quimica da visão

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SUMÁRIO
Biofísica da visão
1. Onda eletromagnética, luz e espectro 
eletromagnético ............................................................... 3
2. Conceitos básicos de óptica .................................. 6
3. Difração e interferência .........................................12
4. Lentes delgadas .......................................................13
5. Olho humano .............................................................18
6. Principais elementos do olho humano ............19
7. Fototransdução .........................................................25
8. Formação da imagem ............................................26
9. Acomodação ..............................................................27
Desordens da visão
1. Emetropia ....................................................................30
2. Ametropias .................................................................31
3. Miopia (ou braquiometropia) ...............................31
4. Hipermetropia ...........................................................32
5. Astigmatismo ............................................................34
6. Presbiopia ...................................................................36
7. Daltonismo .................................................................39
8. Catarata .......................................................................41
Referências bibliográficas ........................................43
3BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
BIOFÍSICA DA VISÃO
1. ONDA 
ELETROMAGNÉTICA, 
LUZ E ESPECTRO 
ELETROMAGNÉTICO
Duas teorias tentaram explicar a natu-
reza da luz. Primeiro, Newton propôs 
a Teoria Corpuscular segundo a qual 
a luz era composta por pequenos cor-
púsculos que seriam ejetados das fon-
tes luminosas com grande velocidade. 
Essa teoria explicava adequadamen-
te determinados comportamentos do 
feixe luminoso, tais como a igualdade 
dos ângulos de incidência e de refle-
xão e a propagação retilínea do raio de 
luz que trafega no meio homogêneo. 
Todavia, a descoberta dos fenômenos 
de difração e da interferência lumino-
sa fez com que Huygen, De Broglie e 
outros propusessem a Teoria Ondu-
latória. De acordo com essa concep-
ção, a luz seria uma onda de natureza 
eletromagnética e que se propagaria 
com velocidade constante no vácuo. 
Hoje, admite-se que sua natureza é 
simultaneamente corpuscular e on-
dulatória. Assim, cada fóton é uma 
onda e uma partícula. Essa é a teoria 
da dualidade onda-partícula. 
SE LIGA! O calor de uma fogueira, a luz 
do Sol, os raios X usados em exames de 
imagem e também a energia usada para 
aquecer alimentos em um micro-ondas 
são, todos, formas de radiação eletro-
magnética. Embora essas formas de 
energia pareçam muito diferentes umas 
das outras, elas estão relacionadas, uma 
vez que todas exibem propriedades de 
ondas.
As ondas eletromagnéticas consis-
tem, na verdade, em 2 ondas que 
oscilam perpendicularmente entre si. 
Uma das ondas é um campo mag-
nético oscilante, a outra é um cam-
po elétrico oscilante. A radiação ele-
tromagnética, ao contrário de ondas 
mecânicas (ex.: ondas sonoras), não 
necessita de um meio material para 
se propagar. No vácuo, as ondas ele-
tromagnéticas se propagam a uma 
velocidade de 300.000 km/s, inde-
pendentemente do referen-
cial utilizado na 
medida. 
Figura 1. Ondas eletromagnéticas 
são campos elétricos e magné-
ticos oscilantes e perpendicu-
lares entre si. Fonte: https://
mundoeducacao.uol.com.
br/fisica/ondas-eletromag-
neticas.htm
4BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
SE LIGA! A luz não tem a mesma velo-
cidade em todos os meios em que viaja. 
Ao penetrar noutro meio qualquer, que 
não o vácuo, sua velocidade diminui. 
Nos meios físicos reais, a velocidade da 
luz depende não somente da natureza 
do meio, mas também da frequência da 
onda luminosa.
Além de sua velocidade de propaga-
ção em um determinado meio, uma 
onda eletromagnética também é ca-
racterizada pelo seu comprimento 
(distância horizontal entre dois vales 
ou cristas consecutivas) e frequên-
cia (número de comprimento de onda 
completos que passam por um deter-
minado ponto no espaço a cada se-
gundo). A relação entre essas variá-
veis é dada pela seguinte equação:
Figura 2. c  Velocidade da luz (constante); λ  Com-
primento de onda (em metros, m); f  frequência (em 
Hertz, Hz).
SE LIGA! Esta relação reflete um fato 
importante: toda radiação eletromagné-
tica, independente do comprimento de 
onda ou frequência, viaja à velocidade 
da luz.
As ondas eletromagnéticas podem ser 
classificadas e organizadas de acordo 
com seus diversos comprimentos de 
onda/frequências. Esta classificação é 
conhecida como espectro eletromag-
nético. O espectro eletromagnético 
inclui radiações de frequências mui-
to baixas, como aquelas relacionadas 
com as transmissões de rádio (ondas 
longas), raios infravermelhos e ondas 
de calor emitidas por corpos térmicos, 
até radiações de frequências muito 
elevadas, como os raios cósmicos, 
raios X e raios gama. A faixa de radia-
ções eletromagnéticas que pode ser 
captada pelo olho humano está situ-
ada entre 370 e 740nm e é chama-
da de região do visível. Essa faixa é 
muito pequena se comparada à gama 
de frequência do espectro eletromag-
nético que inclui frequências de até 
1024Hz. Agrupando-se as cores po-
de-se dizer que o espectro visível é 
composto por 7 cores (cores do arco-
-íris): violeta, anil, azul, verde, amare-
lo, laranja e vermelho.
5BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Figura 3. Espectro eletromagnético e a região visível. Fonte: https://www.infoescola.com/fisica/
espectro-eletromagnetico/
Corpuscular
LUZ
Natureza
Dualidade 
partícula-onda
Ondulatória
Onda eletromagnética
Espectro 
eletromagnético
2 campos oscilantes 
perpendicularmente
Não necessita de um 
meio para se propagar
Principais 
características
Organização dos tipos 
de onda de acordo 
com a frequência/
comprimento
Região do visível 370 a 740nm
Velocidade
Frequência (f)
Comprimento 
de onda (λ)
Varia de acordo 
com o meio
Equação resultante
No vácuo
C = 300.000 km/s
6BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
2. CONCEITOS BÁSICOS 
DE ÓPTICA
Refração da luz
A superfície que separa dois meios 
transparentes é chamada de superfí-
cie dióptrica. A refração é a mudança 
ou desvio de direção do raio lumino-
so ao penetrar obliquamente em um 
meio de índice de refração diferente 
do meio anterior. Se o raio penetra 
perpendicularmente, não há refração. 
Em ambos os casos, a velocidade é 
diferente nos dois meios. Figura 4. Refração da luz. Fonte: https://alunosonline.uol.com.br/fisica/leis-refracao.html
SAIBA MAIS! 
A refração é frequentemente vista quando se coloca um bastão na água, ou quando um jato 
de luz travessa plásticos transparente que fluorescem. O desvio é perfeitamente visível.
Na incidência perpendicular, ou oblí-
qua, a velocidade muda, sendo a mes-
ma nos dois casos. Mas na incidência 
oblíqua, como o pulso é transversal, 
há mudança de direção e uma parte 
da onda muda a velocidade antes da 
outra. Ao sair do meio, ocorre o inver-
so, e o raio retorna à direção primitiva. 
Se o pulso é perpendicular, a veloci-
dade diminui sem mudança de dire-
ção, porque o pulso penetra simulta-
neamente no novo meio. 
Meio A
Meio B Meio B
Meio A
Figura 5. Refração oblíqua e perpendicular. Fonte: https://www.algosobre.com.br/fisica/refracao-da-luz.html
7BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Para quantificar a refração dos corpos 
transparentes, definiu-se o índice de 
refração (λ) como sendo a razão entre 
a velocidade da luz no vácuo (c) e a 
velocidade (v) da luz num dado meio. 
Considerando que a velocidade da luz 
nos meios físicos é sempre menor do 
que aquela no vácuo, pode-se concluir 
que o índice de refração dos corpos é 
sempre maior que 1. Ao se propagar 
através de meios transparentes, a luz 
não muda sua frequência original. Por 
isso, quanto maior for a velocidade 
num dado meio, maior será o compri-
mento da onda luminosa.MEIO ÍNDICE DE REFRAÇÃO
Água 1,33
Álcool etilíco 1,36
Ar (1 atm, 20°C) 1,003
Vidro “crown” 1,52
Vidro “Flint” denso 1,66
Cloreto de sódio 1,53
Polietileno 1,50 – 1,54
Tabela 1. Índice de refração de alguns materiais. Fonte: 
GARCIA, Eduardo A C.. Biofísica. 1 ed. São Paulo: Sar-
vier, 2000.
Descartes e Snell mostraram que o 
desvio da trajetória dos raios lumi-
nosos no nível de uma superfície di-
óptrica relaciona-se com o índice de 
refração do meio pela equação:
λ2/ λ1 = sen i/sen R
Onde sen i e sen R são, respectiva-
mente os senos dos ângulos de inci-
dência e de refração e os índices 2 e 
1 representam, respectivamente, os 
meios que contêm o raio refratada e 
o incidente. 
SE LIGA! Ao sair de um meio menos re-
frator e penetrar em um meio mais re-
frator, o raio luminoso se aproxima da 
normal, enquanto, ao sair de meio mais 
refrator para um meio menos refrator, o 
raio se afasta da normal. Logo, concluí-
mos que:
• Se n1 < n2, o ângulo de incidência 
(i) será maior que o ângulo de refra-
ção (R)
• Se n1 > n2, o ângulo de incidência 
(i) será menor que o ângulo de re-
fração (R)
• Se n1 = n2, o ângulo de incidência (i) 
será igual ao ângulo de refração (R)
A normal é uma linha imaginária estabe-
lecida perpendicularmente à superfície 
dióptrica, entre os meios.
Figura 6. Relação entre o desvio da trajetória do raio 
luminoso e o índice de refração. Fonte: http://efisica.
if.usp.br/otica/basico/refracao/snell/
8BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Assim, a relação de Snell permite 
calcular o desvio dos raios lumino-
sos quando passam de meio de λ 
diferentes. 
SE LIGA! Da equação de Descartes-S-
nell pode-se concluir que, quanto maior 
for o índice de refração de um meio, 
maior será o desvio que o raio lumino-
so sofrerá se incidir na interface entre os 
meios com ângulo diferente de 0° em re-
lação à reta normal.
SE LIGA! Para fins práticas o índice do 
ar é considerado como unitário, isto é, 
igual ao do vácuo, com valor 1.
Quando a luz passa de um meio me-
nos refringente para um meio mais 
refringente, o raio refratado se apro-
xima da reta normal. Utilizando-se 
o Princípio do Caminho Inverso que 
estabelece que a trajetória do raio lu-
minoso não muda quando se inverte 
o sentido da propagação da luz, po-
de-se inferir que, quando o raio passa 
do meio mais refringente para o me-
nos refringente, ele se afasta da reta 
normal. Nesse caso, existe um ângulo 
limite máximo para a incidência lumi-
nosa de modo que ao incidir com ân-
gulo maior do que esse, não há mais 
refração, apenas reflexão. A esse fe-
nômeno dá-se o nome de reflexão in-
terna total.
Reflexão 
total
Figura 7. Reflexão interna total (λc – Ângulo limite máximo). Fonte: http://demonstracoes.fisica.ufmg.br/artigos/
ver/84/7.-Reflexao-Total
SE LIGA! Ângulo máximo de incidência é o maior 
ângulo de incidência capaz de produzir um raio re-
fratado. Todo raio incidente com ângulo maior do 
que o máximo será totalmente refletido.
9BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
SAIBA MAIS! 
Existem importantes aplicações da reflexão interna no campo das fibras ópticas, que são fios 
longos, finos e flexíveis de vidro ou de plástico transparente. A luz que entra numa extremi-
dade vai sofrendo reflexões internas totais na parede da fibra, sem escapar da mesma, até 
atingir a outra extremidade. Um feixe contendo milhares de fibras, cada uma com diâmetro 
de cerca de 20 μm pode ser usado para visualizar objetos localizados dentro de cavidades. 
Assim, as fibras ópticas são usadas em Medicina para examinar, por exemplo, o estômago de 
um paciente. Um feixe de fibra óptica lhe é introduzido no estômago, juntamente com uma 
fonte de luz que ilumina suas paredes. A presença de lesões pode ser detectada examinan-
do-se a imagem formada pela luz que volta sofrendo as reflexões internas totais.
prisma, formavam um espectro colo-
rido sobre um tela. Isso foi possível 
porque o índice de refração do vidro 
do prima não é constante para todas 
as frequências luminosas. Os raios 
de maior frequência (violeta) sofrem 
maior variação de velocidade ao pe-
netrarem no prisma. Com isso, o des-
vio que apresentam é maior. 
O caminho de um raio de luminoso 
monocromático no prisma é carac-
terizado por duas refrações, uma na 
face A do prisma, e outra na face B. 
Daí ele emerge seguindo uma trajetó-
ria diferente daquela do raio inciden-
te. O ângulo de desvio da trajetória 
dos raios incidente e emergente varia 
com a frequência da luz usada. Quan-
to maior a frequência, maior é o des-
vio. Por isso, a luz violeta é mais for-
temente desviada do que a vermelha. 
Dispersão da luz
A luz solar é composta por fótons 
dos mais variados comprimentos de 
onda, sendo, portanto, chamada de 
luz policromática. Enquanto isso, a 
luz composta por fótons de apenas 
um comprimento de onda, damos o 
nome de luz monocromática. O índice 
de refração de um determinado meio 
depende do comprimento de onda 
da luz. Por exemplo, a luz violeta é 
aquela que para o meio como o vidro 
tem o maior índice de refração. Já a 
luz vermelha, tem o menor índice de 
refração. 
A variação da velocidade da luz em 
função da sua frequência permitiu a 
Isaac Newton decompor a luz solar. 
No seu experimento, ele usou um 
prisma de vidro e fez passar por ele 
um feixe de luz. Os raios luminosos 
após atravessarem um anteparo e um 
10BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
SAIBA MAIS! 
As cores são resultadas da reflexão nos objetos. A cor que você observa nos objetos corres-
ponde a cor não absorvida por ele, ou seja, a cor que ele refletiu, todas as outras são absorvi-
das por ele. Todas as cores juntas correspondem a luz branca, portanto, se você observa um 
objeto com a cor vermelha sob a luz do sol que é branca, quer dizer que este corpo absorveu 
todas as cores exceto a vermelha. No caso de este mesmo objeto ser iluminado com luz 
amarela, você não verá mais a cor dele como vermelha e sim como preta, tendo em vista que 
o preto é a ausência de cor. Isto acontece porque esse objeto só consegue refletir as ondas 
correspondentes a cor vermelha, e na luz amarela, diferentemente da luz do Sol, não há ver-
melho. Sendo assim, objeto não refletirá luz nenhuma.
Luz branca
Vermelho
Alaranjado
Amarelo
Verde
Azul
Anil
Violeta
Figura 8. Dispersão da luz. Fonte: https://www.vestibular.com.br/
dica/a-decomposicao-da-luz-branca-e-suas-cores-originarias/
Figura 9. Disco de Newton. Fonte: https://pt.wikipedia.org/
wiki/Disco_de_Newton
11BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Reflexão da luz
A luz, ao incidir sobre uma superfície, 
pode retornar ao meio de onde veio. A 
reflexão se faz de acordo com a seguin-
te lei: “O ângulo de incidência (i) e o ân-
gulo de reflexão (r) são iguais e estão no 
mesmo plano que inclui a normal (N).”
Existem dois tipos de reflexão:
• Especular – A superfície refletora é 
tão lisa, que todos os raios refleti-
dos saem na mesma direção. É a 
reflexão dos espelhos, das super-
fícies muito polidas etc.
• Difusa – A superfície refletora é ás-
pera, e os raios incidentes se refle-
tem com o mesmo ângulo, mas em 
diferentes direções. A difusão da luz 
permite que os objetos sejam vistos 
com mais facilidade, pois seja qual 
for a posição do observador, haverá 
sempre raios luminosos que, refletido 
no objeto, se dirijam na sua direção. É 
a reflexão mais comum, como a de 
uma folha de papel, dos corpos de 
animais, objetos e corpos celestes. 
Figura 10. A. Reflexão da luz B. Reflexão especular C. 
Reflexão difusa. Fonte: HENEINE, Ibrahim Felippe. Bio-
física básica. 1 ed. São Paulo: Atheneu Editora, 1999
Absorção da luz
Acontece quando os raios de luz que 
incidem sobre uma superfície são por 
ela absorvidos, transformando-se em 
calor. Desta forma, não são gerados 
nem raios refletidos, nem refratados. 
Figura 11. Interações da luz. Fonte: 
https://www.apoioescolar24horas.com.
br/salaaula/estudos/fisica/676_fenome-
nos_opticos/index.html
12BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
3. DIFRAÇÃO E 
INTERFERÊNCIAA difração consiste no contorno 
de obstáculos devido à trajetó-
ria do pulso. Quando a luz atra-
vessa um orifício pequeno ou 
em uma fenda muito estreita, 
a trajetória dos raios luminosos 
sofre um encurtamento. Quan-
do se olha uma lâmpada atra-
vés de uma pequena fenda en-
tre os dedos, observa-se uma 
sucessão de finas zonas claras 
e escuras, devido à difração.
As ondas luminosas podem 
sofrer interferência. Esse fe-
nômeno ocorre quando duas 
ondas luminosas se encon-
tram simultaneamente no 
mesmo ponto do espaço. 
Quando se somam duas cris-
tas ou dois vales, há reforço 
ou interferência construtiva, 
obtendo uma onda de maior 
amplitude; quando se somam 
uma crista e um vale iguais, 
há anulação ou interferência 
destrutiva. 
Na imagem acima, observa-
-se a incidência de luz mo-
nocromática na fenda S0 do 
anteparo A, onde a luz é espalhada 
(sofre difração) após atravessá-la. A 
seguir, as ondas luminosas incidem 
sobre as fendas S1 e S2 do anteparo 
B. A luz, ao atravessar essas fendas, 
sofre uma nova difração formando 
duas ondas esféricas que se propa-
gam com uma relação de fase cons-
tante (coerência), uma vez que são 
oriundas na mesma fonte S0. Logo, 
Onda 
incidente
Figura 12. Difração da luz. Fonte: https://brasilescola.uol.
com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-difracao.htm
Figura 13. Interferência da luz. Fonte: Halliday e Resnick, 
2008, p.82
13BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
S1 e S2 comportam-se como fontes 
coerentes, permitindo que seja ob-
servado o fenômeno ondulatório de 
interferência no anteparo C. Nos pon-
tos em que ocorre interferência cons-
trutiva aparecem listras iluminadas, 
ao passo que nos outros pontos que 
ocorre interferência destrutiva apare-
cem listras escuras. 
Como a soma dos pulsos é algébri-
ca, há toda uma gama de efeitos in-
termediários. Se o número de ondas 
que se encontram em um ponto são 
mais de dois, as figuras de interferên-
cia dependerão da distância entre as 
fendas, porém, sua intensidade esta-
rá modulada pela difração. 
SE LIGA! Para se obter interferência de 
forma efetiva, é necessário usar fontes 
de luz coerentes, isto é, que estão na 
mesma fase. Isso se obtém dividindo um 
feixe de luz em dois, ou usando raios la-
ser, que são naturalmente coerentes. A 
interferência de luz monocromática gera 
zonas de claro-escuro, e da luz branca, 
pode gerar diversas cores.
A luz retorna 
ao meio ao incidir 
sobre uma superfície
FENÔMENOS 
DA LUZRefração Absorção
Reflexão
Difração Interferência
Tipos
Especular
Difusa
Parte da energia 
é retida na superfície 
que a luz incide
Não há raios refratos 
nem refletidos
A luz contorna objetos
Desvio do raio luminoso 
ao mudar de meio
Mudança de velocidade
Índice de refração (n)
Equação para 
cálculo do desvio
Percurso 
perpendicularNão há desvio
Encontro de ondas em 
um mesmo ponto
Tipos
Construtiva
Destrutiva
4. LENTES DELGADAS
As lentes fazem parte de todos os 
instrumentos ópticos (projetor de dia-
positivos, câmera fotográfica, lupa, 
microscópio óptico, óculos, o próprio 
olho). Com exceção dos elementos 
oculares que funcionam como lentes, 
no mecanismo de refração do olho, 
de um modo geral, são feitas de vidro, 
plástico ou quartzo – meios nos quais 
ocorre a refração. 
As lentes podem ser convergentes 
(positivas) ou divergentes (negati-
vas). As lentes convergentes são 
14BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
mais espessas no centro do que nas 
bordas, apresentando pelo menos 
uma de suas superfícies convexa, e o 
contrário ocorre nas lentas divergen-
tes, de modo que pelo menos uma de 
suas superfície é côncava. Na lente 
convergente, raios paralelos que nela 
incidem refratam passando todos por 
um ponto único chamado de foco. Di-
ferentemente, os raios que incidem 
numa lente divergente saem dela 
afastando-se uns dos outros.
Figura 14. Lente divergente. Fonte: HENEINE, Ibrahim 
Felippe. Biofísica básica. 1 ed. São Paulo: Atheneu 
Editora, 1999.
Figura 15. Lente convergente. Fonte: HENEINE, 
Ibrahim Felippe. Biofísica básica. 1 ed. São Paulo: Athe-
neu Editora, 1999.
Lentes convergentes
Lentes divergentes
Biconvexa
Plano –
convexa
Côncavo 
- convexa
Bicôncava
Plano -
côncava
Convexo -
côncava
Figura 16. Tipos de lentes. Fonte: https://brasilescola.
uol.com.br/fisica/lentes-1.htm
15BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
O eixo óptico é definido pela reta que 
passa pelo centro geométrico O da 
lente e é perpendicular a suas super-
fícies nos pontos de intersecção. O 
ponto focal primário (F) ou simples-
mente foco é um ponto situado sobre 
o eixo óptico e possui a propriedade 
de que qualquer raio luminoso que se 
origina nele – lente convergente – ou 
se dirige para ele – lente divergente – 
após a refração, torna-se paralelo ao 
eixo óptico. A distância do foco à len-
te é chamada de distância focal (f). 
Eixo
óptico
Eixo
óptico
Ponto focal 
primário
Ponto focal 
primário
f f
F F
Figura 17. Ponto focal primário F, eixo óptico e distância focal das lentes convergente e divergente. Fonte: OKUNO, 
Emico; IBERÊ, L. Caldas e CHOW, Cecil. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas; Editora Harbra LTDA.
Além disso, as lentes delgadas pos-
suem um outro foco, chamado de pon-
to focal secundário F’, do lado oposto 
ao foco F e de igual distância focal. 
Esse ponto possui a propriedade de 
que qualquer raio incidente paralelo 
ao eixo óptico, após ser refratado pela 
lente, ou converge para ele – lente 
convergente – ou diverge dele – lente 
divergente. 
Ponto focal 
secundário
Eixo
óptico óptico
Eixo
f f
Figura 18. Ponto focal secundário F’, eixo óptico e distância focal das lentes convergente e divergente. Fonte: OKU-
NO, Emico; IBERÊ, L. Caldas e CHOW, Cecil. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas; Editora Harbra LTDA.
Os raios que chegam à lente não são 
paralelos entre si. Nesse caso, pode-
-se construir uma imagem usando 
apenas 2 raios, a escolher entre 3, 
que são: 
• Raios paralelos ao eixo óptico, se 
refratam e passam pelo foco;
• Raio que passam pelo centro ópti-
co sem sofrer desvio;
16BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
• Raios que passam pelo foco, se refratam na 
lente e tornam-se paralelos ao eixo óptico.
O poder refrativo das lentes depende 
de dois fatores principais: 
• Raio de curvatura das faces, que 
aumenta o ângulo de incidência e 
saída. Quando maior o raio, maior 
é o poder refrativo;
• Índice de refração do material da 
lente. Quanto maior o n, maior é o 
poder refrativo. 
A convergência (ou vergência) de 
uma lente é a capacidade que ela 
apresenta de desviar os raios lumi-
nosos por refração. Se f é a distância 
focal da lente, a convergência D des-
ta lente é dada por D = 1/f. Quando f 
é medido em metros, a convergência 
será medida em dioptrias (D).
Figura 19. Formação de imagem. Fonte: HENEINE, 
Ibrahim Felippe. Biofísica básica. 1 ed. São Paulo: Athe-
neu Editora, 1999.
Figura 20. Poder refrativo de lentes. A) Diferença no raio de curvatura, 
mesmo n; B) Diferença no índice de refração, mesma curvatura. Fonte: 
HENEINE, Ibrahim Felippe. Biofísica básica. 1 ed. São Paulo: Atheneu 
Editora, 1999
17BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
SE LIGA! A partir da fórmula de vergência, podemos 
concluir que quanto menor a distância focal, maior a 
capacidade da lente de desviar os feixes de luz.
Figura 21. Efeito da força da lente 
sobre a distância focal. Fonte: 
HALL, John E.. Tratado de Fisiologia 
Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio 
de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
LENTES 
DELGADASTipos Elementos
Convergência 
(ou vergência)Mais espessas 
no centro
Os raios convergem 
para o foco
Convergentes
Divergentes
Capacidade de desviar 
os raios por difração
Medido em dioptrias (D)
Eixo óptico
Ponto focal 
primário (ou foco)
Ponto focal secundário
Reta perpendicular ao 
centro geométrico da lente
Mais espessas 
nas bordas
Os raios se afastam 
a partir do foco
Distância focal
Entre a lente e o foco
Oposto ao foco
Mesma distância 
focaldo primário
18BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Objeto
Informação 
ao cérebro
Imagem 
na retina
5. OLHO HUMANO
Por visão, entendemos a detecção de 
fenômenos que vão além de diferen-
ças na intensidade da luz difusa, e que 
inclui alterações dessa intensidade 
mais rápidas e mais restritas no espa-
ço. A detecção de movimento, embo-
ra seja um processo visual ainda mui-
to simples, requer uma organização 
muito mais complexa das estruturas 
destinadas à recepção sensorial. O 
processo evolutivo forneceu comple-
xidade suficiente às estruturas visu-
ais de certas espécies animais a pon-
to de várias características poderem 
ser extraídas da informação luminosa, 
tais como a discriminação de forma, 
detecção de polarização da luz, per-
cepção de profundidade, e visão cro-
mática (discriminação de cores). 
O mecanismo da visão acontece atra-
vés dos olhos; e é a incidência de luz 
visível nos olhos que fornece a ener-
gia necessária para que células espe-
cializadas localizadas em seu interior 
sejam excitadas. O potencial de ação 
resultante pelos mecanismos conhe-
cidos de condução elétrica faz com 
que essa perturbação no olho, de ori-
gem externa, seja interpretada. 
Figura 22. Na formação de uma imagem no olho, o estímulo externo produz potenciais de ação na retina que são 
transmitidos ao cérebro para serem interpretados. Fonte: DURAN, Jose Henrique Rodas. Biofísica: fundamentos e 
aplicações. São Paulo: Pearson Education do Brasil Ltda, 2006.
SAIBA MAIS! 
Os insetos e os crustáceos possuem um tipo de olho especial, chamado de olho composto. O 
olho composto é um órgão constituído por um número grande de pequenas facetas recepto-
ras da luz. Cada face é denominada omatídio. Essas facetas ou protuberâncias da membrana 
celular contêm fotopigmentos, que absorvem fótons de luz.
19BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
O olho é opticamente equivalente 
a uma máquina fotográfica comum, 
sendo constituído basicamente de 
um sistema de lentes, um sistema 
de diafragma variável e uma retina 
que corresponde a um filme a cores. 
O olho tem características especiais, 
como:
• Um sistema automático de focali-
zação que permite ver, por exem-
plo, objeto a 25 cm e logo a seguir 
outros a grandes distâncias;
• A íris, que corresponde ao dia-
fragma, controla automaticamente 
a quantidade de luz que entra no 
olho;
• Eficiência de operação para ver 
tanto em ambientes com muita luz 
como em outros pouco iluminados;
• Visão angular muito grande tanto 
no sentido horizontal, quanto no 
sentido vertical;
• A imagem de um objeto formada 
na retina é invertida.
6. PRINCIPAIS ELEMENTOS 
DO OLHO HUMANO
Figura 23. Diagrama esquemático das estruturas internas do olho humano. Fonte: PAWLINA, Wojciech. Ross Histo-
logia: Texto e Atlas. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda, 2016
A parte anterior do olho é formada 
pela córnea, uma camada curva, cla-
ra e transparente, responsável por 
dois terços da focalização da luz na 
retina. Os raios luminosos incidentes 
na superfície externa da córnea são 
20BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
refratados devido a sua curvatura e à 
diferença entre seu índice de refração 
(1,37) e o do ar (1,00). A refração dos 
raios luminosos nas diversas partes 
do olho é que produz sua focalização 
na retina.
SAIBA MAIS! 
Quando uma pessoa se encontra dentro d’água, a córnea, em contato com a água, tem seu 
poder de focalização diminuído, uma vez que o índice de refração da córnea (1,38) é quase 
igual ao da água (1,33).
Atrás da córnea existe um fluido claro, 
praticamente incolor, chamado humor 
aquoso. Esse líquido é secretado pelas 
células do epitélio ciliar para o interior da 
câmara posterior. Daí, ela passa para a 
câmera anterior. Ele mantém a pressão 
do olho em 15mmHg, além de fornecer 
nutrientes à córnea e ao cristalino. 
A córnea é uma lente convexo-cônca-
va, menos curva em sua face anterior 
(raio de curvatura de 7,7mm) que em 
sua face posterior (raio de curvatura 
de aproximadamente 6,8 mm), entre 
as quais o índice de refração é 1,37. 
No ar, isso equivale a um menisco di-
vergente, com poder focal igual a – 5,5 
D. Separando, entretanto, o ar do hu-
mor aquoso (n = 1,33), a córnea trans-
forma-se numa poderosa lente con-
vergente, com poder focal de + 43D. A 
espessura da córnea é de 0,5mm em 
seu centro, mas tal valor é quase irre-
levante para cálculos ópticos. 
O interior do olho está dividido pelo 
cristalino em dois compartimen-
tos distintos. O cristalino é uma len-
te biconvexa de geometria variável, 
sustentada pelos ligamentos suspen-
sores, também chamados de fibras 
da zônula. Sua forma pode ser altera-
da pelos músculos ciliares que estão 
situados no corpo ciliar. Quando eles 
se contraem, o cristalino é relaxado e, 
devido à sua elasticidade, suas faces 
tornam-se mais curvas.
Figura 23. Mecanismo de acomodação (focalização). 
Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia Médica: 
Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 
1176 p
21BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
SAIBA MAIS! 
A ativação dos músculos ciliares se faz através das fibras parassimpáticas do nervo oculomotor.
dilatador da pupila), enquanto o outro 
apresenta fibras circulares situadas 
em torno do orifício pupilar (esfíncter 
pupilar). 
SE LIGA! Além da modificação do diâ-
metro pupilar, a adaptação do olho à luz 
se dá pela variação da fenda palpebral 
e pela variação da concentração dos fo-
topigmentos ao nível da retina.
À frente do cristalino existe a íris, uma 
membrana móvel cuja cor determina 
a coloração do olho. Ela atua como um 
diafragma, limitando a área iluminada 
do cristalino e, assim, controlando a 
quantidade de luz que chega à retina. 
A abertura da íris por onde passa a luz, 
chama-se de pupila. A íris possui dois 
grupos musculares: um deles tem fi-
bras dispostas radialmente (músculo 
SAIBA MAIS! 
O músculo radial está sob o controle motor do sistema simpático. Quando esse nervo é es-
timulado, o diâmetro da pupila aumenta (midríase). Por outro lado, a estimulação parassim-
pática promove a contração das fibras do músculo esfíncter, reduzindo o diâmetro pupilar 
(miose). O diâmetro da pupila é visto aumentado de 10 a 12,5% em virtude do efeito refrator 
da córnea.
SAIBA MAIS! 
A íris não responde instantaneamente a variações de intensidade luminosa. Cerca de 5 segun-
dos são necessários para ela se fechar ao máximo e 300 segundos para se abrir ao máximo.
A grande cavidade que se situa por 
trás do cristalino contém o humor ví-
treo. Este é um fluido gelatinoso, mui-
to transparente, que preenche todo 
o espaço entre o cristalino e a reti-
na e sua composição se assemelha 
à do líquido extracelular. Todavia, é 
rico em fibras colágenas e em ácido 
hialurônico. Como seu índice de refra-
ção é quase igual ao do cristalino, ele 
mantém os raios luminosos no curso 
estabelecido pela lente. 
22BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Músculos: seis no 
total para controlar o 
movimento do olho
Nervo óptico (liga o 
olho ao cérebro)
Esclera
Disco 
óptico
Fóvea
Retina
LenteCórnea
Humor vítreo: 
líquido que 
enche o olho
Íris
Pupila
Córnea: tecido 
conjuntivo 
protege o olho
Humor aquoso: 
líquido na 
frente do olho
Figura 24. Corte esque-
mático do olho humano. 
Fonte: DURAN, Jose 
Henrique Rodas. Biofísica: 
fundamentos e aplicações. 
São Paulo: Pearson Educa-
tion do Brasil Ltda, 2006.
SAIBA MAIS! 
A produção e a eliminação do humor aquoso são muito maiores do que as do humor vítreo. O 
humor aquoso é drenado das câmaras oculares para as veias, por meio do canal de Schlemm, 
situado no corpo ciliar. O volume do humor aquoso determina a pressão intraocular. O au-
mento dessa pressão, geralmente produzido pela dificuldade drenagem pelo canal, caracteri-
za um quadro patológico grave, conhecido como glaucoma. A pressão intraocular aumentada 
dificulta a irrigação sanguínea da retina e, assim, pode levar à cegueira por destruição das 
células sensoriais da retina.
Finalmente, após atravessara córnea, 
o humor aquoso, a pupila, o cristali-
no e o humor vítreo, o raio luminoso 
chega à retina. Ela cobre quase toda a 
superfície interna do olho, possui uma 
espessura aproximada de 0,5 mm, é 
altamente vascularizada e contém 
uma rede de nervos. A retina contém 
uma estrutura sensível, onde encon-
tram-se cerca de 125 milhões de re-
ceptores: os cones e bastonetes. São 
células que recebem a imagem e a 
23BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
crepuscular e noturna, de alta sensi-
bilidade à luz, mas sem a capacida-
de de discriminar cores e com baixa 
visão de detalhes. Sua concentração 
é máxima na região central da retina, 
uma pequena depressão chamada 
fóvea.
transmitem ao nervo óptico através 
de cerca de um milhão de fibras. Os 
cones e a rede neural de conexões 
que neles se inicia estão adaptados 
para a visão diurna, de cores e deta-
lhes de forma, enquanto os bastone-
tes e sua rede neural servem à visão 
Córnea
Ponto de 
fixação
Luz
Epitélio 
pigmentado
Nervo 
óptico
Retina
Fóvea
Fóvea
Célula 
ganglionar
Fotorreceptor
Epitélio 
pigmentado
Célula 
bipolar
Retina
Cristalino
Figura 25. Esquema ilustrando a localização da retina na parte poste-
rior do globo ocular. Fonte: AIRES, Margarida de Mello. Fisiologia. 4. Ed. 
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012
SE LIGA! Os cones são divididos em três tipos de acordo com um tipo 
de pigmento: os que são ativados pela luz vermelha, os ativados pela luz 
verde e os ativados pela luz azul. A percepção de determinada cor de-
pende da quantidade relativa de cada tipo de cone ativado.
SAIBA MAIS! 
O ser humano utiliza constantemente a fóvea para conseguir uma visão mais detalhada, mo-
vendo o globo ocular para manter a imagem nessa pequena área circular da ordem de 0,3 
mm de diâmetro.
24BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
*SNC = Sistema 
Nervoso Central
OLHO 
HUMANO
Principais estruturas
Córnea
n = 1,37
Responsável pela maior 
parte da focalização da 
luz na retina
Lente convexo - 
côncava
Humor aquoso
Fluido claro
Fornece nutrientes à 
córnea e ao cristalino
Mantém a pressão do 
olho em 15 mmHg
Cristalino
Sustentado pelos 
ligamentos suspensores
Sua forma pode 
ser alterada pelos 
músculos ciliares
Lente biconvexa
Retina
Presença das células 
fotorreceptoras
Cobre a superfície 
interna do olho
Ocupa a grande 
cavidade entre o cristalino 
e a retina
Fluido gelatinoso 
e cristalino
Íris
Membrana móvel
Humor vítreo
Controla a entrada 
de luz no olho
Determina a 
cor do olho
Mecanismo de 
acomodação
Miose
Midríase
Cones
Responsáveis pela 
fototransdução
Concentram–se 
na fóvea
Bastonetes
Conversão da luz em 
impulso elétrico para 
interpretação no SNC
Alteração no 
diâmetro da pupila
25BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Discos
Membrana 
plasmática
Segmento 
externo
Segmento 
interno
Terminal 
sináptico
ConeBastonete
Núcleo
Mitocôndria
Cílios
Segmento 
externo
Segmento 
interno
Terminal 
sináptico
7. FOTOTRANSDUÇÃO
As células fotossensíveis – cones e 
bastonetes – além de terem como fun-
ção interpretar os estimulados recebido 
através da visão, podem ser conside-
radas como amplificadores biológicos; 
isto é, a energia liberada após sua exci-
tação é proporcionada pelo próprio me-
tabolismo da célula, e não pelo estímulo 
externo. Em geral, um único fóton pode 
ser suficiente par excitar uma célula. 
Quando a luz que incide no olho é mui-
to intensa, a sensibilidade e, portanto, a 
amplificação da energia pela célula fo-
torreceptora, é baixa. 
A estrutura dessas células é caracte-
rizada por segmentos externo e in-
terno. O segmento externo do cone 
ou bastonete abrange um comparti-
mento com a superfície de sua mem-
brana bastante aumentada, e é aí 
que encontramos o pigmento visual 
dos fotorreceptores (rodopsina nos 
bastonetes, opsina nos cones). Esse 
compartimento, que funciona como 
uma antena que recebe fótons, no 
caso dos bastonetes, contém milha-
res de discos, sendo que moléculas 
de rodopsina estão contidas em cada 
disco. Já no segmento externo de um 
cone, temos algumas centenas, ou, 
algumas vezes, até mil envoltórios 
achatados cujo interior se comunica 
com o espaço extracelular. 
Figura 26. Estrutura do cone e do bastonete. Fonte: AIRES, Margarida de Mello. Fisiologia. 4. Ed. Rio de Janeiro: Gua-
nabara Koogan, 2012
26BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Devido ao empacotamento compac-
to dos discos, essas estruturas fotor-
receptoras apresentam um índice de 
refração maior do que o de sua vizi-
nhança. Assim, elas agem como ver-
dadeiros guias de ondas luminosas. 
A luz, ao incidir no olho, induz reações 
fotopigmentares nas células visuais, 
originando um processo elétrico devi-
do à diminuição das correntes iônicas 
através da membrana. Esse mecanis-
mo pode ser resumido em: 
+
LUZ
Moléculas 
de rodopsina
Reações nas células visuais
Alteração do potencial 
elétrico através da 
membrana celular
8. FORMAÇÃO DA IMAGEM
O mecanismo de formação da imagem 
é a refração da luz. Sob condições fi-
siológicas, as quatro superfícies refra-
toras principais do olho humano são: 
• Interface ar-córnea
• Interface córnea-humor aquoso
• Interface humor aquoso-cristalino
• Interface cristalin-humor vítreo. 
Para facilitar o estudo do olho hu-
mano, admite-se que o todo o poder 
convergente dele está situado na in-
terface ar-córnea. 
Figura 27. O olho como câmera. Os números são os índices refrativos. Fonte: HALL, John E.. Tratado de Fisiologia 
Médica: Guyton e Hall. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 1176 p
27BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
SAIBA MAIS! 
A córnea é construída como um segmento de círculo cujo raio de curvatura vale 5 mm e seu 
centro de curvatura equivale ao centro óptico ou ponto nodal do olho (N). Nota-se que os 
raios que passam pelo centro óptico não sofrem desvio. O ângulo formado pelos raios que 
partem das extremidade do objeto e que passam pelo centro óptico é chamado de ângulo 
visual. A profundidade total do olho é de 20mm, o que significa que a retina dista 15mm do 
ponto nodal.
Todos os meios refringentes do olho 
contribuem para que a imagem dos 
objetos se forme sobre a retina. Ao 
atingir a retina, a imagem se forma 
menor e invertida. Os raios luminosos 
produzem impulsos nervosos nas cé-
lulas da retina e o nervo óptico trans-
mite esses impulsos para o cérebro, 
que então os interpretam e inverte a 
imagem. É a inversão no cérebro que 
permite ver os objetos na posição em 
que realmente se encontram.
9. ACOMODAÇÃO
No olho humano, a 
forma do cristalino 
pode ser ligeira-
mente alterada pela 
ação do músculo 
ciliar; logo a con-
vergência do olho 
é variável. Quando 
a vista é focalizada 
em um objeto dis-
tante, o músculo 
está relaxado, e o 
sistema cristalino-córnea tem a sua 
distância focal máxima, próxima a 2 
cm, que é a distância entre a córnea e 
a retina. Quando o objeto está próxi-
mo da vista, o músculo ciliar se contrai, 
aumentando a curvatura do cristalino 
e diminuindo a distância focal do sis-
tema. Assim, a imagem é focalizada, 
novamente, na retina. Esse processo 
de mudar a forma do cristalino para 
convergir na retina raios luminosos 
provenientes de objetos que estão a 
uma distância pequena ou grande é 
conhecido por acomodação.
Figura 28. Acomodação. Fonte: http://optometriabrasilinfo.blogspot.com/2016/07/
definicao-para-que-imagem-fique-nitida.html
28BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
As pessoas que têm visão conside-
rada normal, emétropes, têm a ca-
pacidade de acomodar objetos de 
distâncias de 25 cm em média, até 
distâncias no infinito visual. A primei-
ra distância (25 cm) corresponde ao 
ponto próximo, que é a mínima dis-
tância que uma pessoa pode enxer-
gar corretamente. O que caracteriza 
esta situação é que os músculos ci-
liares se encontram totalmente con-
traídos. Quanto à distância infinita, 
corresponde ao ponto remoto, que é 
a distância máxima alcançada para 
uma imagem focada. Nesta situação, 
os músculos ciliaresencontram-se 
totalmente relaxados. 
SE LIGA! À medida que o objeto se 
aproxima do olho, os raios luminosos por 
ele emitidos vão se tornando cada vez 
mais divergentes em relação às lentes 
do olho. A partir de uma certa distância, 
os meios refrativos do globo ocular não 
são mais capazes de focalizar a imagem 
sobre a retina e, por isso, a imagem pas-
sa a ser percebida sem nitidez.
A acomodação varia com a idade, 
sendo máxima na infância e mínima 
ou ausente, na idade avançada. Uma 
criança de 10 anos pode ter seu ponto 
próximo de visão nítida a 7 cm. Entre 
20 e 30 anos, o ponto próximo está 
a 25 cm. Dos 30 a 40 anos, o ponto 
próximo vai se afastando, a ponto de 
as pessoas terem que esticar o braço 
para poder ler. Essa condição é co-
nhecida como presbiopia. 
29BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Fototransdução BIOFÍSICA DA VISÃO Adaptação à luz
Refração
Formação da imagemAcomodação
Células fotorreceptoras
Conversão do sinal 
luminoso em sinal elétrico
Principal superfície 
refratora: córnea
Desvio do raio luminoso 
ao mudar de meio
Distância focal
Os raios luminosos 
convergem na retina
Entre a córnea e o ponto 
em que os raios convergem
Variação da concentração 
de pigmentos visuais
Modificação do 
diâmetro pupilar
Variação da fenda palpebral
Estimulo simpático
Músculo dilatador 
da pupila
Estímulo 
parassimpático
Músculo esfíncter 
da pupila
Miose
Midríase
Imagem menor e 
invertida na retina
Músculo relaxa
Ponto remoto
Músculo contrai
Ponto próximo
Objetos distantes
Objetos próximos
Varia com a idade
Cones
Bastonetes
Presentes na retina
Visão de cores
Visão no escuro
30BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
DESORDENS DA VISÃO
Na maioria dos casos, os defeitos vi-
suais referem-se à focalização, isto 
é, o olho não produz imagens nítidas 
dos objetos ou das cenas. Assim, é 
comum observamos pessoas que 
aproximam os objetos dos olhos en-
quanto outras procuram afastá-los 
para enxergá-los nitidamente.
1. EMETROPIA
É o estado refrativo normal do olho e 
se caracteriza por:
• Sem acomodação, o ponto distan-
te de visão nítida está no infinito;
• Com acomodação, o ponto próxi-
mo de visão nítida está a 25 cm;
• A imagem não é deformada.
Isto significa que, com o olho não 
acomodado, os raios paralelos que 
incidem na córnea, ou raios divergen-
tes que penetram no mecanismo re-
frativo do olho, são focalizados exata-
mente na retina, sem deformação. 
Figura 29. Olho emétrope. Fonte: https://
opticanet.com.br/secaodesktop/colunasearti-
gos/12114/o-funcionamento-do-olho-normal
O olho humano possui uma conver-
gência que varia entre 51D e 64D. 
A interface ar-córnea contribui com 
43D e o cristalino com 13D a 26D. A 
interface córnea-humor aquoso fun-
ciona como uma lente divergente com 
– 5D. Todos os meios refringentes do 
olho contribuem para que a imagem 
dos objetos se forme sobre a retina.
SE LIGA! O olho emétrope precisa ter 
suas superfícies refringentes adequada-
mente curvas, seus meios transparentes 
bem homogêneos, seus diâmetros ade-
quados, e suas funções nervosas, mus-
culares e elásticas normais. A grande 
variedade de parâmetros necessários 
para caracterizar um olho como sendo 
emétrope implica que esse conceito seja 
definido por parâmetros relativos e não 
absolutos. Isso significa que não existe o 
olho emétrope perfeito.
31BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
2. AMETROPIAS
São doenças oculares que ocorrem 
devido a erros refrativos nos quais a 
focalização da luz que chega à retina 
é feita de forma inadequada, resultan-
do numa perda de nitidez da imagem. 
Elas são originadas de inadequações 
no comprimento axial ou no poder di-
óptrico do olho. Entre as ametropias, 
encontra-se: miopia, hipermetropia e 
astigmatismo. 
3. MIOPIA (OU 
BRAQUIOMETROPIA)
Um globo ocular comprido demais ou 
a córnea do olho com curvatura exa-
gerada não consegue focalizar obje-
tos distantes na imagem, pois a fo-
calização ocorre antes da retina. Isto 
significa que o ponto distante não 
está no infinito, e se aproximou do 
ponto próximo. Um pessoa com esse 
tipo de olho é o míope, caracterizado 
pela dificuldade para enxergar obje-
tos distantes. 
Tipos de miopia
• Miopia axial: Causada pelo globo 
ocular mais alongado, com diâme-
tro ântero-posterior maior que o 
normal;
• Miopia de curvatura: Aumento da 
curvatura da córnea ou cristalino, 
trazendo um poder de refração ex-
cessivo para um olho de tamanho 
normal;
• Miopia secundária: Pode ser asso-
ciada à catarata, quando a dege-
neração do cristalino prejudica o 
seu poder de refração; pode ocor-
rer também após trauma ou cirur-
gia para glaucoma, pelo seu deslo-
camento anterior do cristalino;
• Miopia congênita: Alto grau de 
miopia ao nascimento.
Sendo a ametropia com maior preva-
lência no mundo, estima-se que cerca 
de 25% da população mundial tenha 
miopia, a sua distribuição apresenta 
variação significativa. É relativa a con-
tribuição dos fatores genéticos para 
o desenvolvimento e progressão da 
miopia. Geralmente, a miopia está as-
sociada a ocupações que necessitam 
de grande esforço acomodativo. Du-
rante a fase de hipermetropia fisioló-
gica (5 a 12 anos de idade), pacientes 
que fazem leitura excessiva de perto 
e que terão, portanto, borramento vi-
sual, estimulam a produção de fato-
res de crescimento no olho. Esse fe-
nômeno adicionado à emetropização 
fisiológica, resultará, em última análi-
se, no alongamento anormal do olho. 
32BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
SAIBA MAIS! 
Após os 40 anos, a maioria das pessoas apresenta algum grau de presbiopia. Essa presbio-
pia dificulta a leitura de letras pequenas. Enquanto as outras pessoas precisam colocar um 
óculos para ler, o míope pode tirar o óculos para ler. O míope, depois dos 40 anos, apresenta 
uma boa visão de perto, ao contrário dos hipermetropes ou das pessoas sem grau nenhum 
de ametropia.
4. HIPERMETROPIA
A hipermetropia é a forma de erro re-
frativo no qual os raios luminosos pa-
ralelos convergem para um ponto fo-
cal que está atrás da retina quando o 
olho se encontra em repouso, ou seja, 
sem ação da acomodação. Mediante 
a acomodação, os raios paralelos po-
deriam convergir para a retina, mas 
se a capacidade de acomodação for 
normal, o ponto próximo continuará a 
estar distante da retina. Está associa-
da à dificuldade de enxergar objetos 
A miopia pode ser corrigida 
com lente divergente ou ne-
gativa que diverge um pouco 
os raios luminosos vindos do 
objeto, de modo que, ao incidir 
sobre o cristalino, sejam foca-
lizados na retina para formar a 
imagem. Além disso, a miopia 
pode ser corrigida cirurgica-
mente para alteração da con-
vergência da córnea. Isso tem 
sido possível com a ajuda de 
raios laser que, destruindo ca-
madas celulares, podem alterar a cur-
vatura da córnea. 
SE LIGA! O míope se comporta como 
emétrope para objetos próximos, pois 
nessa situação os raios que incidem so-
bre a córnea são muito divergentes, o 
que permite que sejam focalizados na 
retina.
Figura 30. Miopia. Fonte: HENEINE, Ibrahim Felippe. 
Biofísica básica. 1 ed. São Paulo: Atheneu Editora, 
1999
33BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
próximos, e para ler, cada vez mais 
afastam o texto dos olhos. 
Tipos de hipermetropia
• Axial (tipo mais comum): Diâmetro 
anteroposterior do olho reduzido 
• Índice: Índice de refração do olho 
reduzido
Em contraste com a miopia, a preva-
lência da hipermetropia aumenta com 
a idade (de 1 a 2% entre 20 e 59 anos 
para 10% aos 60 anos ou mais). Cer-
ca de 80% das crianças nasce com 
o olho proporcionalmente curto (hi-
permetropia fisiológica), tornando-se 
emétropes entre 5 e 12 anos (eme-
tropização fisiológica). 
Fatores de risco
• Trauma
• Efeito de massa de tumor posterior 
à retina
• Anticolinérgicos
• Doenças oculares 
• Facectomia sem implante de lente 
intraocular
SE LIGA! A tentativa de formar a ima-
gem no plano retiniano pode resultar em 
excesso de acomodação de cristalino, de 
modo que mínimas perdas de compla-cência no cristalino podem ser sintomá-
ticas. Por conta disso, esses pacientes 
tendem a ter presbiopia precocemente.
O efeito da hipermetropia é de afasta-
mento do ponto próximo, e a correção 
se faz com o uso de lentes conver-
gentes, que fornecem uma imagem 
virtual do objeto no ponto próximo 
normal. A lente convergente con-
verge os raios luminosos, ajudando 
a compensar a distância insuficiente 
entre o cristalino e a retina. 
Figura 31. Hipermetropia. 
Fonte: HENEINE, Ibrahim 
Felippe. Biofísica básica. 
1 ed. São Paulo: Atheneu 
Editora, 1999
34BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
5. ASTIGMATISMO
É um defeito da visão que consiste 
na perda de focalização em deter-
minadas direções. Acontece quando 
o cristalino tem forma irregular ou a 
córnea tem curvatura irregular. A per-
da de esfericidade da córnea faz com 
o que o raio de curvatura de sua su-
perfície não seja o mesmo em todos 
os meridianos. As imagem são pro-
duzidas distorcidas e/ou borradas na 
retina, pois essas se formam em dife-
rentes posições do eixo óptico, tanto 
em objetos próximos quanto em ob-
jetos distantes. 
Figura 32. Comparação entre um olho normal e um olho de uma pessoa com astigmatismo. Fonte: https://saudavele-
feliz.com/astigmatismo-e-miopia-como-tratar-015/
O astigmatismo com origem no cris-
talino é mais raro e pode estar asso-
ciado à curvatura da sua superfície ou 
à sua inclinação. Quando existe alte-
rações no raio de curvatura da cór-
nea, uma vez que esta é a responsá-
vel pelo maior poder refrativo do olho, 
originam-se os maiores distúrbios 
refrativos designados por astigma-
tismos corneanos, sendo considera-
velmente maior, quando associado a 
face anterior da córnea. 
O astigmatismo pode ser classificado 
em 3 tipos:
• Astigmatismo miópico: Muito co-
mum em crianças, ocorre quando 
um ou mais meridianos principais 
criam um ponto focal sobre a su-
perfície da retina e outro antes da 
retina. Sendo assim, temos dois 
pontos de erros de refração: astig-
matismo e miopia. 
35BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Plano vertical
Plano horizontal
Encontro focal
Fóvea
Figura 33. Astigmatismo Miópico Sim-
ples. Fonte: https://opticanet.com.br/
secaomobile/colunaseartigos/12256/
astigmatismo-miopico-simples
e hipermetropia (dificuldade em 
enxergar de perto). É frequente em 
ambos os sexos, mas quando afe-
ta crianças, é necessário que seja 
diagnosticado logo, pois pode ser 
irreversível.
• Astigmatismo misto: Quando há 
diversos pontos focais antes ou 
depois da retina. 
• Astigmatismo hipermetrópico: 
Quando um ou ambos os principais 
meridianos têm um ponto focal na 
superfície da retina e outro atrás da 
retina. No caso, estes pontos signi-
ficam a presença de astigmatismo 
Figura 34. Astigmatismo hipermetrópico. Fonte: https://
opticanet.com.br/secaodesktop/colunaseartigos/12293/
astigmatismo-hipermetropico-simples
36BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Semelhante à hipermetropia, a preva-
lência de astigmatismo aumenta com 
a idade (de 25% entre 20 e 59 anos 
para 50% aos 60 anos ou mais). Os 
fatores de risco ainda não são bem 
estabelecidos, mas acredita-se que já 
envolvimento de fatores genéticos e 
ambientais. Cerca de 15 a 20% das 
pessoas possui astigmatismo, geral-
mente associado a outra ametropia.
Esse defeito é corrigido com o uso de 
lentes denominadas cilíndricas, cuja 
convergência é maior numa direção 
do que em outra. 
6. PRESBIOPIA
A presbiopia costuma ocorrer à me-
dida que uma pessoa envelhece e é 
conhecida popularmente como “vis-
ta cansada”. Com a idade, o cristalino 
vai perdendo a sua elasticidade. Com 
isto, o músculo ciliar não consegue fa-
zer com que o cristalino modifique a 
sua forma de modo a se adaptar para 
objetos distantes ou próximos. Este 
processo é progressivo e se acentua 
com o aumento da idade, a partir dos 
40 anos, mas normalmente se estabi-
liza ao redor dos 60 anos. 
Em pacientes com hipermetropia, a 
presbiopia pode ocorrer precocemen-
te, uma vez que um mínimo déficit 
acomodativo poderá formar a ima-
gem atrás do plano retiniano. Deve-
-se suspeitar de outras causas quan-
do houver déficit de acomodação em 
pacientes com menos de 40 anos. 
Figura 35. Astigmatismo misto. Fonte: https://opti-
canet.com.br/secaodesktop/colunaseartigos/12318/
astigmatismo-misto
37BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Principais causas de déficit de aco-
modação antes dos 40 anos:
• Hipermetropia
• Cicloplégicos
• Anticolinérgicos
• Síndrome de Adie
A correção desse defeito se faz com 
lentes convergentes; a lente deve ser 
bifocal: a parte inferior da lente é usa-
da para a visão de objetos próximos, 
e a parte superior é usada para a vi-
são de objetos distantes. 
Figura 36. Presbiopia. Fonte: https://www.tuasaude.com/sintomas-de-presbiopia/
38BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
PRESBIOPIA
HIPERMETROPIA AMETROPIAS ASTIGMATISMO
MIOPIA
Correção
A imagem é focalizada antes da retina
Dificuldade para enxergar objetos distantes
Tipos
Lentes divergentes
Axial
De curvatura
Secundária
Congênita
Diâmetro AP maior que o 
normal do globo ocular
Curvatura exagerada 
da córnea
Associada a eventos externos 
ou outras doenças
Alto grau de miopia 
ao nascimento
Causas
As imagens ficam 
distorcidas
Correção
Tipos
A imagem é 
focalizada após 
da retina
Dificuldade para 
enxergar objetos 
próximos
Tipos
Correção
Perda da focalização em determinadas direções
Curvatura irregular 
da córnea
Forma irregular 
do cristalino
Lentes cilíndricas
Miópico
Hipermetrópico
Misto
“Vista cansada”
Perda da elasticidade 
do cristalino
Normalmente começa 
aos 40 anos
Correção
Acomodação 
prejudicada
Lentes convergentes 
bifocais
Axial
Índice
Lentes 
convergentes
Diâmetro AP 
menor que o normal 
do globo ocular
Redução do índice de 
refração do olho
39BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
7. DALTONISMO
Discromatopsia é um termo usado 
para designar qualquer tipo de de-
feito de visão de cores. A expressão 
“daltonismo” é popularmente usada 
como sinônimo de discromatopsia. É 
um transtorno hereditário (herança 
recessiva ligada ao sexo) que afeta 
mais os homens tendo em vista que é 
provocado pelo gene recessivo ligado 
ao cromossomo X. 
SAIBA MAIS! 
O termo daltonismo originou-se do nome do físico e químico inglês John Dalton (1766 – 
1844), que em 1794 publicou um estudo revelando que tinha dificuldade para distinguir cer-
tas cores.
O daltonismo é um defeito que faz 
com que algum dos 3 tipos de cones, 
que são os receptores das cores exis-
tentes na retina, não funcione corre-
tamente. A dificuldade de percepção 
de cores pode ocorrer pela falta de um 
ou mais tipos de cones ou pela menor 
produção de alguns pigmentos. 
Existem três tipos principais de 
daltonismo:
• Protanopia: É o tipo mais comum 
e é caracterizado, principalmente, 
pela diminuição ou ausência total 
do pigmento vermelho. No lugar 
dele, o indivíduo pode enxergar 
tons de marrom, verde ou cinza, 
mas, em geral, varia de acordo com 
a quantidade de pigmentos que o 
objeto possui. 
• Deuteranopia: A pessoa não é ca-
paz de distinguir a cor verde. Mas, 
da mesma forma que ocorre com 
a protanopia, os tons vistos geral-
mente se aproximam do marrom.
• Tritanopia: É o tipo mais raro, ca-
racterizado pela dificuldade na dis-
tinção e reconhecimento das cores 
azul e amarelo. Uma pessoa com 
este tipo de visão não perde total-
mente a noção do azul, o enxer-
ga em tonalidades diferentes. Já o 
amarelo vira um rosa claro. Pesso-
as com tritanopia não enxergam a 
cor laranja.
SAIBA MAIS! 
O diagnóstico para daltonismo deve ser feito a partir de duas abordagens distintas, mas que, 
unidas, garantem um diagnóstico mais rápido e preciso – questionamento rápido envolvendo 
o histórico clínico e familiar do paciente aliado a exames simples a partir de figuras coloridas.
40BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
Não há ainda tratamento para o dal-
tonismo, nenhuma ferramenta que 
seja capaz de alterar o aparecimentoou o curso dessa deficiência. É possí-
vel que no futuro, com a ajuda da en-
genharia genética, seja possível ma-
nipular os genes de forma a alterar a 
situação. Enquanto isso não acontece, 
um daltônico pode viver normalmen-
te, desde que tenha conhecimento 
das limitações de sua visão, como é 
o caso da distinção de cores do sinal 
de trânsito. 
Herança recessiva 
ligada ao sexo DALTONISMO Não há tratamento
Tipos
Defeito de 
visão de cores
Causado por:
Ausência de um ou 
mais tipo de cone
Menor produção de algum 
dos pigmentos visuais
Protanopia Deuteranopia Tritanopia
Redução ou ausência do 
pigmento vermelho
Tipo mais comum
Dificuldade no 
reconhecimento das 
cores azul e amarelo
Tipo mais raro
Incapacidade de 
distinguir a cor verde
41BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
8. CATARATA
Todos os meios transparentes do 
olho podem sofrer opacificação, mas 
essa alteração é mais comum no cris-
talino e na córnea. A opacificação do 
cristalino caracteriza uma patologia 
muito frequente, conhecido como ca-
tarata. As cataratas desenvolvem-se 
com a idade, seja por desnaturação 
das proteínas que formam o crista-
lino, seja por deposição do cálcio no 
interior dessa lente. Em ambas as si-
tuações, a passagem de luz através 
do cristalino está diminuída, impedin-
do, assim, a visão dos objetos. Algu-
mas doenças (ex.: Diabetes mellitus) 
e a exposição às radiações ionizantes 
aumentam a chance para o desenvol-
vimento da catarata. 
Geralmente a catarata acomete indi-
víduos acima de 50 anos. Entretanto 
nos três primeiros meses de gestação 
se a mãe contrair rubéola ou toxo-
plasmose, a criança pode nascer com 
catarata. O único tratamento para ca-
tarata é cirúrgico que tem o objetivo 
de substituir o cristalino danificado 
por uma lente artificial que recuperará 
a função perdida. 
42BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
AMETROPIAS DESORDENS DA VISÃO CATARATA
EMETROPIA
DALTONISMO
Estado refrativo 
normal do olho
Características
Sem acomodação, o ponto 
distante está no infinito
A imagem é 
focalizada na retina
Com acomodação, o ponto 
próximo está a 25 cm
A imagem não é deformada
Córnea ou 
cristalino irregular
Formação de 
imagens borradas
Opacificação do 
cristalino
Tratamento cirúrgico
Por desnaturação 
das proteínas
Por deposição de cálcio
Defeito de 
visão de cores
Herança recessiva 
ligada ao sexo
Tipos
Protanopia
Tritanopia
Deuteranopia
“Vista cansada”
PRESBIOPIA
Perda da elasticidade 
do cristalino
Normalmente começa 
aos 40 anos
Correção
Lentes 
convergentes bifocais
Lentes cilíndricas
Dificuldade para enxergar 
objetos distantes
A imagem é formada 
antes da retina
Mais prevalente no mundo
Lentes divergentes
Globo ocular 
muito comprido
Curvatura exagerada 
da córnea
Miopia
Globo ocular curto
Redução do índice de 
refração do olho
Hipermetropia fisiológica
Lentes convergentes
Dificuldade para enxergar 
objetos próximos
Hipermetropia
Astigmatismo
43BIOFÍSICA DA VISÃO E DESORDENS DA VISÃO
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