, difusa, o sistema visual não funcionará corretamente. A razão para isso pode ser doenças oculares e neuronais.
Anatomia do olho
O olho humano pode ser descrito como uma estrutura quase esférica cheia de fluido. O sistema óptico do olho consiste em três camadas de tecidos:
- externo (esclera, córnea);
- interno (retina, corpo ciliar, íris);
- intermediário (coróide).
Em humanos adultos, o olho é uma esfera de aproximadamente 24 mm de diâmetro e consiste em muitos componentes celulares e não celulares derivados da linha germinativa ectodérmica e mesodérmicafontes.
A parte externa do olho é coberta por um tecido resistente e flexível chamado esclera, exceto na parte frontal onde a córnea transparente permite que a luz entre na pupila. Duas outras camadas sob a esclera: coróide para fornecer nutrientes e retina onde a luz é absorvida pelos fotorreceptores após a formação da imagem.
O olho é dinâmico devido à ação de seis músculos extrínsecos para capturar e escanear o ambiente visual. A luz que entra no olho é refratada pela córnea: uma fina camada transparente livre de vasos sanguíneos, com cerca de 12 mm de diâmetro e cerca de 0,55 mm de espessura na parte central. O filme lacrimal de água na córnea garante a melhor qualidade de imagem.
A câmara anterior do olho é preenchida com uma substância líquida. A íris, dois conjuntos de músculos com um orifício central cujo tamanho depende da contração, funciona como um diafragma com cor característica dependendo da quantidade e distribuição dos pigmentos.
A pupila é o orifício no centro da íris que regula a quantidade de luz que entra no olho. Seu tamanho varia de menos de 2 mm em luz forte a mais de 8 mm no escuro. Depois que a pupila percebe a luz, o cristalino se combina com a córnea para formar imagens na retina. Uma lente cristalina pode mudar sua forma. É circundado por uma cápsula elástica e fixado ao corpo ciliar por zônulas. A ação dos músculos do corpo ciliar permite que a lente aumente ou diminua sua potência.
Retina e córnea
Há uma depressão central na retina ondecontém o maior número de receptores. Suas partes periféricas dão menos resolução, mas são especializadas em movimento dos olhos e detecção de objetos. O campo de visão natural é bastante grande em comparação com o artificial e é de 160×130°. A mácula está localizada nas proximidades e funciona como um filtro de luz, supostamente protegendo a retina de doenças degenerativas, filtrando os raios azuis.
A córnea é uma seção esférica com um raio de curvatura anterior de 7,8 mm, um raio de curvatura posterior de 6,5 mm e um índice de refração não homogêneo de 1,37 devido à estrutura em camadas.
Tamanho e foco do olho
O olho estático médio tem um comprimento axial total de 24,2 mm e objetos distantes são focados exatamente no centro da retina. Mas desvios no tamanho do olho podem mudar a situação:
- miopia, quando as imagens são focadas na frente da retina,
- hipermetropia quando acontece atrás dela.
As funções do sistema óptico do olho também são violadas em caso de astigmatismo - uma curvatura incorreta da lente.
Qualidade da imagem na retina
Mesmo quando o sistema óptico do olho está perfeitamente focado, ele não produz uma imagem perfeita. Vários fatores influenciam isso:
- difração da luz na pupila (borrão);
- aberrações ópticas (quanto maior a pupila, pior a visibilidade);
- espalhamento dentro do olho.
Formatos específicos de lentes oculares, variações de índice de refração e recursos de geometria são deficiências do sistema óptico do olhocomparados com os artificiais. O olho normal tem uma qualidade pelo menos seis vezes menor e cada um cria um bitmap original dependendo das aberrações presentes. Assim, por exemplo, a forma percebida das estrelas varia de pessoa para pessoa.
Visão Periférica
O campo central da retina dá a maior resolução espacial, mas a parte periférica menos vigilante também é importante. Graças à visão periférica, uma pessoa pode navegar no escuro, distinguir entre o fator de movimento, e não o próprio objeto em movimento e sua forma, e navegar no espaço. A visão periférica é predominante em animais e pássaros. Além disso, alguns deles têm um ângulo de visão de 360° para uma maior chance de sobrevivência. As ilusões visuais são calculadas com base nas características da visão periférica.
Result
O sistema óptico do olho humano é simples e confiável e perfeitamente adaptado à percepção do mundo circundante. Embora a qualidade do visível seja inferior à dos sistemas técnicos avançados, atende aos requisitos do organismo. Os olhos têm uma série de mecanismos compensatórios que deixam algumas das potenciais limitações ópticas insignificantes. Por exemplo, o grande efeito negativo da desfocagem cromática é eliminado por filtros de cor apropriados e sensibilidade espectral de passagem de banda.
Na última década, a possibilidade de corrigir aberrações oculares usandoóptica. Atualmente, isso é tecnicamente possível no laboratório com dispositivos corretivos, como lentes intraoculares. A correção pode restaurar a capacidade de ver, mas há uma nuance - a seletividade dos fotorreceptores. Mesmo que imagens nítidas sejam projetadas na retina, a menor letra a ser percebida exigirá vários fotorreceptores para interpretar corretamente. Imagens de letras menores que a acuidade visual correspondente não serão distinguidas.
No entanto, os principais distúrbios visuais são as aberrações fracas: desfocagem e astigmatismo. Esses casos foram facilmente corrigidos por diversos desenvolvimentos tecnológicos desde o século XIII, quando as lentes cilíndricas foram inventadas. Os métodos modernos envolvem o uso de lentes de contato e intraoculares ou procedimentos de cirurgia refrativa a laser para editar a estrutura do sistema óptico do paciente.
O futuro da oftalmologia parece promissor. A fotônica e a tecnologia de iluminação desempenharão um papel fundamental nisso. O uso de optoeletrônica avançada permitiria que novas próteses restabelecessem os olhos de longe sem remover tecido vivo, como é o caso atualmente. A nova tomografia de coerência óptica pode fornecer visualização 3D em tempo real do olho. A ciência não fica parada para que o sistema óptico do olho permita que cada um de nós veja o mundo em toda a sua glória.
