El Ojo





El comportamiento óptico del ojo es parecido al de una cámara. Las partes esenciales del ojo humano, considerados como un sistema óptico, se muestran en la figura 51. EL ojo es casi esférico y tiene un diámetro de aproximadamente 2,5 cm. La parte frontal está un poco más curvada y está cubierta por una membrana dura y transparente conocida como córnea. La región que está detrás de la córnea contiene un líquido llamado humor acuoso. A continuación viene la lente cristalina, o cristalino, una cápsula que contiene una gelatina fibrosa, dura en el centro, que se va suavizando progresivamente hacia las porciones exteriores. El cristalino se mantiene en su lugar mediante ligamentos que lo unen al músculo ciliar que lo rodea. Detrás de la lente, el ojo está lleno de una gelatina acuosa conocida como humor vítreo. El índice de refracción del humor acuoso y del humor vítreo es de aproximadamente 1,336 casi igual al del agua. El cristalino aunque no es homogéneo, tiene un índice de refracción de 1,437. No es muy distinto del índice de los humores acuoso y vítreo; la mayor parte de la refracción de la luz que penetra en el ojo ocurre en la superficie exterior de la córnea.

 

figura 51

 

La refracción en la córnea y en la superficie de la lente produce una imagen real del objeto que se está observando. La imagen se forma en la retina, sensible a la luz, que reviste la superficie interna del ojo. La retina juega el mismo papel que la película en la cámara. Los bastoncillos y los conos de la retina actúan como un ordenamiento de fotoceldas en miniatura; captan la imagen y la transmiten por el nervio óptico al cerebro. La visión es más aguda en una región central conocida como fóvea central, que tiene un diámetro de 0,25 mm.

Enfrente de la lente está el iris. Contiene una abertura de diámetro variable conocida como pupila, que se abre y se cierra para adaptarse a la intensidad cambiante de la luz. Los receptores de la retina también poseen mecanismos de adaptación a la intensidad.

Para que un objeto se vea nítidamente, la imagen debe formarse exactamente en la posición de la retina. El ojo se ajusta a diferentes distancias objeto s cambiando la longitud focal f de su lente; la distancia del cristalino a la retina correspondiente a s', no cambia. (Compare esto con el enfoque de una cámara, en la cual la longitud focal está fija y la distancia de la lente a la película cambia.) Para el ojo normal, un objeto en el infinito se enfoca nítidamente cuando el músculo ciliar está relajado. Para permitir una formación nítida de los objetos más cercanos en la retina, aumenta la tensión en el músculo ciliar que rodea al cristalino, el músculo se contrae, la lente se dobla y disminuye el radio de curvatura de su superficies; esto disminuye la longitud focal. A este proceso se le conoce como acomodación.

Los extremos del intervalo sobre el cual es posible una visión nítida se conocen como punto lejano y punto cercano del ojo. El punto lejano del ojo está en el infinito. La posición del punto cercano depende de la cantidad en la cual el músculo ciliar puede aumentar la curvatura del cristalino. El intervalo de acomodación disminuye gradualmente con la edad, debido a que la lente crece con el tiempo (tiene aproximadamente un tamaño 50% mayor a la edad de 60 que a la edad de 20) y el músculo ciliar es menos capaz de distorsionar una lente mayor. Por esta razón, el punto cercano gradualmente retrocede a medida que uno va creciendo. Este retroceso del punto cercano se conoce como presbicia. En la tabla 1 se muestra la posición aproximada del punto cercano para una persona media a diferentes edades. Por ejemplo, una persona media de 50 años de edad no puede enfocar un objeto que está a menos de 40 cm.

 

tabla 1

 

Varios defectos comunes de la visión son el resultado de distancias incorrectas en el ojo. Un ojo normal forma en la retina una imagen de un objeto situado en el infinito cuando el ojo se encuentra relajado (figura 52). En el ojo miope (vista cercana), el globo del ojo es demasiado largo desde la parte frontal a la posterior en comparación con el radio de curvatura de la córnea (o la córnea está demasiado curvada) y los rayos provenientes de un objeto en el infinito se enfocan enfrente de la retina (figura 53). El objeto más distante para el cual se puede formar una imagen en la retina está más cerca que el infinito. En un ojo hipermétrope (vista lejana), el globo del ojo es demasiado corto o la córnea no tiene demasiada curvatura, y la imagen de un objeto infinitamente lejano se forma detrás de la retina (figura 54). El ojo miope produce demasiada convergencia en un haz de rayos paralelos para que la imagen se forme en la retina; el ojo hipermétrope no proporciona la convergencia suficiente.

 

figura 52

 

figura 53

 

figura 54

 

El astigmatismo se refiere a un defecto en el cual la superficie de la córnea no es esférica, sino que está más curvada en un plano que en otro; como resultado, las líneas horizontales pueden verse en un plano diferente que las líneas verticales (figura 55). El astigmatismo puede volver imposible, por ejemplo, enfocar claramente las barras horizontales y verticales de una ventana al mismo tiempo.

 

figura 55

 

Todos estos defectos pueden superarse usando lentes correctoras (gafas o lentes de contacto). El punto cercano de un ojo presbiópico o de uno hipermétrope está más lejos del ojo que lo normal. Para ver claramente un objeto a una distancia de lectura normal (a menudo tomada como 25 cm), necesitamos una lente que forma una imagen virtual del objeto en el punto cercano o más allá de éste. Esto se logra con una lente convergente como se muestra en las figuras 56 y 57. De hecho, la lente desplaza el objeto más allá del ojo hasta un punto donde se puede formar una imagen nítida en la retina. De manera parecida, la corrección de un ojo miope implica el uso de una lente divergente para mover la imagen más cerca del ojo que el objeto real, como se muestra en las figuras 58 y 59.

 

figura 56

 

figura 57

 

figura 58

 

figura 59

 

El astigmatismo se corrige usando una lente con superficie cilíndrica. Por ejemplo, suponga que la curvatura en la córnea en un plano horizontal es correcta para enfocar un rayo que viene desde el infinito en la retina, pero la curvatura en el plano vertical es demasiado grande para formar una imagen nítida en la retina. Cuando se coloca una lente cilíndrica frente al ojo con su eje de manera horizontal, los rayos que se desplazan en un plano horizontal no se ven afectados, pero la divergencia adicional de los rayos que penetran en el plano vertical ocasiona que su imagen se forme nítidamente en la retina, como se muestra en la figura 60.

 

figura 60

 

Las lentes para corregir la vista por lo general se describen en términos de la potencia, definida como recíproco de la longitud focal expresada en metros. La unidad de potencia es la dioptría. Por tanto, una lente con f = 0,50m tiene una potencia de 2,0 dioptrías, f = -0,25m corresponde a -4,0 dioptrías, etc. Las cifras que aparecen en una receta para gafas por lo general se refieren a la potencia de las lentes en dioptrías. Cuando la corrección implica astigmatismo y miopía o hipermetropía, se tienen tres cifras: una para la potencia esférica, una para la potencia cilíndrica y una para el ángulo que describe la orientación del eje del cilindro.