Óptica Geométrica

1. Visão humana

Um dos mais importantes entre os cinco sentidos humanos é a visão. Ela nos permite a percepção do mundo com todas as suas formas e cores, que tanto impressionam o homem desde os tempos mais remotos.

Quando olhamos na direção de algum objeto, sua imagem passa por uma "codificação" até que percebamos o que ela é. O olho humano possui uma espécie de lente - o cristalino - que produz uma imagem invertida e o cérebro a converte para a posição correta. Na retina, mais de cem milhões de células fotorreceptoras transformam as ondas luminosas em impulsos eletroquímicos, que são decodificados pelo cérebro.

Esquema do olho humano

Durante a evolução, percebeu-se que os seres humanos apresentavam falhas fisiológicas e com isso pesquisas foram sendo realizadas com o intuito de amenizar - e até curar - esses problemas a partir de novas tecnologias. Na visão não foi diferente. Atualmente, muitas anormalidades têm se tornado comum no olho humano como miopia, astigmatismo e hipermetropia. Essas problemas podem ser resolvidos através de teorias físicas.

2. Lentes

A lente é um objeto muito utilizado em nosso cotidiano (óculos, projetores, máquinas fotográficas, etc.) que por meio da refração altera o modo com que os raios de luz incidentes cheguem a outro meio. Uma de suas funções é o aumento ou diminuição do tamanho de um objeto como acontece nos microscópio e telescópio e na correção da visão humana.

Lente convergente: os raios luminosos refratados convergem para um ponto F;
Lente divergente: os raios luminosos partem de um ponto F e se seus raios refratados partem para diferentes direções.

3. Problema visuais

3.1 Miopia

É um distúrbio visual que provoca uma focalização da imagem antes que esta chegue à retina. Ocorre quando o comprimento físico do olho é maior do que o comprimento óptico, isso faz com que seja mais difícil para os olhos focar a luz diretamente na retina. Por esse motivo, uma pessoa míope consegue ver objetos próximos com nitidez, mas os distantes são visualizados como se estivessem embaçados (desfocados). A miopia pode ser causada por longos períodos de leitura em lugares pouco iluminados, ou pela própria herança hereditária.

Como funciona um olho míope e um normal

Tratamento

Serão utilizados óculos que deverão possuir lentes divergentes para deslocarem o ponto focal para trás, corrigindo a distancia focal. O problema também pode ser resolvido por cirurgias refrativas.

Correção de um olho míope a partir de uma lente divergente

3.2 Hipermetropia

A hipermetropia é um erro de focalização da imagem no olho, fazendo com que ela se forme após a retina. Na maioria das vezes, esse problema ocorre pelo tamanho insuficiente do globo ocular. O olho hipermetrope não consegue ver imagens de perto, fazendo com que o indivíduo tente focalizá-la, o que causará maior dificuldade, pois o grau que ele precisaria tende a crescer com o esforço. Além de disso, ele ainda sente um desconforto como dor de cabeça e cansaço visual.

A maioria das crianças tem hipermetropia, pois seus olhos são pequenos. Quando os olhos crescem suficientemente, o grau passa a diminuir e o problema deixa de existir, fazendo com que o adulto possa deixar de usar seus óculos.

Como funciona um olho hipermétrope e um normal

Tratamento

O cristalino do olho hipermetrope está insuficientemente curvado, portanto, para concertar o erro, é necessário aumentar a convergência do olho. Para solucionar, podem-se usar as lentes convexas (ou convergentes), que têm a função de convergir à luz para a retina. Outra opção de correção é a cirurgia refrativa. Já que a córnea e o cristalino são as lentes convergentes do olho humano, na cirurgia, é realizada uma “moldagem” na córnea com o objetivo de ajustar o grau da pessoa.

Correção de um olho hipermétrope a partir de uma lente convergente

3.3 Astigmatismo

O astigmatismo é causado pelo formato irregular da córnea ou do cristalino. Este desajuste faz com que a luz se refrate por vários pontos da retina em vez de se focar em apenas um, fazendo com que a imagem de todos os objetos, próximos ou distantes, fique distorcida. Coçar os olhos pode favorecer o aumento do astigmatismo, que pode ser estar associado à miopia, hipermetropia e presbiopia (vista cansada), mas nem sempre afeta os dois olhos.

Como funciona um olho astigmático e um normal

Tratamento

Para corrigir este problema é necessário o uso de lentes cilindríca. Estas lentes irão mudar a distância focal do olho, na direção onde o raio de curvatura da córnea difere de suas demais partes, a partir do prolongamento de um ponto da luz em uma linha. A visão também pode ser corrigida por uma cirurgia: LASIK.

LASIK: utilizando um feixe de laser, é feita uma pequena incisão na superfície do olho para criar uma pequena ponta de tecido para cima a qual é erguida.