Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
BIOFÍSICA DA VISÃO A Biofísica da Visão trata do funcionamento do olho humano, que é um orgão sensor fotoreceptor que percebe a luz, cores, formas, movimentos e espaço. * óptica geométrica (lentes) * funcionamento *ametropias LENTES DELGADAS convergentes (convexa) divergentes (concava) C = 1/f mais grossa a lente convergente, menor a distância focal, mais convergente. LENTES DELGADAS convergentes divergentes 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. São a córnea e o cristalino que agem como lente convexa projetando uma imagem real e invertida na retina. O centro dessa imagem é projetado na fóvea que é a região mais sensível da retina. córnea por 2/3 e cristalino 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). OLHO HUMANO 42,24 D 22,1 D Olho -> 64,34 D 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 a distância das lentes até a retina. OLHO HUMANO Mas, mudando a posição do objeto se muda a posição da imagem! Como essa distância (lentes até a retina) não muda, a única maneira de isso acontecer (formar a imagem sempre nada 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. OLHO HUMANO Quando os músculos contraem, o cristalino se torna mais grosso e assim se torna uma lente mais convergente trazendo o foco para mais perto. 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 vê- se objetos mais distantes e contraído (mais convexo) vê-se objetos próximos. OLHO HUMANO 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 outras fatores atuam então há uma distância máxima. Com a distância focal diminuída, a imagem do objeto 2 também tem sua imagem formada corretamente na retina. 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 cristalino que não são vascularizados. OLHO HUMANO Após o humor aquoso vem a íris que tem coloração e que é um diafragma composto por músculos que ao se contraírem e distenderam, 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 fecha a pupila e quando tem pouca luz a íris 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). OLHO HUMANO Após a íris temos o cristalino que é responsável por o 1/3 restante da convergência da luz e formação da imagem na retina e que já foi discutido acima. Após o cristalino temos o humor vítreo que consiste de uma substância clara e gelatinosa que mantém os raios luminosos no seu curso. OLHO HUMANO Após a humor vítreo temos a retina que tem uma espessura de 0.5 mm. Ela cobre quase toda a superfície interna do olho, é altamente vascuralizada e contém uma rede de nervos. A retina é a parte do olho que é sensível a luz e que tem células que convertem o sinal luminoso em sinal elétrico que são enviados e processados pelo cérebro. OLHO HUMANO Um fóton com energia suficiente causa uma reação fótoquímica nas células sendo o estímulo para a geração do potencial de ação que vai levar a informação. Um fóton infravermelho 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 a retina, por isso a nossa visão está restrita a comprimentos de onda entre 400 – 800 nm. Na retina há dois tipos de células, os cones e os bastonetes. 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 bastonestes se encontram por toda a retina, menos na fóvea. OLHO HUMANO Acredita-se que os cones são de 3 tipos classificados de acordo com sua sensibilidade às cores primárias: azul, vermelho ou verde. As cores intermediárias são interpretadas pelo cérebro de acordo com a combinação de respostas dos vários tipos de cones. Na retina também está o nervo óptico e por causa disso esse é um ponto cego da retina e do olho. Experimentam também mostram que as células não só respondem a intensidades de luz que elas recebem, mas fazem comparação. OLHO HUMANO 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). OLHO HUMANO Daltonismo: se não exister cones sensíveis há uma determinada cor ocorre o daltonismo. DEFEITOS VISUAIS OU AMETROPIAS 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 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. DEFEITOS VISUAIS OU AMETROPIAS Miopia: A pessoa é capaz de ver objetos que estão perto, mas não objetos que estão longe. A imagem de objetos se forma antes da retina por causa da geometria do olho da pessoa que é mais alongada e aumenta a distância entre o cristalino e a retina. Para objetos que estão perto o cristalino consegue corrigir essa disfunção, mas não para objetos que estão longe. Assim para corrigir a miopia usa-se lentes divergentes que divergem um pouco os raios luminosos que vem 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 de forma depois da retina pois o olho é mais comprimido e a distância entre o cristalino e a retina fica diminuída. Para objetos que estão longe o cristalino consegue acomodar a imagemna retina, mas não consegue para os que estão perto. Para acomodar os que estão perto teria que contrair ainda mais o cristalino. Assim para corrigir a hipermetropia usa-se lentes convergentes que trazem a imagem para a retina. DEFEITOS VISUAIS OU AMETROPIAS Miopia Hipermetropia DEFEITOS VISUAIS OU AMETROPIAS Miopia Hipermetropia Astigmatismo DIFRAÇÃO Difração é o espalhamento da luz que acontece quando a luz passa por objetos ou aberturas bem pequenas. Após a luz ser espalhada pelo objeto tem-se uma padrão de difração que consiste em máximos e mínimos de intensidade. senθ = 1.22 (λ/d) θ ∼ (λ/d) abertura / objeto circular -> DIFRAÇÃO E RESOLUÇÃO θ = R/f -> R = θ f = (λ/d) f DIFRAÇÃO E RESOLUÇÃO θ = R/f -> R = θ f = (λ/d) f λ = 550 nm d = 3 mm Θ = 0,00018 radianos R ~4 um 25/2=Y/3,7 – Y = 50 um 100 um Resolução – região e célula 1. “Physics, with health science applications” de Paul Peter Urone. 2. “Física para ciências biológicas e biomédicas” de Emico Okuno. 3. “Biofísica” de Eduardo Garcia. BIBLIOGRAFIA
Compartilhar