Optica del ojo

INVESTIGACIÓN 3: MODELO DEL OJO HUMANO
MATERIALES Y EQUIPO
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Fuente de luz muy distante o fuente de luz colimada (para simular un
objeto distante)
Fuente de luz/diapositiva objeto (transparencia con flecha — objeto no
distante)
Juego de lentes esféricas positivas y negativas marcadas con su potencia
refractiva.
Banco óptico
Cinta métrica
Portalentes
Pantalla
Podemos construir un modelo relativamente simple del ojo humano colocando
la lente positiva usada en la Actividad 1-2, paso 1, y una pantalla sobre el
banco óptico.
La lente positiva simula los elementos refractivos del ojo (específicamente de
la córnea y el cristalino) y la pantalla simula la retina o la parte posterior del
ojo, donde se localizan las células sensibles a la luz (bastones y conos). La
longitud del ojo es fija —no cambia independientemente de lo que se mire.
Actividad 3-1: Acomodación
Como pudimos comprobar en la Investigación 2, la imagen que forma una
lente positiva de una fuente de luz distante está a una distancia menor de la
lente que la de una fuente de luz cercana. Pero la distancia de la lente a la
retina del ojo es fija.
Predicción 3-1: ¿Cómo es posible que los ojos puedan formar imágenes
nítidas de objetos distantes y cercanos sobre la retina? ¿Alguna idea?
También vimos que una lente de mayor potencia, forma una imagen de una
fuente de luz más cerca de la lente que una de potencia menor.
1. Use su modelo del ojo para ver un objeto distante. Ajuste la distancia de la
lente a la pantalla (retina) para obtener una imagen nítida.
Pregunta 3-1: ¿Es ésta una imagen real? ¿Derecha o invertida?
2. Ahora, en lugar de la fuente de luz distante, ponga en el banco óptico una
fuente de luz a una distancia aproximadamente de 1,5 a 2 longitudes
focales de la lente. La pantalla (retina) deberá estar a la misma distancia
de la lente que en (1) (¡No la mueva! Recuerde que la longitud del ojo no
puede cambiar.)
Pregunta 3-2: ¿Qué apariencia tiene la imagen en la retina? ¿Es borrosa o
nítida?
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3. Ahora, ponga una segunda lente en contacto con la original. De nuevo, no
cambie la distancia de la lente a la pantalla (retina). Pruebe con lentes de
diferente potencia hasta que la imagen sobre la pantalla (retina) esté
enfocada nuevamente.
Pregunta 3-3: ¿Usó una lente positiva o negativa? ¿Cuál es la potencia de la
segunda lente?
NOTA: La potencia de una combinación de dos lentes delgadas puestas
juntas, una a continuación de la otra, es la suma de las potencias de las lentes
individuales.
Pregunta 3-4: ¿Cuál es la potencia total de la combinación de lentes? Escriba
en detalle sus cálculos.
4. Ahora, retire la segunda lente, y mueva el objeto más cerca del ojo, pero
manteniéndolo a mayor distancia de la lente que su distancia focal. De
nuevo, no cambie la distancia de la lente a la pantalla (retina).
Pregunta 3-5: ¿La imagen sobre la pantalla es nítida o borrosa?
5. Ahora, repita (3) para encontrar una lente de potencia adecuada para
enfocar de nuevo la imagen sobre la pantalla (retina).
Pregunta 3-6: ¿Cuál es la potencia total de la combinación de lentes?
Muestre sus cálculos.
Intente contestar las siguientes preguntas adicionales basándose en sus
observaciones:
Pregunta 3-7: ¿Para qué tipo de objeto –distante o cercano – la potencia de
los elementos ópticos en su ojo necesita ser la mayor? En base a sus
observaciones explique por qué.
Pregunta 3-8: Como su ojo tiene una longitud fija para que usted sea capaz
de ver objetos distantes y cercanos, ¿que condición debe cumplirse respecto
de la potencia de la lente de su ojo?
Pregunta 3-9: Basándose en sus observaciones del espesor de las lentes
positivas de diferentes potencias, en la Investigación 1, ¿cómo puede
incrementarse o disminuirse la potencia de la lente en su ojo? ¿Qué debe
hacerse a su forma? ¿Qué condición debe cumplirse acerca del material del
cual la lente está hecha?
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NOTA: El proceso de cambiar la potencia de la lente en su ojo cambiando su
forma es llamado acomodación.
Actividad 3-2: Modelando la miopía o cortedad de vista
La miopía o cortedad de vista es causada porque (a) la longitud del globo
ocular es demasiado grande o (b) la potencia de los elementos ópticos del ojo
es demasiado fuerte. En ambos casos, la imagen de un objeto distante no se
enfoca nítidamente en la retina sino delante de ella.
Predicción 3-2: ¿Cómo puede simular la miopía con su modelo lente/pantalla
del ojo?
1. Con la lente sencilla usada para su modelo del ojo en la Actividad 3-1,
ponga la lente y la pantalla de tal forma que el objeto distante forme una
imagen nítida sobre de la pantalla (retina). Ahora aleje la pantalla un poco
de la lente. No cambie la distancia entre la lente y la pantalla (retina)
durante el resto de esta actividad.
Pregunta 3-10: ¿Qué observa?
Predicción 3-3: ¿Qué clase de lente necesita para enfocar de nuevo la imagen
sobre la pantalla (retina)? (¿Positiva o negativa?)
2. Experimente con las lentes que tenga disponibles para encontrar una lente
correctiva que enfoque la imagen sobre la pantalla (retina) cuando se
pone en contacto con la lente del ojo. (Usted puede pensar en esta lente
como una “lente de contacto”.)
Pregunta 3-11: ¿Cuál es la potencia de la lente correctiva que enfoca la
imagen? (Asegúrese de incluir el signo) ¿Cómo se compara el resultado con
su predicción?
NOTA: Si usted fuera un optómetra, esta sería la prescripción o receta del
lente necesario para corregir la miopía de este ojo modelo.
Ahora intente contestar las siguientes preguntas adicionales:
Pregunta 3-12: Explique por qué el tipo de lente usada fue capaz de corregir
la miopía (cortedad de vista). ¿Cuál era el problema con la lente del ojo, y que
hizo la lente correctiva para solucionar ese problema?
Pregunta 3-13: Si usted o su compañero son miopes, y usan lentes, retíreselos
y verifiquen ustedes mismos que sus anteojos de corrección tienen este tipo de
lente. ¿Cómo puede usted verificar esto?
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Actividad 3-3: Modelando la hipermetropía o visión borrosa de
objetos próximos
La hipermetropía o visión borrosa de objetos cercanos se debe a que (a) la
longitud del globo ocular es demasiado corta o (b) la potencia de los
elementos ópticos del ojo es demasiado débil (incluso para acomodación
completa). En ambos casos, la imagen de un objeto cercano no se enfoca
nítidamente en la retina, sino detrás de ella.
Predicción 3-4: ¿Cómo puede simular la hipermetropía con su modelo
lente/pantalla del ojo?
1. Usando una lente sencilla de mayor potencia que la usada para su modelo
del ojo en la Actividad 3-1, ponga el objeto-fuente, la lente y la pantalla
sobre el banco óptico, de forma que se forme una imagen nítida del objeto
cercano sobre la pantalla (retina). Ahora acerque un poco la pantalla hacia
la lente.
Pregunta 3-14: ¿Qué observa?
Predicción 3-5: ¿Qué tipo de lentes necesitaría para enfocar de nuevo la
imagen sobre la pantalla? (¿Positivas o negativas?)
Experimente con las lentes que tenga disponibles para encontrar una lente
correctiva que enfoque la imagen sobre la pantalla (retina) cuando se pone en
contacto con la lente del ojo.
Pregunta 3-15: ¿Cuál es la potencia de la lente correctiva que enfoca la
imagen? (asegúrese de incluir el signo.) ¿Cómo se compara el resultado con
su predicción?
NOTA: De nuevo, si usted fuera un optómetra, esta sería la prescripción de la
lente necesaria para corregir la hipermetropía del ojo modelo.
Ahora intente contestar las siguientes preguntas adicionales:
Pregunta 3-16: Explique por qué el tipo de lente que usted usó fue capaz de
corregir la hipermetropía (visión borrosa de objetos próximos). ¿Cuál era el
problema de la lente del ojo y que hizo la lente correctiva para corregir ese
problema?
Pregunta 3-17: Si usted o su compañero son hipermétropes y usan lentes,
quíteselas y verifique usted mismo que sus anteojos de corrección tienen este
tipo de lente. ¿Cómo puede verificar esto?
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NOTA SOBRE ACOMODACIÓN: Típicamente, el ojo humano, mirando
hacia un objeto distante (conocido como infinito óptico), tiene una potencia
efectiva de aproximadamente 60 D. Sin embargo, como se vio en la actividad
3-1, cuando un objeto se encuentra cerca del ojo, la potencia total del ojo tiene
que incrementarse con el objeto de enfocar efectivamente la imagen en la
retina. Los músculos actúan sobre la lente del cristalino haciéndola más
redonda e incrementando su potencia. Este es el proceso llamado
acomodación. En otras palabras, el ojo es capaz de ajustar continuamente su
enfoque desde una distancia grande hasta una distancia cercana con una
impresionante exactitud. Es precisamente esta habilidad del ojo de
incrementar su potencia total del ojo, la que permite que un ojo normal vea
objetos muy cercanos, ubicados hasta a 25 cm del mismo. La distancia más
cercana a la cual podemos ver un objeto claramente se llama punto cercano.
La habilidad para ver automáticamente objetos cercanos cambiando la
potencia efectiva del ojo —la acomodación del ojo— disminuye con la edad.
Ésta es la razón por la cual, cuando entramos a una edad mediana, se
requieren anteojos de lectura (o bifocales) para ver objetos cercanos, por
ejemplo, para leer.
INVESTIGACIÓN 4: LENTES CILÍNDRICAS Y
ASTIGMATISMO
MATERIALES Y EQUIPO
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Fuente de luz muy distante o fuente de luz colimada (para simular un
objeto distante)
Juego de lentes esféricas positivas y cilíndricas marcadas con su potencia
refractiva.
Banco óptico
Cinta métrica
Portalentes
Pantalla
Actividad 4-1: Observaciones cualitativas con lentes cilíndricas
positivas
NOTA: El eje de la lente cilíndrica está marcado con una línea en el borde de
la lente.
1. Tome una lente cilíndrica positiva con una potencia de 5 D. Como antes,
deslice sus dedos sobre la superficie de la lente.
Pregunta 4-1: ¿La lente parece estar curvada de la misma forma en todas las
direcciones? ¿La forma de una lente cilíndrica difiere de la de una lente
esférica? Si así es, ¿En qué difiere?
2. Sostenga la lente a 30 cm por encima de esta página impresa y observe
dónde está la marca.
Pregunta 4-2: ¿Cómo aparecen las letras? Ponga atención a la apariencia de
las letras y al eje (marca). (Es decir, ¿hay alguna diferencia en la imagen
Manual de Entrenamiento ALOP
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viendo ésta en la dirección del eje y en una dirección perpendicular al
mismo?)
2. Ahora, mueva la lente de un lado al otro sin cambiar la dirección del eje.
Pregunta 4-3: ¿Lo que está observando se mueve con o en contra del
movimiento? Explique cómo lo sabe.
3. Gire la lente 90 grados alrededor del eje óptico del sistema (es decir,
alrededor de una línea paralela al banco óptico).
Pregunta 4-4: ¿Ve algún movimiento de la imagen durante esta rotación? Si
así es, describa. ¿Cómo aparecen las letras en esta nueva posición en
comparación con la posición anterior (en 1)?
Actividad 4-2: Más observaciones cuantitativas con lentes
cilíndricas y esférico cilíndricas positivas
1. Ponga la lente cilíndrica y la pantalla sobre el banco óptico.
2. Disminuya la intensidad de la luz en el cuarto e intente encontrar una
imagen nítida de una fuente de luz distante sobre la pantalla acercando o
alejando la pantalla de la lente.
Pregunta 4-5: ¿Es posible hacer esto? ¿Puede conseguir una imagen nítida en
alguna posición? Describa lo que observa.
Pregunta 4-6: ¿Son sus observaciones semejantes a las que obtuvo en la
Investigación 1 con lentes esféricas positivas? Explique.
Nota: Podemos crear una lente esférico cilíndrica poniendo en contacto una
lente esférica pura y una lente cilíndrica. Esto tiene como resultado que la
lente cilíndrica tenga dos potencias diferentes a lo largo de dos ejes, cuya
orientación difiere en 90 grados.
3. Tome una lente esférica con una potencia de 5 D, y póngala en contacto
con la lente cilíndrica que usted ha estado usando.
4. Ponga esta combinación de lentes sobre el banco óptico, e intente
encontrar la imagen sobre la pantalla acercando y alejando la pantalla a la
lente.
Pregunta 4-7: Describa lo que observa con las lentes esférico cilíndricas. ¿Al
mover la pantalla ve usted una imagen puntual nítida, o una serie de imágenes
de diferentes formas entre dos imágenes lineales nítidas?
Pregunta 4-8: ¿En qué posición de la pantalla se obtiene la mejor imagen?
Explique su definición de mejor imagen.
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Pregunta 4-9: ¿Qué similitudes y que diferencias hay entre las imágenes
formadas por una lente esférica positiva y una lente cilíndrica?
Nota sobre astigmatismo: Cuando un ojo es astigmático, sus elementos
ópticos no son perfectamente esféricos. Ellos poseen en cambio un
componente cilíndrico. Este defecto se encuentra frecuentemente combinado
con miopía o hipermetropía. Para corregir tal combinación de defectos es
necesario prescribir una lente esférica que contenga además una corrección
cilíndrica. Pero esta lente debe seleccionarse de modo que la mejor imagen —
como usted ha visto en la Actividad 4-2—sea enfocada en la retina.
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