III.18. Ochiul uman. Defectele de vedere

Văzul este cel mai important simț al omului. Cu ajutorul lui putem vedea stările de agregare ale corpurilor, forma lor, dimensiunea lor, culoarea lor, transparența lor etc.

Cum vede omul obiectele din jur ?

În primul rând are nevoie de lumina care se reflectă pe corpurile din jurul nostru.

Lumina reflectată de un obiect intră prin cornee (o membrană transparentă), apoi trece prin umoarea apoasă (un lichid transparent) și traversează irisul (partea colorată a ochiului) prin pupilă (orificiu de culoare neagră).

Când lumina ajunge la cristalin (membrană transparentă elastică) ea se refractă ca printr-o lentilă convergentă, deoarece cristalinul este convex și transparent. Imaginea formată este reală, răsturnată și mai mică decât obiectul.

Imaginea obiectului se formează pe retină (strat de celule fotosensibile) care o transformă imaginea în impulsuri nervoase trimise la creier, prin intermediul nervului optic.

Creierul prelucrează semnalele electrice, îndreaptă imaginea și dă senzația de văz.

👀 Experiment: Un borcan cu apă pe post de ochi.
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Materiale necesare:
Borcan sferic de sticlă plin cu apă, lumânare, chibrit, carton, cameră slab luminată (semiobscură).

Modul de lucru:

• Poziţionează borcanul cu apă aproape de perete.
• Fă cu vârful unui creion (compas) un orificiu în mijlocul cartonului şi aşază-l pe verticală, sprijinindu-l de borcan.
• Aşază lumânarea aprinsă în faţa cartonului astfel încât flacăra să fie în dreptul orificiului.

  Pe perete se formează imaginea lumânării: mai mică decât obiectul, răsturnată şi reală, asemeni celei formată de ochi.
  Lumina lumânării este refractată de vasul cu apă asemeni unei lentile convergente(cristalinul ochiului).
  Orificiul din carton joacă rolul pupilei care lasă să intre în ochi lumina reflectată de obiecte.

Concluzia experimentului:
Borcanul cu apă este pe post de cristalin, focalizând razele ce îl traversează. Peretele joacă rolul retinei, loc în care se formează imaginea obiectului.

Ochiul nostru poate vedea obiecte aflate la diferite distanțe având o mare capacitate de acomodare, datorată elasticității cristalinului și mușchilor oculari și care își schimbă distanța focală.

Acomodarea cristalinului unui ochi normal are două limite:

• Punctul proximum aflat la o distanță minimă care, pentru un tânăr este la 10-15 cm și pentru adulți cam la 25 cm.

• Punctul remotum este cel mai îndepărtat punct al vederii clare fără acomodare, fiind la 15 m spre infinit.

Defectele de vedere ale ochiului omenesc sunt :

1. Miopia este defectul de vedere când nu se văd clar obiectele îndepărtate. Imaginea obiectelor se formează în fața retinei, ochiul miop fiind prea convergent. Prin urmare miopia se corectează cu lentile divergente (negative).

2. Hipermetropia este defectul de vedere când nu se văd clar obiectele apropiate. Imaginea obiectelor se formează în spatele retinei, ochiul hipermetrop fiind prea puțin convergent. Prin urmare hipermetropia se corectează cu lentile convergente (pozitive).

Aplicații

Primii ochelari cu lentile slabe care corectau hipermetropia au apărut după anii 1200. După circa 200 de ani a fost descoperită tehnica fabricării ochelarilor cu lentile concave, astfel a putut fi corectată și miopia.

Majoritatea dintre noi petrecem mult timp în fața unui ecran: la birou, în fața unui computer, urmărind emisiunile la TV sau stând pe rețelele sociale. Toate aceste lucruri sunt resimțite de ochii noștri. Devin uscați, apar durerile de cap sau problemele cu somnul. Pentru a diminua aceste simptome, medicii recomandă folosirea ochelarilor de vedere cu protecție pentru calculator.

Atunci când îți sunt prescriși ochelarii de vedere, purtarea lor trebuie făcută conform sfaturilor medicale, în funcție de afecțiunea oculară. Dacă nu respecți aceste sfaturi sau uiți să porți ochelarii de vedere, riști să-ți expui ochii la un efort în plus sau chiar la agravarea problemelor oculare.

În caz de miopie, hipermetropie, astigmatism sau chiar presbiopie (când ai nevoie doar de ochelari de citit) dacă nu porți ochelari de vedere, provoci încordarea ochilor care duce la dureri de cap, lipsă de focalizare sau vederea dublă. Pe lângă disconfort lipsa purtării ochelarilor de vedere va conduce la o vedere și mai slabă.

🔦 Observație

Prezbitismul este același defect de vedere ca și hipermetropia și apare la persoanele în vârstă, datorită scăderii elasticității cristalinului.

🔐 Aplicații

Lumina naturală, dar și cea artificială este foarte importantă pentru om. Ea ajută la sintetizarea vitaminei D care fixează calciul în oase și mărește imunitatea corpului, dă o stare de bună dispoziție.

Când vine iarna și zilele se micșorează simțitor, o persoană din trei resimte o schimbare a nivelului energetic, a tonusului fizic și psihic.

Ochiul omenesc are două imperfecțiuni.

• Ochiul nu poate deosebi detalii separate (de exemplu două puncte alăturate) sub un unghi mai mic de un minut de arc. Spre exemplu nu poți vedea distinct ochii unei persoane de la mai mult de 200m.

• O altă imperfecțiune a ochiului este faptul că retina sa este impresionată de o imagine formată pe ea timp de 0,1 s. Dacă în acest interval de timp privim un alt obiect, noi nu îl vedem, fiindcă retina este ocupată cu imaginea formată pe ea. Dacă privim imagini care se succed mai repede de 0,1 s, avem senzația că ele se contopesc într-o mișcare continuă, deoarece ochiul nostru nu vede trecerea de la o imagine la alta. Din această cauză, atunci când vedem desenele animate, care sunt mai multe cadre ( fotografii ) care se derulează într-o secundă, ni se pare acțiunea continuă. Pelicula cinematografică este alcătuită din 24 de cadre pe secundă. Slow motion sau redare cu încetinitorul este o metodă prin care putem încetini o filmare făcută la mai multe cadre pe secundă decât este normal (24). Ca sa putem face Slow Motion în condiții de calitate, trebuie ca mai întâi să filmăm la peste 48 de cadre pe secundă. Există camere video care filmează cu 10.000 de cadre pe secunde și care surprind detalii care cu ochiul liber nu le putem vedea.

👀 Experiment: Descoperă un fenomen invizibil ochiului uman.
🔥 Atenție când lucrezi cu obiecte ascuțite!

Aplicații

Culorile care le vedeți pe ecrane (TV, telefon, laptop etc.) sunt rezultatul amestecului celor trei culori primare din optică:

Dacă proiectezi pe un perete trei fascicule colorate în culorile primare din optică, vei obține o pată albă, iar amestecul de două culori formează diferite nuanțe.

Culorile pe care le vedem sunt pur și simplu diferite lungimi de undă care se reflectă într-un obiect. Ochiul nostru percepe acea lungime de undă ca o culoare în spectru. Ideea de bază pentru formarea nuanțelor este că fiecare culoare se combină cu cea de lângă ea în diverse cantități și astfel se obțin nuanțele.

Retina ochiului uman este formată din două tipuri de celule:

• celule cu conuri

• celule cu bastonașe

Celulele cu conuri sunt responsabile pentru percepția culorii iar celulele cu bastonașe pentru percepția contrastelor de lumină-umbră.

Persoanele cu vedere normală au trei tipuri diferite de celule cu conuri, fiecare dintre ele fiind responsabilă pentru o anumită gamă de culori:

• conurile L pentru culoarea roșie,

• conurile S pentru culoarea albastră

• conurile M pentru culoarea verde.

L, S și M se referă la domeniul spectrului de culori percepute: L reprezintă lungimile de undă lungă, S lungimile de undă scurtă și M lungimile de undă medie. Lungimea de undă a luminii care pătrunde în ochi stimulează pigmenții de culoare din conuri, declanșând astfel diferite senzații de culoare în creier.

În cazul în care un tip de con nu funcționează corect sau nu funcționează deloc, limitează abilitatea de percepție a culorilor, cauzând daltonism sau acromatopsie. Conurile sunt active doar la un anumit nivel de luminozitate. Pe întuneric funcționează doar celulele cu bastonașe. De aceea pe întuneric nu percepem culorile.

Persoanele cu acromatopsie percep doar anumite culori, deoarece o parte din celulele receptoare din retină - conurile - nu funcționează corect. Există diferite tipuri de acromatopsii. Cea mai frecventă acromatopsie este daltonismul.

Culorile primare din pictură / tipografie sunt: magenta, cyan și galben.

În tipografie se mai adaugă și negru pentru o mai bună claritate a scrisului sau fotografiilor color.

👀 Experiment: Culorile primare din tipografie.