| Capitolo 9 | Ottica geometrica |
Fisica e... medicina
L’occhio umano e i difetti della vista
L’occhio è uno strumento meraviglioso, sensibile
e versatile, che ci permette di osservare oggetti
lontani come le stelle o vicini come il libro che
abbiamo in mano. Forse il fatto più straordinario
è che l’occhio può svolgere queste funzioni anche
se la sua struttura di base è semplicemente una
sacca d’acqua sferica del diametro di 2,5 cm.
Gli elementi fondamentali di un occhio sono illustrati nella figura. La luce entra nell’occhio attraverso il suo rivestimento esterno trasparente, la
cornea, quindi passa attraverso l’umore acqueo,
il cristallino regolabile e il gelatinoso umore
vitreo, prima di raggiungere la retina, sensibile
alla luce, che è situata nella parete posteriore
dell’occhio. La retina è ricoperta da milioni di piccole strutture, chiamate bastoncelli e coni, che,
quando sono stimolati dalla luce, inviano un
impulso elettrico attraverso il nervo ottico fino al
cervello. L’impulso nervoso è poi analizzato dal
cervello, che interpreta l’immagine capovolta
sulla retina come un oggetto diritto.
Muscolo
ciliare
Cornea
L’occhio produce
un’immagine reale
e capovolta sulla retina.
Retina
Cristallino
Umore
vitreo
Umore
acqueo
Nervo
ottico
Schema dell’occhio e formazione dell’immagine sulla retina
Le proprietà ottiche dell’occhio
La maggior parte della rifrazione necessaria per
produrre un’immagine avviene nella cornea,
appena la luce entra nell’occhio. La differenza tra
gli indici di rifrazione, infatti, è maggiore sulla
superficie di separazione aria-cornea rispetto a
tutte le altre superfici all’interno dell’occhio. L’indice di rifrazione dell’aria è n = 1,00, mentre quello
della cornea è n = 1,38. Quando la luce passa dalla
cornea all’umore acqueo, l’indice di rifrazione
passa da 1,38 a 1,33. Poi, la luce incontra il cristallino (n = 1,40) e quindi l’umore vitreo (n = 1,34).
Il cristallino interviene solo per un quarto della
rifrazione totale prodotta dall’occhio, tuttavia il suo
contributo è determinante. Modificando la forma
del cristallino, attraverso i muscoli ciliari, possiamo variare l’entità della rifrazione prodotta da
esso. In particolare, quando osserviamo un oggetto
lontano, i muscoli ciliari sono rilassati e il cristallino
è relativamente piatto; in questo modo si ha una
piccola rifrazione e la lunghezza focale è al suo
massimo. Quando invece osserviamo un oggetto
vicino, il cristallino deve accorciare la sua distanza
focale e determinare una maggiore rifrazione.
Il cristallino, tuttavia, non può essere modificato
indefinitamente. Esiste un limite per la messa a
fuoco di oggetti vicini, determinato dal cosiddetto
© Pearson Italia
| Capitolo 9 | Ottica geometrica |
punto prossimo: un oggetto che si trovi più vicino
all’occhio del suo punto prossimo appare sfocato,
indipendentemente da quanto ci sforziamo per
metterlo a fuoco. Per un giovane, il punto prossimo
si trova normalmente a circa 25 cm dall’occhio, ma
con il passare degli anni la distanza aumenta: una
persona di 40 anni lo può avere a 40 cm e in tarda
età lo si può trovare anche a qualche metro. L’allontanamento del punto prossimo, dovuto all’età, è
chiamato presbiopia ed è causato dal cristallino,
che diventa meno flessibile.
Esiste un secondo punto caratteristico, il punto
remoto, che individua la più grande distanza
dall’occhio alla quale può trovarsi un oggetto ed
essere ancora a fuoco. Poiché possiamo mettere
a fuoco la luna e le stelle, è evidente che normalmente il punto remoto è all’infinito.
I difetti della vista
Uno dei più comuni difetti della vista è la miopia. Il
punto remoto dell’occhio di una persona miope è
posto a una distanza finita e l’occhio totalmente
rilassato vede chiaramente solo a questa distanza;
una persona miope mette perciò a fuoco solo gli
oggetti vicini all’occhio, mentre quelli oltre il punto
remoto risultano confusi. Il problema in questo
Visione Visione
confusa chiara
Una persona affetta da ipermetropia può vedere
chiaramente oltre una determinata distanza, il suo
punto prossimo, ma non riesce a mettere a fuoco
gli oggetti più vicini. Fondamentalmente, la visione
di un ipermetrope differisce da quella di una persona con una vista normale per il fatto di avere il
punto prossimo più lontano degli usuali 25 cm. Di
conseguenza, un ipermetrope non riesce a leggere facilmente, poiché un libro dovrebbe essere
tenuto a grande distanza per risultare a fuoco.
L’ipermetropia può essere causata da un bulbo
oculare più corto del normale, oppure da un cristallino che perde elasticità con l’età e non riesce
più ad assumere la forma richiesta per mettere a
fuoco oggetti vicini. In questo caso i raggi provenienti da un oggetto più vicino del punto prossimo,
convergono in un punto oltre la retina.
Questo problema può essere corretto utilizzando
una lente convergente davanti agli occhi per rinforzare la convergenza insufficiente.
Visione Visione
confusa chiara
Punto
remoto
Punto
prossimo
Forma dell’occhio nella miopia
Oggetto
distante
caso è che l’occhio fa convergere la luce a una
distanza troppo breve; in altre parole, la distanza
focale dell’occhio è inferiore alla distanza cristallino-retina. Per correggere questo difetto si deve
porre una lente divergente davanti all’occhio.
Immagine
formata dalla
lente concava
Forma dell’occhio nell’ipermetropia
Immagine formata
da una lente convessa
Punto
prossimo
Punto
remoto
Oggetto più vicino
del punto prossimo
Correzione dell’ipermetropia
Correzione della miopia
La miopia
L’ipermetropia
© Pearson Italia
