Mecanismos de la Visión Humana y Fundamentos de la Óptica Instrumental

Fundamentos de la Óptica y el Funcionamiento del Ojo Humano

El Proceso de la Visión: De la Luz al Cerebro

La luz entra por la pupila. En la córnea se produce la primera refracción y esta actúa como una lente convergente. Después, la luz atraviesa el cristalino, que es una estructura elástica y transparente que también actúa como una lente convergente.

Enseguida, los rayos de luz vuelven a refractarse al atravesar el humor vítreo (la sustancia gelatinosa que ocupa la parte interna del globo ocular) para llegar finalmente a la retina. La retina se comporta como una pantalla para los rayos luminosos. Aquí se forma la imagen: real, menor e invertida de lo que observamos.

Finalmente, en la retina se encuentran las células receptoras de la luz (conos y bastones) que transforman los estímulos luminosos en impulsos eléctricos. Estos impulsos viajan por el nervio óptico y llegan hasta distintas zonas del encéfalo, donde son interpretadas, dándonos las sensaciones de color, movimiento y forma de lo que observamos.

Componentes Ópticos Clave del Ojo

• La Córnea

  Es una membrana transparente de curvatura fija. En ella se produce la primera refracción de la luz.

• La Pupila y el Iris

  La pupila es una pequeña abertura que se puede contraer o expandir para regular el paso de la luz. Esto lo hace mediante un grupo de músculos llamados iris. La pupila funciona como el diafragma del ojo.

• El Cristalino

  Tiene la forma de una lente biconvexa, que puede cambiar su curvatura movido por los músculos ciliares que lo sostienen, cambiando su punto focal. De esta forma, el ojo puede enfocar objetos ubicados a diferentes distancias.

• La Retina

  Está compuesta de células fotosensibles:

  • Conos: Sensibles a los colores y responsables de la visión diurna.
  • Bastones: Sensibles a los grises y responsables de la visión nocturna.

  Es una especie de pantalla donde se forma la imagen invertida del objeto. Allí, la imagen se transforma en impulsos eléctricos que viajan al cerebro.

• El Nervio Óptico

  Es el encargado de llevar los impulsos eléctricos a zonas específicas del cerebro, donde son interpretadas como imágenes, en su posición real.

Instrumentos Ópticos Fundamentales

La Lupa

Es el instrumento óptico más sencillo y tiene innumerables aplicaciones; la usan los relojeros para ajustar pequeñas piezas mecánicas; los coleccionistas de estampillas para amplificar los detalles; sirve para observar pequeños insectos, detalles de fibras en la industria textil, etc. Una lupa consiste en una lente convergente, que produce su efecto de amplificación al colocar el objeto entre el foco y la lente.

El Microscopio

La lente de menor distancia focal se llama objetivo. El objeto se coloca más allá del foco de aquella lente, producto de lo cual se formará una imagen invertida y aumentada. La imagen formada por el objetivo servirá de objeto para la segunda lente, llamada ocular, la cual tiene una distancia focal mayor. La lente ocular forma una imagen virtual y aumentada del objeto, que es la que finalmente aprecia el observador.

El Telescopio Refractor

Como el objeto se encuentra muy lejano, los rayos viajan paralelos entre sí, refractándose en la lente objetivo y formando una imagen invertida, muy cerca del foco del lente ocular. La imagen formada sirve de objeto para el lente ocular, el cual amplifica por efecto lupa. Producto de lo anterior, el observador ve una imagen invertida y de mayor tamaño.

Fenómenos Físicos de la Luz

Reflexión Total Interna

Ocurre cuando un rayo de luz, al intentar atravesar un medio de índice de refracción menor al medio en el que se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios, siendo reflejado completamente.

Ángulo Crítico

Es el ángulo mínimo de incidencia en el cual se produce la reflexión interna total.