1. 22/04/2013
Índice de Refração
Biofísica da Visão
A refração ocorre quando um feixe luminoso incide sobre um meio material
transparente e sofre um desvio. Considerando-se um meio transparente, como o vidro,
a luz ao incidir sobre o vidro sofre uma diminuição da sua velocidade de propagação,
quando comparada com a velocidade de propagação do feixe luminoso no ar.
Ar
Vidro
Feixes luminosos
Profª. Melissa Deuner
BIOFÍSICA
Córtex visual do
lobo occipital
Índice de Refração
Trato óptico
Quiasma óptico
Nervo óptico
BIOFÍSICA
Uma forma de quantificar a refração de um meio material é por meio
do índice de refração. O índice de refração é determinado pela divisão
da velocidade de propagação da luz no ar (vAr), pela velocidade da luz
no vidro(vVidro), conforme a equação abaixo. Quanto maior a redução
da velocidade de propagação da luz, ao entrar no vidro, maior será
seu índice de refração. O índice de refração pode ser usado para
caracterizar qualquer sistema ótico, tais como, lentes, instrumentos
óticos e o olho.
Velocidade de propagação da luz no ar
n=
vAr
vVidro
Velocidade de propagação da luz no vidro
Índice de refração do vidro
BIOFÍSICA
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2. 22/04/2013
Índice de Refração
Se a velocidade de propagação da luz no vidro passa para
200.000 km/s, temos que o índice de refração do vidro (n) é
de 1,5, como mostrado abaixo. Observe que o índice de
refração é uma grandeza física adimensional.
n=
vAr
300.000 km/s
vVidro = 200.000 km/s = 1,5
BIOFÍSICA
Lente Convexa
Lente Côncova
A lente côncova diverge os feixes
luminosos de uma fonte distante,
ao contrário da lente convexa a
lente côncova não apresenta ponto
focal.
A lente convexa focaliza os feixes
luminosos de uma fonte distante,
do lado esquerdo da figura,
focalizando-o para uma ponto, no
outro lado da lente. Esse ponto é
chamado de foco, e a distância da
lente até o foco de distância focal.
Feixes luminosos
Feixes luminosos
foco
Lente convexa
BIOFÍSICA
Lente côncova
BIOFÍSICA
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3. 22/04/2013
Poder de Refração
Podemos medir o poder de
refração de uma lente a partir do
conceito de dioptria. Definimos
dioptria como a razão entre 1 metro
e a distância focal da lente, assim
uma lente com distância focal de 1
metro apresenta poder de refração
de 1 dioptria, se a distância focal
for de 0,5 m o poder de refração é
de 2 dioptrias, com uma distância
focal de 10 cm temos 10 dioptrias.
f
1m
Poder de refração = 1m / f
BIOFÍSICA
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4. 22/04/2013
Formação de Imagem no Olho
Podemos fazer uma analogia de
uma câmara fotográfica com o olho.
Em ambos temos um sistema de
lentes, que foca a imagem de um
objeto sobre uma região específica,
no caso dos olhos, a retina, na
câmara, o filme. Como na câmara, a
imagem no olho forma-se invertida, o
cérebro corrige e interpreta a
informação como se a imagem
estivesse na posição original.
NOSSO OLHO
olho
cristalino
BIOFÍSICA
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5. 22/04/2013
Anatomia do Olho
Índice de Refração do Olho
Ar (n=1,0)
Pupila
Íris
Pupila
Íris
Córnea
Córnea (n=1,38)
Humor aquoso (n=1,33)
Humor aquoso
Zônula
Zônula
Câmara posterior
Câmara posterior
Músculo ciliar
Músculo ciliar
Cristalino
Cristalino
(n=1,40)
Coróide
Coróide
Esclerótica
Esclerótica
Humor vítreo
Humor vítreo (n=1,34)
Retina
Retina
Fóvea
Fóvea
Disco ótico
Disco ótico
Nervo ótico e vasos retinais
Nervo ótico e vasos retinais
BIOFÍSICA
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6. 22/04/2013
Acomodação – Visão para Perto e para Longe
• No olho de visão normal, a
imagem se forma sempre na
retina. Para que isto aconteça,
é necessário que o olho mude
o seu poder dióprico, conforme
a distância do objeto, e esse
mecanismo denomina-se
Acomodação.
• O responsável pelo foco é o
cristalino. Para focar ele muda
de forma:
1. Os músculos ciliares se
contraem, deixando-o mais
avolumado.
2. Os músculos ciliares
relaxam, deixando-o de forma
achatada.
Miopia e Hipermetropia
A) Emetropia
Córnea
Íris
Humor aquoso
Músculo
ciliar
Cristalino
Ligamento
suspensor
Humor vítreo
1
2
Acomodação – Visão para Perto e para Longe
Quando olhamos para um objeto
próximo, o cristalino fica
arredondado, para provocar
maior curvatura da luz, formando
uma imagem nítida.
Quando olhamos para um objeto
distante, o cristalino fica
achatado, para focalizar a luz
exatamente na retina.
O olho normal, ou emétrope, é mostrado na
figura A. No olho normal objetos situados à
distância são focalizados sobre a retina. No
olho míope, a imagem é formada antes da
retina, como mostrado na figura B. Na maioria
das vezes, um globo ocular mais longo é a
causa da miopia, ou, em outras vezes, o poder
de refração muito grande do sistema de lentes
do olho é a causa. No olho com hipermetropia
a imagem é formada após a retina, como
destacado na figura C. A hipermetropia é em
geral devida a um globo ocular mais curto, ou,
algumas vezes, devida a um poder de refração
menor do sistema de lentes do olho, quando o
músculo ciliar está relaxado.
B) Miopia
C) Hipermetropia
BIOFÍSICA
Correção da Miopia
• A correção da miopia se faz
com a colocação de lentes
côncavas, que leva a imagem
a se formar mais longe. Com o
poder de refração adequado, a
imagem se formará sobre a
retina.
• O míope vê mal de longe, mas
enxerga bem de perto. A
distancia entre a córnea e a
retina é grande.
• O olho é "demasiado longo": a
imagem se forma à frente da
retina.
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BIOFÍSICA
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7. 22/04/2013
Correção da Miopia
•A correção da miopia se faz com a
colocação de lentes côncavas, que leva
a imagem a se formar mais longe. Com
o poder de refração adequado, a
imagem se formará sobre a retina.
•O míope vê mal de longe, mas enxerga
bem de perto. A distancia entre a córnea
e a retina é grande.
Visão normal
Miopia
Correção da Hipermetropia
O hipermétrope vê mal de perto e de
longe. Se conseguir ver bem de
longe, será com esforço e fadiga,
pois o olho não é suficientemente
potente.
A correção da hipermetropia se faz
com a colocação de lentes convexas,
que leva a imagem a se formar mais
perto. Com o poder de refração
adequado, a imagem se formará
sobre a retina. Para determinar o
grau adequado da lente convexa o
procedimento de tentativa e erro e
também é adotado.
Astigmatismo
O astigmatismo ocorre quando a córnea apresenta um formato oblongo, ou, mais
raramente, o cristalino apresenta tal formato. O cristalino de um olho astigmático
apresenta um formato da parede lateral de um ovo deitado. Para corrigir essa
anomalia é necessário o uso de lentes cilíndricas. Tais lentes tem a capacidade de
mudar a distância focal do olho, na direção onde o raio de curvatura da córnea difere
de suas demais partes.
Uma forma de saber se uma pessoa tem astigmatismo é olhando para a figura abaixo
sem óculos. Veja se consegue ver nitidamente todas as linhas.
BIOFÍSICA
BIOFÍSICA
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8. 22/04/2013
Correção do Astigmatismo
Moscas Volantes
Pupila
Íris
Córnea
Humor aquoso
Você pode ver se uma pessoa que usa óculos tem astigmatismo. Coloque a lente dos
óculos sobre palavras de um livro, por exemplo, e gire a lente. Se as palavras
sofrerem deformação a pessoa tem astigmatismo. Se não ficar evidente realize um
desenho parecido com o da figura ao lado.
São manchas ou pontos escuros no
campo
de
visão.
Em geral, são pequenas opacidades
dentro de uma gelatina que temos
dentro do olho, chamada humor vítreo.
O vítreo preenche toda a cavidade
posterior
do
globo
ocular.
Embora
esses
corpos
flutuantes
pareçam estar na frente do olho, eles
estão realmente flutuando dentro da
gelatina e a sombra deles é projetada
sobre
a
retina,
conforme
a
movimentação
dos
olhos.
Zônula
Câmara posterior
Músculo ciliar
Cristalino
Coróide
Esclerótica
Humor vítreo
Retina
Fóvea
Disco ótico
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
Nervo ótico e vasos retinais
BIOFÍSICA
Astigmatismo
BIOFÍSICA
Causas das Moscas Volantes
Pupila
Íris
Córnea
Humor aquoso
São causadas por alterações que
ocorrem no vítreo, o gel que
preenche o olho, em decorrência da
idade
ou
doenças
oculares.
Geralmente é acompanhado por um
encolhimento
ou
condensação,
chamado de descolamento do vítreo
posterior, sendo essa uma causa
bastante comum de moscas volantes.
Elas podem resultar também de
inflamações dentro dos olhos ou por
depósitos de cristais que se
depositam na gelatina do vítreo.
Visão normal
Zônula
Câmara posterior
Músculo ciliar
Cristalino
Coróide
Esclerótica
Humor vítreo
Retina
Fóvea
Disco ótico
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
Nervo ótico e vasos retinais
Visão com astigmatismo
BIOFÍSICA
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9. 22/04/2013
Moscas Volantes
Ceratocone
do Grego: kerato- chifre, córnea; e konos cone,
Bastonete e Cone
Bastonete
(periférica)
Cone
(cores)
Discos
é uma doença não-inflamatória degenerativa do olho
na qual as mudanças estruturais na córnea a tornam
mais fina e a modificam para um formato mais cônico
(ectasia) que a sua curva gradual normal.
O ceratocone pode causar distorção substancial da
visão, com múltiplas imagens, raios e sensibilidade à luz
sendo frequentemente relatados pelos pacientes.
Segmento
externo
Segmento
interno
Terminal
sináptico
Espaço
Citoplasmático
Membrana
Plasmática
Cílio
Mitocôndrias
Núcleo
Vesículas
sinápticas
Segmento
externo
Segmento
interno
Terminal
sináptico
Ceratocone é a distrofia mais comum da córnea,
afetando uma pessoa a cada mil, parecendo ocorrer em
populações em todo o mundo, embora alguns grupos
étnicos apresentam uma prevalência maior que outros.
Geralmente
é
diagnosticado
em
pacientes
adolescentes e apresenta seu estado mais grave na
segunda e terceira década de vida.
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BIOFÍSICA
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10. 22/04/2013
Estrutura da Retina
Estrutura da Retina
As células sensíveis à luz localizam-se na camada mais interna da retina, a luz
incidente nas células fotorreceptoras atravessam diversas camadas, antes de
sensibilizá-las. Tal arranjo pode parecer ineficiente, contudo a perda da energia
luminosa é mínima, devido a baixa absorção luminosa das camadas que antecedem
às células fotorreceptoras.
Seção da retina
Camada pigmentar
Camada de cones e
bastonetes
Camada nuclear
externa
Camada plexiforme
externa
Camada nuclear
interna
Camada plexiforme
interna
Camada de células
gaglionares
Camada da fibra
nervosa
Luz
Após atravessar o sistema de lentes
do olho e o humor vítreo, a luz atinge
a retina na sua superfície interna,
atravessando diversas estruturas,
tais como, as células ganglionares,
as camadas plexiformes e nucleares,
até atingir a camada dos bastonetes
e cones.
Fonte: http://www.diptech.com.br/seminars/visao/monografia/visao_monografia.htm
Retina
BIOFÍSICA
Luz
Excitação dos Fotorreceptores
Na escuridão, a membrana dos bastonetes
apresenta canais iônicos abertos, permitindo a
passagens de íons. É possível detectar um
corrente elétrica (I) entre os dois segmentos do
bastonete (corrente de escuro). O influxo iônico
poder ser devido aos íons de Na+(em 90% dos
casos), ou aos íons de Ca++ (em 10% dos
casos). A corrente de escuro (I) mantém o
bastonete despolarizado (-40 mV), liberando um
neurotransmissor,
muito
provavelmente
glutamato, no nível de células bipolares e
horizontais.
Segmento
externo
Segmento
interno
Terminal
sináptico
Fonte: Garcia, E. A. C. Biofísica.
Savier, 2000 (pg. 269).
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Editora
BIOFÍSICA
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11. 22/04/2013
Decomposição da Rodopsina
Uma molécula de rodopsina consiste de uma proteína, chamada opsina, e de um
grupo prostético, que absorve a luz, o 11-cis-retinal. A rodopsina é uma proteína
transmembrana do bastonete. A absorção do fóton pelo 11-cis-retinal modifica sua
estrutura tridimensional, resultando no isômero, todo-trans-retinal. Tal mudança
acarreta uma variação conformacional na estrutura da opsina, indicando que houve
absorção da energia luminosa.
Fonte: http://www.scienceofspectroscopy.info/
BIOFÍSICA
Daltonismo
• A visão normal a cores depende da
combinação das mesmas no córtex
sensorial. Nas formas mais comuns de
daltonismo, o indivíduo não consegue
distinguir entre o vermelho e o verde
devido à falta dos pigmentos sensíveis
ao vermelho e o verde.
• Visto que o gene para o daltonismo é
recessivo e ligado ao sexo (levado
somente pelo cromossomo X), esta
condição é muito mais rara em
mulheres que em homens.
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12. 22/04/2013
Ilusão de Ótica
Algumas ilusões trabalham exatamente no fato de sermos juntamente com os
macacos os únicos seres que percebem a noção de largura, altura e profundidade;
uma das explicações para este fato é que temos os olhos na frente da cabeça e não
dos lados como na maioria dos animais.
A percepção que uma pessoa tem do mundo exterior de seu olho não depende
apenas do órgão da visão, mas também de suas emoções, seus motivos, suas
adaptações, etc. A Psicofísica estuda estas percepções e mostra que o mesmo
estímulo físico pode produzir percepções muito variadas.
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
BIOFÍSICA
Ilusão de Ótica
Tipos de Ilusão de Ótica
As ilusões de ótica indicam uma segmentação entre a percepção de algo e da
concepção desta outra realidade, a ordem de percepção não influencia a
compreensão de algumas imagens. Principalmente nos últimos 20 anos, os cientistas
mostraram um progresso na área óptica. As ilusões causam surpresa quando são
percebidas de formas diferentes e até um certo tipo de divertimento.
As ondas de luz penetram no olho então entram em celas de foto receptivas na retina.
A imagem formada na retina é plana, contudo, percebemos forma, cor, profundidade e
movimento. Isso ocorre porque nossas imagens de retina, se em uma imagem 2D ou
3D, são representações planas em uma superfície encurvada. Para qualquer
determinada imagem na retina, há uma variedade infinita de possíveis estruturas
tridimensionais.
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
BIOFÍSICA
Ambíguas
As imagens ambíguas, sempre contém
mais de uma cena na mesma imagem.
Seu sistema visual interpreta a imagem
em mais de um modo. Embora a imagem
em sua retina permaneça constante,
você nunca vê uma mistura estranha das
duas percepções sempre é uma ou a
outra.
A ilusão do vaso Rubim é uma ambígua
ilusão figura/fundo. Isto porque podem
ser percebida duas faces brancas
olhando uma para a outra, num fundo
preto ou um vaso preto num fundo
branco.
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
BIOFÍSICA
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13. 22/04/2013
Tipos de Ilusão de Ótica
Escondidas
São imagens que a primeira vista não
apresentam nenhum significado, mas
depois de observar você irá se
surpreender.
Na figura ao lado focalize seu olhar no
pontinho preto no centro do círculo...
Agora movimente-se para frente e para
trás... (ainda olhando para o pontinho).
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
BIOFÍSICA
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14. 22/04/2013
Tipos de Ilusão de Ótica
Letras
Nossos olhos realmente nos enganam, aqui você descobrirá várias formas e tipos de
letras que enganam nossa vista.
Olhe
abaixo
e
diga
as
CORES,
não
as
palavras...
Conflito no cérebro: o lado direito do seu cérebro tenta dizer a cor,
enquanto
o
lado
esquerdo
insiste
em
ler
a
palavra.
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
BIOFÍSICA
Tipos de Ilusão de Ótica
Arte
São obras publicadas de artistas
consagrados com maravilhosas ilusões de
óptica.
Preste atenção: nesta imagem existem 9
pessoas. Tente encontrá-las...
Fonte: http://www.portaldaretina.com.br/ilusoes/index.asp
BIOFÍSICA
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15. 22/04/2013
Tipos de Ilusão de Ótica
Arte
O enigmático sorriso da Monalisa, de Leonardo
da Vinci, é "uma ilusão que aparece e
desaparece devido à maneira peculiar como o
olho humano processa as imagens", de acordo
com uma pesquisa sobre os mecanismos da
visão da neurobióloga Margaret Livingstone.
Dentro do Congresso Europeu de Percepção
Visual
(ECVP
2005)
a
pesquisadora
argumentou que quando no século XVI
Leonardo Da Vinci pintou a Monalisa conseguiu
um efeito pelo qual o sorriso desaparece
quando o quadro é visto diretamente e só
reaparece quando a vista é fixada em outras
partes
do
quadro.
BIOFÍSICA
Polarização
A tecnologia 3D na verdade é uma
grande ilusão. Sim, não se trata de algo
real e sim uma “peça” que é pregada
na sua mente. A imagem em três
dimensões é gerada por um efeito
chamado estereoscopia. Parece
complicado, mas não é: trata-se apenas
da projeção de duas imagens da
mesma cena, só que de pontos de vista
ligeiramente diferentes. Seu cérebro
automaticamente funde as duas
imagens em apenas uma e, nesse
processo, obtém informações quanto à
profundidade, distância, posição e
tamanho dos objetos, gerando uma
ilusão de visão em 3D.
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16. 22/04/2013
Curiosidades ...
• A tartaruga é um bicho muito carente: enxerga outra
tartaruga em qualquer objeto esférico que vê. Um
capacete, por exemplo, pode despertar um grande amor!
Curiosidades ...
• O tubarão é míope!
•
A abelha é daltônica!
•
Lulas enxergam no foco!
•
Insetos têm acuidade visual próximo de 0! Porém possuem 28.000
olhinhos e enxergam em todas as direções!
• As zebras fazem foco a 1,20 metro de distância e têm
três pálpebras!
•
• A águia tem dois centros de visão em cada olho, além
de uma percepção de cores maior que a nossa. Ela
pode olhar para a frente e para o chão ao mesmo tempo!
O poder de resolução da vista de falcões e gaviões chega a ser 8
vezes mais potente que do homem; conseguem localizar uma presa a
300 metros de altitude!
•
Aves não têm noção de profundidade (imagens bidimensonais).
Porém, elas veêm muito mais nítido e colorido que a gente!
• O hipopótamo tem o maior globo ocular de todos os
animais, com até 12 centímetros de diâmetro!
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Curiosidades ...
• Existe uma espécie de camarão com 12 tipos de pigmentos
coloridos (a visão do bichinho é inimaginável, pois ele vê
cores e tons que a gente nem sabe como podem ser)!
• Apesar de enxergar muito bem no escuro, a coruja chega a
virar a cabeça em até 180 graus para ver o que acontece
ao redor e ter uma visão de conjunto!
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MENSAGEM A VOCÊ
Sentido da Visão:
• Muita gente pensa que os olhos do morcego são
dispensáveis pelo fato de ele ter um sonar. Ledo engano! O
sonar é uma espécie de sinal vibratório, que serve para o
bicho se movimentar ou se comunicar. Mas, para enxergar
à noite e caçar as presas, o morcego não abre mão dos
seus belos olhos!
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17. 22/04/2013
Não devemos enxergar apenas com os olhos da face, que só captam a
onda eletromagnéticas. Precisamos também enxergar com os olhos do
coração
...Vítimas da guerra
contra a carne . . .
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18. 22/04/2013
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19. 22/04/2013
Odiamos a solidão, mas
adoramos nos isolar.
Seu destino não é uma questão de sorte,
mas sim uma questão de escolhas.
TUDO É UMA QUESTÃO DE ÓPTICA
Bons alunos se preparam para receber um diploma, alunos
fascinantes se preparam para a vida. Bons alunos são
repetidores de informações, alunos fascinantes são
pensadores. Em que mundo você vive?
VOCÊ É AQUILO QUE QUER SER !!!
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20. 22/04/2013
Referências
PURVES, W. K., SADAVA, D., ORIANS, G. H. HELLER, H. G. Vida. A
Ciência da Biologia, 6a ed. Artmed editora.2002.
GARCIA, E. A. C. Biofísica. Editora Savier, 2000.
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