Sistema Óptico do Olho - dfisica.ubi.ptsmogo/disciplinas/alunos/SistOptOlho-1-28.pdf · O olho do...

Óptica Visual

S. Mogo

ComponentesCórnea

Câmara anterior ecâmara posterior

Íris e pupila

Cristalino

Humor vítreo

Retina

Sist. ópticoPontos cardinais

Pupilas de entrada ede saída

Profundiddd foco /profundidd campo

Ângulos dereferência e eixos doolho

ModelosOlho estático

Olho dinâmico

Img. Purkinje

AmetropiasAmetropias esféricas

Refracção ocular elentes de correcção

Astigmatismo

Acomodação

Convergência

Sistema Óptico do OlhoÓptica Visual

S. Mogo

Departamento de FísicaUniversidade da Beira Interior

2018 / 19

Óptica Visual

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ComponentesCórnea


Íris e pupila

Cristalino

Humor vítreo

Retina






Olho dinâmico

Img. Purkinje



Astigmatismo

Acomodação

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Outline1 Componentes refractivos do olho

CórneaCâmara anterior e câmara posteriorÍris e pupilaCristalinoHumor vítreoRetina

2 O olho como sistema ópticoPontos cardinais do olhoPupilas de entrada e de saídaProfundidade de foco e profundidade de campoÂngulos de referência e eixos do olho

3 Modelos esquemáticos do olhoOlho esquemático estáticoOlho esquemático com acomodação

4 Imagens de Purkinje

5 Ametropias esféricas e astigmáticasAmetropias esféricasRefracção ocular e lentes de correcçãoAstigmatismo

6 Acomodação

7 Convergência

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Íris e pupila

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Retina






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Astigmatismo

Acomodação

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O olho do ponto de vista físico

O olho humano pode ser estudado segundo diferentesabordagens:

• como um órgão do corpo humano: anatomia, patologia;• como um sistema óptico: máquina fotográfica;• como um sensor de luz: fotometria;• como um processador de dados: olho × cérebro;• como um par: visão 3D;• ...

https://emojipedia.org/lg/g5/eyes/

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Acomodação

Convergência







6 Acomodação

7 Convergência

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Astigmatismo

Acomodação

Convergência

Componentes refractivos doolho

Córnea

• Menisco positivo;• diâmetro ∼= 12 mm (ligeiramente maior na horizontal);• espessura ao centro: 0,5-0,6 mm;• coberta por uma película muito fina de fluido lacrimal

(tão fina que não afecta apreciavelmente a potência).

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Astigmatismo

Acomodação

Convergência


Córnea

• Potência da superfície anterior da córnea:

F =n′ − n

r⇔ F1 =

nc − nar

r1=

1, 376− 17, 7× 10−3

= +48, 83 D

• Potência da superfície posterior da córnea:

F =n′ − n

r⇔ F2 =

nha − nc

r2=

1, 336− 1, 3766, 8× 10−3

= −5, 88 D

• Potência total da córnea: Fc = F1 + F2 + dnc

F1F2 = +42, 84 D

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Astigmatismo

Acomodação

Convergência


Câmara anterior e câmara posterior

As câmaras anterior e posterior encontram-se preenchidaspelo humor aquoso, líquido constituído por 98 % de água.

• Índice de refracção: nha = 1,336;• profundidade da c. anterior: ∼= 3,6 mm

(importante porque afecta a potência totaldo olho)

• se a profundidade da câmara anteriordiminuir em 1 mm, a potência do olhoaumenta ∼= 1,4 D.

https://www.msdmanuals.com

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Acomodação

Convergência


Íris e pupila

• A pupila é uma abertura circular existente na íris;• em condições normais a pupila reage a:

• variações de iluminação;• variações de iluminação apresentadas apenas ao olho

que não está a ser examinado;• estímulos próximos;• etc.;

• o diâmetro pupilar varia com a idade:• aos 10 anos: 4,8-7,6 mm, dependente da iluminação;• aos 45 anos: 4,0-6,2 mm;• aos 80 anos: 3,4-5,2 mm e reage menos à luz.

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Astigmatismo

Acomodação

Convergência


Cristalino

HAnha = 1, 336

n̄cr ∼= 1, 416córtexnúcleo

nhv = 1, 336HV

-6 mm+10 mm

F3 F4

r3 r4 • Lente biconvexa;• diâmetro ∼= 9 mm;• superfície anterior mais

plana que a posterior.

O cristalino muda de forma sempre que queremos focar umobjecto próximo — acomodação:

• ambas superfícies ficam mais curvas (+ a anterior);• aumenta a espessura ao centro;• diminui a profundidade da câmara anterior.

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Acomodação

Convergência


Cristalino

HAnha = 1, 336

n̄cr ∼= 1, 416córtexnúcleo

nhv = 1, 336HV

-6 mm+10 mm

F3 F4

r3 r4• O índice de refracção é

maior no núcleo (∼= 1,41)e diminui para a periferia(1,385-1,375);

• assume-se normalmenteum valor fictício de 1,416.

• Potência da superfície anterior do cristalino:

F =n′ − n

r⇔ F3 =

ncr − nha

r3=

1, 416− 1, 33610× 10−3

= +8, 00 D

• Potência da superfície posterior do cristalino:

F =n′ − n

r⇔ F4 =

nhv − ncr

r4=

1, 336− 1, 416−6× 10−3

= +13, 33 D

• Potência total cristalino: Fcr = F3 + F4 + dncr

F3F4 = +21, 66 D

(assumindo d = 4, 4 mm)

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Acomodação

Convergência


Humor vítreo

• Gel transparente que preenche o segmento posteriordo globo ocular;(superfície posterior do cristalino até à retina)

• índice de refracção nhv∼= 1,336 (∼= nha);

• composição química muito semelhante à do humoraquoso mas mais viscoso.

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Acomodação

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Componentes refractivos doolhoRetina

nhv = 1, 336

HV

r5

+10 mm

• Do ponto de vista óptico a retina é vista como um alvoonde se forma a imagem;

• superfície esférica com raio de curvatura r5 ∼= −12 mm.

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• Possui uma região mais sensível denominada mácula;• dentro desta, um zona chamada fóvea;• possui ainda uma região que não é sensível à luz —

disco óptico ou papila.(corresponde à inserção do nervo óptico)

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• A retina é formada por células fotossensíveis:• cones;• bastonetes;

• na fóvea há mais cones, fora dela há mais bastonetes;• no disco óptico não há cones nem bastonetes —

mancha cega.

Então porque não vemos um buraco nos cenários visuais?

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http://open.lib.umn.edu/intropsyc/chapter/4-2-seeing/

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7 Convergência

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O olho como sistema ópticoO olho como sistema não equifocal

O olho humano é um exemplo de sistema óptico nãoequifocal.

O 1° e o último meio têm índices de refracção diferentes.

Este tipo de sistema costuma possuir 6 pontos cardinais:

• 2 pontos focais;

• 2 pontos principais;

• 2 pontos nodais.

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O olho como sistema ópticoPontos cardinais do olho

https://pt.slideshare.net/schizophrenicSabbir/schematic-eye-and-cardinal-points/17

Utilidade:• podemos prever várias informações sobre os objectos

e as imagens formadas, nomeadamente a sualocalização e o seu tamanho.

https://pt.slideshare.net/schizophrenicSabbir/schematic-eye-and-cardinal-points/17

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O olho como sistema ópticoPupilas de entrada e de saída

A pupila real funciona como diafragma de abertura dosistema óptico do olho.

Os pontos E e E ′ são pontos conjugados (i.e., pares depontos objecto/imagem).

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Tomando a pupila real como objecto para a córnea:

• obtemos a pupila de entrada dosistema;

• situada ∼= 3 mm atrás dasuperf. anterior da córnea;

• ∼= 13 % maior que a pupila real.

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Tomando a pupila real como objecto para o cristalino:

• obtemos a pupila de saída dosistema;

• situada atrás da pupila real masmt perto dela;

• ∼= 3 % maior que a pupila real.

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Exercício:Determine o tamanho e a posição da pupila de entrada doolho.

https://www.dovepress.com/clear-cornea-cataract-surgery-pupil-size-and-shape-changes-along-with--peer-reviewed-fulltext-article-OPTH

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Exercício:Determine o tamanho e a posição da pupila de saida doolho.

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