Optica: El ojo humano

Introducción

El ojo humano es sin duda el instrumento óptico más importante que existe, y al igual que los instrumentos ópticos diseñados por el hombre, el ojo humano también tiene sus limitaciones. El ojo puede considerarse como una disposición de doble lente positiva que forma una imagen real en una superficie fotosensible. Al parecer, esta idea fue propuesta, de manera rudimentaria, por Kepler (1605) quien escribió: “Afirmo que la visión se produce cuando la imagen del… mundo… se proyecta sobre la… retina cóncava”. Otros estudios serios se hicieron en el siglo XIX, principalmente por Helmholtz, cuyo trabajo monumental está en el libro Optik. Estos estudios del siglo XIX culminaron con los estudios de Allvar Gullstrand, que le valieron el Premio Nobel en Fisiología y Medicina en 1911 por sus investigaciones matemáticas sobre la refracción de la luz a través del medio transparente del ojo.

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La estructura del ojo humano

El ojo humano está anatómicamente formado por los elementos que se ilustran en la figura (Fig.1). El ojo es una masa gelatinosa casi esférica contenida dentro de una envoltura dura y flexible, la esclerótica. Excepto por la porción frontal o córnea que es transparente, la esclerótica es blanca y opaca. La córnea es el primer elemento refractor del ojo, sobresale del cuerpo de la esfera y su superficie curva (que está ligeramente aplastada reduciendo así la aberración esférica) sirve como el primer y más fuerte elemento convexo del sistema de lentes. Normalmente la córnea es transparente y su poder refractor se debe a que su índice de refracción es mayor que el del aire. Por cierto una de las razones por las que no podemos ver bien debajo del agua ($n_{a}\thickapprox 1.33$) es que el índice está demasiado cerca del de la córnea ($n_{c}\thickapprox 1.376$) para que pueda permitir una refracción adecuada.

Fig.1 "Componentes anatómicas del ojo"

Desde la córnea, la luz pasa a través de una cámara llena con un fluido acuoso denominado humor acuoso ($n_{ha}\thickapprox 1.336$) que nutre la parte anterior del ojo. En el humor acuoso está sumergido un diafragma conocido como iris que sirve como diafragma de apertura cuya función es controlar la luz que entra en el ojo a través de su agujero o pupila. El iris es el que le da el color a los ojos y recibe su nombre del hecho de que tiene una gran variación en color de una persona a otra. Hecho de músculos circulares y radiales, el iris puede dilatar (mydriasis) o contraer (myosis) la pupila dentro de una gamma que va de unos 2 mm en luz brillante hasta unos 8 mm en la oscuridad, ésto para controlar la cantidad de luz que llega a la retina (Fig. 2). Además de ésta función, está también relacionado con el proceso de enfoque, contrayéndose para aumentar la nitidez de la imagen al realizar trabajos finos.

Fig.2 "Dilatación y contracción de la pupila"