L’occhio umano è un organo di senso adattato per consentire la visione reagendo alla luce. La cornea e il cristallino sono entrambi importanti per l’occhio per focalizzare la luce.

L’occhio focalizza la luce in modo simile a quando si utilizza una lente di ingrandimento per concentrare i raggi del Sole su un pezzo di carta. La distanza dalla lente di ingrandimento al pezzo di carta è la lunghezza focale.

Per l’occhio, la luce proveniente da oggetti distanti è focalizzata sulla retina nella parte posteriore dell’occhio.,

L’occhio ha le dimensioni di una pallina da ping pong, quindi la lunghezza focale deve essere di circa 2,5 cm.

La cornea fa la maggior parte della messa a fuoco

Circa il 70% della flessione della luce avviene quando entra nella cornea e nel fluido acquoso.

Questa flessione è possibile a causa della curva della cornea e del cambiamento dell’indice di rifrazione quando la luce si muove dall’aria nella cornea e quindi nel fluido acquoso tra la cornea e l’iride. L’aria ha un indice di rifrazione di 1,00 e il fluido acquoso dietro la cornea ha un indice di rifrazione di 1,33.,

Se la variazione dell’indice di rifrazione non fosse così grande, la luce non si piegherebbe tanto.

Questo diventa evidente se provi a guardare qualcosa quando sei sott’acqua. Le cose appaiono fuori fuoco perché la cornea è progettata per funzionare con la luce che vi passa dall’aria piuttosto che dall’acqua. Indossare occhiali da nuoto sott’acqua consente allo strato d’aria di essere presente.

La lente cristallina e la sistemazione

Dietro il fluido acquoso è il secondo sistema di lenti. Consiste di una lente convessa morbida e flessibile., Il muscolo ciliare è un anello circolare di muscolo che si attacca tutto intorno alla lente. Questo muscolo ciliare può cambiare la forma del cristallino allungandolo ai bordi. È attaccato alla lente da zonule (fibre legamentose che possono essere strette o allentate).

Quando si guarda un oggetto vicino, l’obiettivo deve diventare più arrotondato sulla superficie centrale per focalizzare i raggi di luce. Questa capacità di cambiare la messa a fuoco per gli oggetti close-up è chiamata alloggio.,

Due teorie totalmente opposte per l’alloggio

Ci sono due teorie principali su come l’obiettivo cambia forma.

  • Teoria di Helmholtz-proposta nel 1855. Quando il muscolo ciliare si contrae, tutta la tensione zonulare viene ridotta. Ciò consente alla lente centrale di diventare più rotonda (aumenta la sua potenza di messa a fuoco). Quando il muscolo ciliare si rilassa, tutta la tensione zonulare aumenta, causando l’appiattimento della lente (diminuzione della potenza ottica).
  • Meccanismo Schachar-proposto nel 1992., Quando il muscolo ciliare si contrae, la tensione zonulare equatoriale aumenta. Ciò fa sì che la superficie centrale della lente diventi più ripidamente arrotondata (aumenta la potenza ottica centrale). Quando il muscolo ciliare si rilassa, la tensione zonulare equatoriale viene ridotta, causando l’appiattimento della superficie centrale della lente (diminuzione della potenza ottica).

Il meccanismo di Schachar può essere dimostrato usando un palloncino Mylar (un palloncino piatto d’argento lucido che viene spesso usato con l’elio)., Se guardi la tua immagine riflessa sul lato piatto del palloncino, noterai che diventa più piccola se tiri i bordi del palloncino verso l’esterno. Questo perché il centro del pallone diventa più convesso.

Perdita di alloggio

Con l’avanzare dell’età, la capacità del muscolo ciliare di cambiare la forma del cristallino diminuisce. Per la maggior parte delle persone, la loro capacità di concentrarsi su immagini ravvicinate diminuisce, ma la visione a distanza non viene influenzata. Questo è noto come presbiopia ed è uno dei motivi per cui le persone anziane hanno spesso bisogno di occhiali da lettura.,

Secondo la teoria di Helmholtz, l’obiettivo diventa più difficile man mano che le persone invecchiano. Ciò significa che il muscolo ciliare non è più in grado di cambiare sufficientemente la forma della lente.

Secondo la teoria di Schachar, l’obiettivo non perde alcuna della sua flessibilità con l’età. Piuttosto, una perdita di alloggio è causata perché la lente continua a crescere leggermente con l’età. Questo aumento delle dimensioni significa che la distanza tra la lente e il muscolo ciliare diminuisce, il che significa che il muscolo ciliare non è in grado di fornire la stessa tensione ai bordi della lente.,

Nature of science

Quando viene suggerita una proposta alternativa su come funziona qualcosa, spesso c’è un lungo processo di discussione e sperimentazione prima che la nuova idea sia ignorata o accettata. Ad esempio, dal momento che il dottor Schachar ha proposto un meccanismo alternativo di come i muscoli ciliari cambiano la forma della lente, c’è stato molto argomento e contro-argomento. Dopo quasi 20 anni, il dibattito è ancora in corso.

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Link utili

Scopri di più sul meccanismo Schachar di come i muscoli ciliari e le fibre zonulari cambiano la forma della lente qui.

Questo articolo ha alcune grandi animazioni su come funziona l’occhio.