Biofísica da Visão

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Biofísica da Visão 
A Biofísica da Visão trata do funcionamento do olho humano, que é um órgão sensor fotoreceptor que 
percebe a luz, cores, formas, movimentos e espaço. 
Lentes delgadas: 
 
Quanto mais grossa a lente convergente, menor a distância focal e maior o poder de convergência. 
Lente convexa: fina na extremidade e grossa no centro. 
Lente côncava: grossa na extremidade e fina no centro. 
Lente convergente: converge os raios de luz para o foco. 
Lente divergente: diverge os raios de luz vindos do foco. 
Olho humano: 
Os componentes principais do olho humano são pela ordem do caminho da luz: córnea, humor aquoso, 
íris, cristalino, humor vítreo e retina. 
 
O olho é basicamente um sistema de lentes convexas que projeta a imagem na retina. O olho tem 
duas lentes: a córnea e o cristalino, que são lentes convergentes. 
Córnea e cristalino: 
São a córnea e o cristalino que agem como lente convexa projetando uma imagem na retina. O 
centro dessa imagem é projetado na fóvea que é a região mais sensível da retina. 
 
Córnea é responsável por 2/3 da convergência e o cristalino é responsável por 1/3. 
Os raios luminosos incidentes na córnea são refratados devido à sua curvatura e à diferença de índice 
de refração em relação ao ar (1.37 – 1.00). Quanto maior a diferença de índices de refração, mais 
efetivo é o desvio dos raios. 
 
 
Olho -> 64,34 D 
Não enxergamos bem debaixo d’água, porque o índice de refração da água é 1,33, muito próximo do 
da córnea. Ao fazer o cálculo de convergência da córnea quando o meio é a água, percebe-se que a 
córnea perde sua convergência. Com isso, só teremos a convergência do cristalino, e então a imagem 
não formará na retina. 
 
P12-P23 = 0 
Cristalino: 
Para vermos claramente um objeto, a imagem deve necessariamente se formar na retina. 
Em termos de óptica geométrica, isso quer dizer que a distância da imagem (independentemente da 
posição do objeto e sua distância até a lente) deve ser sempre igual à distância das lentes até a retina. 
 
A distância que a imagem é formada da lente depende da posição do objeto: quanto mais próximo da 
lente, mais distante a imagem será formada. 
ISSO ACIMA NÃO SE APLICA AO NOSSO OLHO!!! 
Como essa distância (lentes até a retina) não muda, a única maneira de isso acontecer (formar a 
imagem sempre na retina) é se uma das lentes do olho tiver um foco variável para acomodar na 
retina as imagens desses objetos (que estão a diferentes distâncias da lente). 
Chamamos esse processo de acomodação. 
Isso só é possível por causa do cristalino. Músculos ligados ao cristalino podem alterar a forma do 
mesmo, tornando-o mais ou menos convexo e assim mudando a sua capacidade de convergência. 
 
 
Quando o objeto está perto do olho, o cristalino se torna mais convergente. Quando o objeto está 
distante do olho, o cristalino se torna menos convergente. Essas mudanças possibilitam a acomodação 
da imagem na retina. 
Quando os músculos contraem, o cristalino se torna mais grosso e assim se torna uma lente mais 
convergente trazendo o foco para mais perto. 
Com a distância focal diminuída, a imagem do objeto 2 também tem sua imagem formada 
corretamente na retina. 
Como uma lente mais grossa é mais convergente e distância focal menor, quando os objetos estão 
próximos do nosso olho, os músculos ligados ao olho se contraem tornando o cristalino mais grosso. 
Quando o olho está relaxado se vê objetos mais distantes, e quando está contraído (mais convexo) vê-
se objetos próximos. 
É claro, há um limite para a acomodação. A distância mínima = 25 cm para olhos normais. A 
princípio com relação ao cristalino não existe distância máxima, mas outros fatores atuam então há 
uma distância máxima. 
 
O mínimo poder de acomodação do nosso cristalino vai ser 4 D. 
 
O poder de acomodação diminui conforme a idade. Quando ele é maior que 4 D, é possível observar 
bem objetos que estão numa distância menor que 25 cm. 
Humor aquoso: 
Logo após a córnea há o humor aquoso que é um fluido incolor que é responsável pela manutenção da 
pressão ocular de 15 mmHg pois é produzido e eliminado (pelo canal de Schlemm) continuamente. 
O humor aquoso também fornece nutrientes para a córnea e para o cristalino, que não são 
vascularizados. 
Íris: 
Após o humor aquoso vem a íris, que tem coloração e que é um diafragma composto por músculos 
que, ao se contraírem e distenderem, diminuem e aumentam o tamanho da abertura do olho por onde 
entra a luz, a pupila. O diâmetro da pupila pode variar de 1.5 mm até 8 mm. 
Quando tem muita luz a íris diminui de tamanho e fecha a pupila e quando tem pouca luz a íris 
aumenta de tamanho e abre a pupila. A íris responde mais rapidamente a variações de luz quando 
saímos de um ambiente escuro para claro (demora 5 s para fechar) do que quando saímos de um 
ambiente luminoso para um escuro (demora 300 s para se dilatar). 
 
Humor vítreo: 
Após o cristalino, temos o humor vítreo que consiste de uma substância clara e gelatinosa que mantém 
os raios luminosos no seu curso. 
Retina: 
Após o humor vítreo, temos a retina, que tem uma espessura de 0.5 mm. Ela cobre quase toda a 
superfície interna do olho, é altamente vascularizada e contém uma rede de nervos. 
A retina é a parte do olho que é sensível à luz e que tem células que convertem o sinal luminoso em 
sinal elétrico, que são enviados e processados pelo cérebro. 
A parte mais sensível da retina é a fóvea. 
Um fóton com energia suficiente causa uma reação fotoquímica nas células, sendo o estímulo para a 
geração do potencial de ação que vai levar a informação. 
Um fóton infravermelho chega à retina, mas não tem energia suficiente para disparar o potencial de 
ação e um fóton de ultravioleta apesar de ter energia suficiente é absorvido e não chega à retina, por 
isso a nossa visão está restrita a comprimentos de onda entre 400 – 800 nm. 
 
As células fotossensíveis da retina são os cones e os bastonetes. Há 3 tipos de cones: os azuis, os 
verdes e os vermelhos. As cores intermediárias são interpretadas pelo cérebro de acordo com a 
combinação de respostas dos vários tipos de cones. 
 
A absorção também influencia para enxergamos do violeta até o início do infravermelho. 
Os cones -> cores e os bastonetes -> luminosidade (visão no escuro). 
Há muito mais bastonetes que cones no olho humano, uma relação de 20 vezes mais bastonetes que 
cones (há cerca de 120 milhões de bastonetes). Os cones se concentram na fóvea. Os bastonetes se 
encontram por toda a retina, menos na fóvea. 
Na retina também está o nervo óptico e, por causa disso, esse é um ponto cego da retina e do olho. 
Experimentos também mostram que as células não só respondem a intensidades de luz que elas 
recebem, mas fazem comparação. 
Os dois olhos em conjunto e sua disposição na cabeça dá a visão tridimensional. Tem uma visão 
angular muito grande (horizontal 90o e vertical 50o para cima e 65o para baixo). 
Defeitos visuais ou ametropias: 
Daltonismo: se não existir cones sensíveis a uma determinada cor ocorre o daltonismo. 
Presbiopia: Com a idade, altera-se a capacidade de acomodação do cristalino e a pessoa tem 
dificuldade de enxergar de perto. Pode acontecer com qualquer pessoa, mesmo em pessoas que já tem 
miopia. A correção é feita por lente bifocal, a parte de baixo é mais convergente que a de cima. 
Astigmatismo: A córnea ou o cristalino não é simétrico e a imagem é distorcida. A correção é feita 
com lentes cilíndricas. 
Catarata: Ocorre quando o cristalino é opaco. Acontece com a idade. Pode ser causado pela luz 
ultravioleta e nuclear. A solução é remover e o paciente tem que usar lentes bifocais, pois perde a 
capacidade de acomodação. 
Glaucoma: A pressão alta no olho leva a uma dificuldade de irrigação da retina e pode levar a 
cegueira. 
Miopia: A pessoa é capaz de ver objetos que estão pertos, mas não objetos que estão longe. A 
imagem de objetos se forma antes da retina porcausa da geometria do olho. Para objetos que estão 
pertos, o cristalino consegue corrigir essa disfunção, mas não para objetos que estão longe. Assim, 
para corrigir a miopia usam-se lentes divergentes que divergem um pouco os raios luminosos que vêm 
do objeto e levam a imagem a se formar corretamente na retina. 
 
Hipermetropia: É o contrário da miopia. A pessoa é capaz de ver objetos que estão longe, mas não 
os que estão próximos. A imagem dos objetos se forma depois da retina. Para objetos que estão longe, 
o cristalino consegue acomodar a imagem na retina, mas não consegue para os que estão pertos. Para 
acomodar os que estão pertos, teria que contrair ainda mais o cristalino. Assim, para corrigir a 
hipermetropia usam-se lentes convergentes, que trazem a imagem para a retina.