L`occhio umano e la visione

L’occhio umano e la visione
Schema semplificato dell’occhio:
• Cornea copertura protettiva
• Iride regola la quantità di luce che entra
nell’occhio.
• Retina superficie sensibile, trasforma
l’immagine formata in energia elettrica, poi
trasmessa al cervello
• Cristallino
• Muscolo ciliare attaccato al cristallino ne
modifica la formaÆla distanza focale
Funzionamento:
¾ Un raggio di luce che arriva all’occhio viene rifratto dalla cornea; effetti di rifrazione meno
spiccati si osservano a livello della pupilla, del cristallino e del corpo vitreo in quanto i loro
indici di rifrazione sono piuttosto simili.
¾ Nel caso di un occhio normale l’effetto finale di
queste multiple rifrazioni è la formazione
dell’immagine degli oggetti lontani sulla retina. La
distanza focale dell’occhio perciò corrisponde più o
meno alla distanza tra retina e cristallino. (Nel
fuoco convergono i raggi provenienti dall’infinito)
¾ Per una fissata distanza focale f, la distanza
dell’immagine aumenta
man mano che l’oggetto si avvicina alla “lente”:
1 1 1
p<< Æ q>> infatti
= −
q f p
(oppure vedi costruzione grafica: + immediata)
¾ Tuttavia nell’occhio l’immagine deve sempre formarsi
sulla retina, per cui la distanza dell’immagine deve
rimanere fissa: ne consegue che la distanza focale
dell’occhio deve variare ed è proprio questa la funzione
principale del cristallino, che è praticamente una lente
convergente di forma (e quindi di f ) variabile. Quando
una persona mette a fuoco un oggetto vicino, il muscolo ciliare attaccato al cristallino
lo rende più arrotondato
L’arrotondamento produce una lente più convergente e di conseguenza una distanza focale più corta
cioè una immagine più vicina
http://www.ba.infn.it/~evangel/deluca/SingoliApplets/applet3/applet3.html (Applet che visualizza
l’accomodamento del cristallino).
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Nell’occhio normale questo adattamento è limitato ad oggetti che si trovano di fronte all’occhio ad
una distanza minima di 25 cm. L’occhio normale quindi è in grado di mettere a fuoco un oggetto
da un punto remoto pari all’infinito(muscolo ciliare rilassato) fino al punto prossimo (25 cm.).
Punto prossimo (o distanza della visione distinta): un oggetto che sia posto più vicino all’occhio
del suo punto prossimo, N, appare sfocato, indipendentemente da quanto ci sforziamo di metterlo a
fuoco. Per un giovane è N=25 cm circa ed aumenta, per la perdita progressiva di elasticità
(presbiopia) col passare degli anni.Una persona di 40 anni può avere un punto prossimo di 40 cm.,
in tarda età addirittura da 500 cm a 2 m. E’ per questo che invecchiando di solito è necessario
allontanare il foglio per poterlo leggere.
Punto remoto: la più grande distanza alla quale può trovarsi un oggetto dall’occhio ed essere
ancora a fuoco. Poiché possiamo mettere a fuoco ad esempio la luna e le stelle ciò significa che
normalmente il punto remoto è all’infinito.
Difetti della vista e loro correzione.
Miopia:In alcune persone il cristallino non
riesce a rilassarsi abbastanza per permettere
la messa a fuoco sulla retina di oggetti molto
distanti. La lente rimane troppo convergente
e di conseguenza forma l’immagine di
oggetti distanti prima della retina. L’occhio
miope è in grado di mettere a fuoco solo
oggetti ad una distanza minore rispetto ad
un certo punto remoto finito.
La correzione di tale difetto consiste
nell’aggiunta di una lente divergente di
fronte all’occhio, che sposti l’immagine
sulla retina.
L’immagine formata dalla lente costituisce l’oggetto per il cristallino. La lente correttiva deve
quindi formare una immagine virtuale di un oggetto infinitamente distante, esattamente nel punto
remoto dell’occhio miope.
Ipermetropia: non si riesce a rendere il cristallino
sufficientemente convergente
Per mettere a fuoco oggetti che si trovano al normale punto
prossimo. Gli ipermetropi hanno il normale punto remoto
mentre hanno bisogno di una lente correttiva convergente per
riuscire a focalizzare oggetti collocati a circa 25 cm (punto
prossimo normale)
Le lenti bifocali permettono di vedere attraverso lenti
divergenti quando si guarda avanti e attraverso lenti
convergenti se si guarda in basso. Esistono, anche se rare,
lenti trifocali che permettono una buona visione di oggetti a
distanza prossima, intermedia remota.
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Esercizio
Esercizio 1:
Una persona ipermetrope è capace di leggere il giornale solo tenendolo ad una distanza dall’occhio
pari almeno a 75 cm. Che distanza focale devono avere le lenti dei suoi occhiali? Ipotizzare che la
distanza tra gli occhi e gli occhiali sia trascurabile.
Soluzione: Il punto prossimo della persona in questione si trova a 75 cm anziché 25.
Le lenti correttive pertanto dovranno produrre a 75 cm l’immagine virtuale di un oggetto posto a
25 cm: cioè q=75 e p=25 stante l’ipotesi che la distanza tra occhiali e occhi sia trascurabile.
i/f =1/25+1/(-75) da cui f=37,5 cm. Æ si tratta cioè di una lente convergente.
Esercizio 2: Se le lenti correttive si trovano a 2 cm di distanza dagli occhi, qual è la distanza
focale richiesta? p cm=+23 e q=-73 cm da cui f= 33,6 cm.
http://www.ba.infn.it/~evangel/deluca/SingoliApplets/IndicedegliApplets.html
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