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aula 10 biofísica da visão

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Unidade III 
 Biofísica da Visão 
Centro Universitário Franciscano 
Curso de Fisioterapia 
Biofísica 
Prof: Valnir de Paula 
valnirp@terra.com.br 
Roteiro 
Fundamentos Físicos 
Biofísica da Visão Normal 
Processos Patológicos da Visão 
2 
Onda Eletromagnética 
 Uma carga elétrica cria à sua volta um campo elétrico. Se 
esta carga for acelerada, haverá uma variação do campo 
elétrico no tempo, que irá induzir um campo magnético. 
 
 Estes campos são perpendiculares entre si e constituem 
uma onda eletromagnética. 
 
 A direção de propagação da onda é perpendicular às 
direções de vibração dos campos que a constituem. 
 
 Uma onda eletromagnética propaga-se no vácuo à 
velocidade constante de 300.000 km/s. 
3 
Onda Eletromagnética 
A sua frequência é inversamente proporcional ao comprimento 
da onda, de acordo com a equação: 

v
f 
Onde f é a frequência, v é a 
velocidade e λ é o comprimento 
da onda 
4 
 Tomando o espectro de ondas eletromagnéticas, todas as 
ondas que são visíveis, possuem uma faixa de freqüências que 
se estende de 4,5.1014 Hz , a 7,5.1014 Hz . 
 
 Esta faixa possui as sete cores fundamentais que podemos 
relacioná-las em ordem de freqüência crescente, como: 
vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. 
 
Espectro Eletromagnético 
5 
 
 Todas as radiações que apresentam uma freqüência menor 
que 4,5. 1014Hz (cor vermelha), não são capazes de 
estimular nossos olhos, tornando-se assim invisíveis, como 
por exemplo, as ondas de calor, de microondas, telefonia, TV 
e rádio (todas ondas infra-vermelhas). 
 
 
 Já todas as radiações que apresentam uma freqüência maior 
que 7,5.1014Hz (cor violeta), também são invisíveis, como 
por exemplo, o ultravioleta, os raios –X, e os raios γ. 
Espectro Eletromagnético 
6 
Quando a luz se propaga de um meio a outro, dizemos que 
esta se refratou. Ao se refratar, o feixe de luz muda sua 
direção. Na figura abaixo a luz se refratou do meio 1 para o 
meio 2. O meio 2 é mais refringente que o meio 1, pois possui 
maior índice de refração, sendo que a velocidade é menor e o 
comprimento de onda é maior neste meio. 
Refração da Luz 
7 
Exemplo do efeito de refração 
 
Índice de refração (n) é uma relação entre a velocidade da luz 
no vácuo e a velocidade da luz em um determinado meio. 
A relação pode ser descrita pela fórmula: 
 
 
 
 
 
Onde: c é a velocidade da luz no vácuo (c = 3 x 108 m/s) e v é 
a velocidade da luz no meio; 
 
A velocidade da luz nos meios materiais é sempre menor que c. 
Logo, sempre teremos n > 1. 
 
v
c
n 
Índice de Refração 
8 
É a relação de dependência do índice de refração com o 
comprimento de onda da luz. É a dispersão que faz com que a 
luz branca incidindo sobre um prisma de vidro seja refratada, 
separando as várias cores desde o vermelho ( maior λ ) até o 
violeta ( menor λ ). 
Dispersão da Luz 
9 
10 
O arco-íris é um fenômeno óptico que se forma em razão da 
separação das cores que formam a luz solar. Ele pode ser 
observado sempre que existirem gotículas de água suspensas 
na atmosfera e a luz solar estiver brilhando acima do 
observador em baixa altitude ou ângulo, ou seja, ele pode 
acontecer durante ou após uma chuva. Esse acontecimento 
ocorre em razão da dispersão da luz. 
O Arco Íris 
11 
O Disco de Newton 
 A recomposição da luz branca (soma das cores) pode ser 
obtida através um aparelho que é chamado disco de Newton. 
 
 Este disco, contendo as mesmas cores que compõem o 
espectro de luz branca, adquire uma cor uniformemente 
branca quando girado velozmente 
Disco com 
as cores 
Mesmo disco em 
 alta rotação 
A difração da luz é observada quando 
um feixe de luz atravessa uma 
abertura estreita e ilumina uma área 
maior do que a própria abertura. 
 
A luz chega a lugares onde deveria 
ser sombra, mostrando que a onda 
contorna o obstáculo. 
Difração da Luz 
12 
Polarização da Luz 
Em geral, temos uma onda luminosa com campos elétricos e 
magnéticos apontando em todas as direções, sempre 
perpendiculares à direção de propagação. 
 
Com o uso de filtros é possível “selecionar” as direções que nos 
interessam, permitindo obter luz polarizada, ou seja, luz com 
vibrações eletromagnéticas numa única direção. 
 
Uma das aplicações da polarização da luz ocorre nas lentes dos 
óculos de sombra. 
13 
14 
Há uma estreita correlação entre configuração molecular, 
atividade óptica e estrutura cristalina. 
Polarização da Luz 
Cores observadas após a luz branca polarizada atravessar 
solução de sacarose, vistas pelo topo do arranjo experimental. 
Em cada caso, o polarizador superior foi girado segundo certo 
ângulo. 
São materiais transparentes, limitados por duas faces, sendo 
uma curva e a outra plana ou curva. 
 
Quando atravessadas por um conjunto paralelo de raios de luz, 
fazem com que ocorra convergência ou divergência dos 
mesmos. 
Lentes 
15 
As lentes convergentes são aquelas que, ao serem 
atravessadas por raios de luz, tendem a aproximá-los. 
 
As lentes divergentes tendem a afastá-los. 
 
Quando uma lente é atravessada por um feixe de raios paralelos, esses 
raios se concentram em um único ponto, chamado foco ( f ). 
Lentes 
16 
 Quanto menor o foco, maior a capacidade da lente de 
desviar os feixes de luz. A isso chamamos Vergência definida 
por: 
V = 1/f 
 
 Onde V é a Vergência e f é a distância do vértice da lente 
até o foco. A Unidade de medida S.I. da Vergência é a 
dioptria (di) e a do foco é o metro (m). 
 
 No olho humano existem três meios que funcionam como 
lentes: a córnea, do tipo côncavo-convexa (convergente); o 
humor aquoso do tipo convexo-côncava, (divergente) e o 
cristalino do tipo biconvexa (convergente). 
 
 Ou seja, temos duas lentes convergentes e uma divergente, 
constituindo um sistema de efeito global fortemente 
convergente. 
Lentes 
17 
18 
 O funcionamento da Câmara Escura da máquina fotográfica 
é bastante semelhante ao do olho humano. 
 
 Cada um dos pontos do objeto colocado diante da lupa de 
uma câmara escura envia luz em trajetórias retilíneas. Os 
raios de luz que atravessam o orifício (obturador), passam 
pela lente e se propagam até ao fundo da caixa formam a 
imagem invertida do objeto. 
A Câmera fotográfica (Câmara escura) 
Câmera 
fotográfica 
Obturador 
A luz atravessa a córnea, segue através do cristalino (lente 
convergente), onde sofre refração e atinge a retina, que é rica 
em células fotorreceptoras (cones e bastonetes) local onde 
ocorrem as conversões químicas que sensibilizam a retina 
efetivando a fototransdução. 
 
A retina funciona 
como um conjunto de 
células fotoelétricas, 
que recebem a 
energia luminosa e a 
transformam na 
energia elétrica 
(potenciais de ação). 
19 
A formação da imagem no olho 
20 
O olho humano é um órgão extremamente complexo; atua 
como uma câmera, coletando, focando luz e convertendo a luz 
em um sinal elétrico traduzido em imagens pelo cérebro. Mas, 
em vez de um filme fotográfico, o que existe aqui é uma retina 
altamente especializada que detecta e processa os sinais 
usando dezenas de tipos de neurônios. 
Anatomia do Olho 
Cristalino: Parte do frontal do olho que funciona como uma lente 
convergente, do tipo biconvexa 
 
Pupila: comporta-se como um obturador, controlando a quantidade de 
luz que penetra no olho. 
Retina: é a parte sensível 
à luz, onde são projetadas 
as imagens formadas pelo 
cristalino, e enviadas ao 
cérebro. 
 
Músculos ciliares: 
distendem 
convenientemente o 
cristalino, alterando a 
distância focal. 
Anatomiado Olho 
21 
Movimento da pupila 
 Dependendo da intensidade da luz incidente no olho, a 
pupila regula seu diâmetro. 
 
 O músculo esfíncter da pupila diminui o diâmetro, 
enquanto que o músculo dilatador da pupila o aumenta, de 
acordo com o estímulo luminoso. 
22 
Fototransdução 
 A retina contém 3 camadas de neurônios: 1 camada de 
células fotorreceptoras (cones e bastonetes), 1 camada de 
células bipolares e 1 camada de células ganglionares. 
 
 Os cones são as células especializadas na identificação das 
cores. 
 
 A camada fotorreceptora é que produz os potenciais 
geradores de sinal. Após passar essa camada, a informação 
é conduzida às células bipolares e depois às células 
ganglionares. 
 
 O axônios das células ganglionares unem-se para formar o 
nervo óptico. 
 
 O nervo óptico transmite os impulsos visuais ao córtex 
cerebral do lobo occipital do cérebro, que interpretará a 
sensação visual. 
23 
Foto 
transdução 
24 
 
Devido ao cruzamento no 
quiasma óptico, o lado direito 
do córtex interpreta as 
sensações visuais do lado 
esquerdo de um objeto e o 
lado esquerdo interpreta as 
sensações do lado direito do 
objeto. 
Centro da Visão no Cérebro 
25 
Formação da Imagem 
A formação da imagem na retina requer 4 processos básicos: 
1) Refração dos raios de luz; 
2) Acomodação (aumento da curvatura) da lente (cristalino); 
3) Constrição da pupila 
4) Convergência dos olhos 
26 
Formação da Imagem 
Quanto maior a curva da lente, mais os raios desviam, uns em 
direção aos outros. Para ajustar o foco de visão de um objeto 
próximo ou distante, o cristalino pode alterar o ponto de foco, 
variando a sua curvatura. Essa variação da curvatura da lente 
do olho é chamada de acomodação. 
27 
Hipermetropia 
 É uma patologia em que o eixo ocular é mais curto que o 
normal. Em conseqüência, o olho hipermétrope tem 
dificuldade em ver objetos próximos. 
 Um objeto colocado a pequena distância tem sua imagem 
formada depois da retina. Pode-se corrigir a hipermetropia 
com uma lente convergente. 
28 
Neste caso, a imagem recai antes da retina. Em conseqüência, 
o olho míope tem dificuldade em ver objetos a grande distância. 
 
Pode-se corrigir miopia com uma lente divergente ou 
cirurgicamente, com a utilização de raio laser para adequar a 
curvatura da córnea. 
Miopia 
29 
 O astigmatismo ocorre devido as imperfeições de curvatura 
da córnea, ou, mais raramente, do cristalino. 
 
 A correção é feita com lentes cilíndricas, que apresentam 
convergência maior numa direção que em outra. 
Astigmatismo 
30 
 A presbiopia ou “vista cansada” ocorre devido à perda de 
flexibilidade dos músculos ciliares ou ao aumento da rigidez 
do cristalino, o que reduz o poder de acomodação. 
 A correção desta patologia é feita usando lentes bifocais. 
Presbiopia 
31 
 É uma patologia visual cuja pessoa pode ter ausência ou 
redução na sensibilidade de um, dois ou dos três tipos de 
cones. 
 
 O caso mais comum de daltonismo é em virtude do cone 
sensível ao vermelho, onde um objeto vermelho é visto como 
sendo preto. 
 
 Em casos menos comuns pode haver problemas com os cones 
sensíveis ao verde ou ao azul. 
Daltonismo 
Teste visual para detecção 
 de daltonismo 
Visão de um semáforo 
para um daltônico, que 
não percebe a cor 
vermelha 
32 
33 
 Os olhos se movem ao tentarmos fixar insistentemente 
sobre um objeto. É por isso que determinadas formas de 
disposição de linhas dão impressão de movimento. 
 
 As imagens persistentes acabam cedendo lugar às novas 
imagens formadas pelos movimentos involuntários do 
olho, dando a sensação de movimento. 
Sensação de Movimento 
34 
Sensação de Movimento 
Referências 
35 
GARCIA, Eduardo Antônio Conde.Biofísica. São Paulo. Sarvier, 2007.387p. 
 
OKUNO, E., CALDAS, I. L., CHOW, C. Física para ciências biológicas e 
biomédicas. São Paulo: Harbra, 1982. 
 
HANSEN, J. T., KOEPPEN, B. M. Atlas de Fisiologia Humana de Netter. 
 
TORTORA, G. J. Corpo Humano, Fundamentos de Anatomia e Fisiologia. 
4ª Edição. Editora Artmed. Porto Alegre. 2000

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