Biofisica de la vision

vision humana de la biofisica
Principios físicos de la óptica
Antes de que sea posible entender el sistema óptico del ojo. El estudiante primero debe familiarizarse a fondo con los principios básicos de la óptica, como la física de la refracción lumínica, del enfoque, de la profundidad de foco, etc. Aquí se ofrece un breve repaso de estos principios físicos: a continuación se explica la ópticadel ojo.

Refracción de la luz
Índice de refracción de un medio transparente. Los rayos de luz viajan a través del aire a una velocidad de unos 300.000 km/s. pero se desplazan con mucha mayor lentitud cuando recorren sólidos y líquidos transparentes. El índice de refracción de una sustancia transparente es el cociente entre la velocidad de la luz en el aire y su velocidad en ese medio. Elvalor que toma en el propio aire es de 1. Por tanto, si la luz atraviesa un tipo concreto de vidrio a una velocidad de 200.000 km/s. el índice de refracción de este material es 300.000 dividido por 200.000. O sea. 1.5.
Refracción de los rayos de luz en la superficie de transición entre dos medios con índices de refracción diferentes. Cuando un rayo de luz que avance en un haz (según se muestra en lafigura 49- 1A) choca contra una superficie limitante que quede perpendicular a su llegada. penetra en el segundo medio sin desviarse de su trayectoria. Los únicos efectos que acontecen son un descenso de la velocidad de transmisión y una reducción de la longitud de onda, tal como se observa en la imagen por las distancias más cortas existentes entre los frentes de onda.
Cuando el rayo de luzatraviesa una superficie de separación que forma un ángulo. Como la que se ofrece en la figura 49-1B, cambia de dirección si los índices de refracción de ambos medios son diferentes entre sí. En esta imagen concreta, los rayos de luz abandonan el aire, cuyo índice de refracción es 1. y entran en un trozo de vidrio con un índice de refracción de 1.5. Cuando el haz choca por primera vez contra lasuperficie de contacto en ángulo. Su borde inferior entra en el vidrio antes que el superior. El frente de onda de la porción alta del haz sigue viajando a una velocidad de 300.000 km/s. mientras que el que ya ha penetrado en el vidrio lo hace a 200.000 km/s. Esto implica que su porción superior se adelanta a la inferior, de manera que el frente deja de ser vertical y se angula hacia la derecha. Dadoque la dirección can la que viaja la luz siempre es perpendicular al plano formado por el frente de onda, la trayectoria de avance del haz luminoso se inclina hacia abajo.
Esta desviación de los rayos luminosos al llegar a una superficie en ángulo se denomina refracción. Obsérvese especialmente que su magnitud aumenta en función de: 1) el cociente entre los índices de refracción de los dos mediostransparentes y 2) el grado de angulación existente entre el límite de los medios y el frente de onda que entra.
Aplicación de los principios de la refracción a las lentes
Una lente convexa concentra los rayos de luz. La figura 49-2 muestra la entrada a una lente convexa de unos rayos de luz paralelos. Los rayos luminosos que inciden sobre el centro de la lente chocan exactamente perpendicularescontra su superficie y. por tanto. La atraviesan sin sufrir ninguna refracción. Sin embargo, al alejarse hacia cualquiera de los bordes de la lente los rayos tropiezan con una superficie que forma un ángulo paulatinamente mayor. Los más externos se desvían cada vez más hacia el centro, lo que se denomina convergencia de los rayos. La mitad de su giro sucede al entrar en la lente y la otra mitad alsalir por el lado opuesto. (En este momento, el estudiante debería detenerse a analizar por qué los rayos se desvían hacia el centro cuando abandonan la lente.) Finalmente, si la lente tiene exactamente la curvatura adecuada, los rayos paralelos que atraviesan cada parle de la misma se desviarán justo lo suficiente para que todos se crucen en el mismo sitio, que se llama punto focal.

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