OCCHIO UMANO
L’occhio umano può essere approssimato ad una sfera di raggio r ≈ 1,2 cm:
- le palpebre e le ciglia hanno una funzione protettiva;
- la cornea è una membrana trasparente con potere diottrico D1 ≈ 42 diottrie ed indice di rifrazione nc = 1,38;
- l’umor acqueo è un liquido trasparente con indice di rifrazione nu = 1,33;
- la pupilla consente alla luce di entrare nell’occhio; le sue dimensioni possono variare da 1 mm (luce intensa) a 8 mm (buio). Tale variabilità avviene tramite un diaframma (detto iride) azionato da alcuni muscoli. Le dimensioni delle pupille dipendono anche dall’umore della persona: emozioni negative la restringono e quelle positive l’allargano;
- il cristallino è una lente flessibile (con un potere diottrico D2 ≈ 16 diottrie) la cui forma può essere modificata dai muscoli ciliari; in questo modo riusciamo a mettere a fuoco l’immagine. Quando osserviamo degli oggetti lontani, la forma del cristallino non viene modificata dai muscoli ciliari; quando osserviamo degli oggetti vicini, i muscoli ciliari aumentano la sua curvatura aumentando il potere diottrico. Quando si legge molto e da vicino la nostra vista si affatica ed è opportuno, ogni tanto, guardare oggetti lontani (ad es. una nuvola) per consentire ai muscoli ciliari di rilassarsi. Questa flessibilità del cristallino (detta accomodamento) consente di mettere a fuoco oggetti a 15 cm di distanza (punto prossimo) o oggetti molto lontani (punto remoto). Un modo per non stancare troppo gli occhi è mediante una lettura a 25 cm di distanza (in questo modo i muscoli ciliari sono leggermente contratti). La capacità di accomodamento varia con l’età: il cristallino diventa meno elastico con il passare del tempo ed il punto prossimo (di 15 cm) si allontana; ciò costringe il lettore ad allontanare il foglio ma se si allontana troppo i caratteri diventano più piccoli e la lettura diventa difficoltosa (presbiopia);
- l’umor vitreo è un liquido trasparente;
- la retina è una piccola rete (funge da schermo) costituita da milioni di cellule:
- i coni (circa 6 milioni) sono utilizzati nella visione diurna e consentono di vedere i dettagli; si dividono in tre gruppi che dipende da quale colore (lunghezza d’onda) sono sensibili: blu (420 nm), rosso (530 nm) e verde (560 nm); se un gruppo di coni ha un difetto si è daltonici; la sensibilità dei coni alla luce è cento volte inferiore a quelli dei bastoncelli, perciò la nostra visione dei colori si riduce molto con una bassa luminosità;
- i bastoncelli (circa 120 milioni) sono molto sensibili alla luce, lavorano quando c’è scarsa visibilità e non distinguono i colori (soltanto le sfumature di grigio);
- il nervo ottico invia le informazioni ricevute dalla retina (sotto forma di impulsi elettrici) al cervello che, interpretandoli, forma l’immagine.
Abbiamo una visione nitida quando le nostre lenti (cornea + cristallino) formano l’immagine dell’oggetto esattamente sulla retina. L’immagine che si forma sulla nostra retina è capovolta (reale e rimpicciolita) ma il nostro cervello è in grado di interpretarla diritta. Per sperimentare le capacità del nostro cervello, è possibile fare il seguente esperimento: fissate per 12 secondi il centro della parte bianca della seguente figura e poi guardate un foglio bianco:
Il nostro occhio è costituito da due lenti con un diverso potere diottrico. Ciò equivale ad una lente con potere diottrico
D = D1 + D2 = 42 + 16 =58 diottrie
Quindi la distanza focale complessiva è:
f = 1/D = 1/58 = 0,0172 m = 1,72 cm
Se si osserva un fotogramma, esso permane sulla nostra retina per 0,07 – 0,1 s; tale caratteristica prende il nome di persistenza delle immagini. Questo vuol dire che se i fotogrammi hanno una velocità superiore non si riesce a seguire il dettaglio (ad es. del moto di un corpo); ciò ha però il vantaggio di farci vedere in maniera continua un film (cioè una sequenza di fotogrammi).
Un’altra capacità del nostro occhio è il potere risolutivo (o acuità visiva) cioè la capacità di distinguere due punti vicini; tale capacità è espressa dall’angolo minimo che riusciamo a distinguere (θ ≈ 0,017°).
