En primer lugar mi saludo respetuoso para toda la comunidad académica y científica de Hive.blog, en esta oportunidad seguiremos ampliando el conocimiento relacionado a la óptica geométrica y su importante influencia en el desarrollo de todo el aprendizaje relacionado al esencial fenómeno de la luz.

Introducción

El esencial fenómeno de la luz a través de toda nuestra historia nos ha brindado cualquier tipo de conocimiento, pero además nos permite poder captar nuestro maravilloso mundo exterior, como ya hemos descrito para tal propósito los seres humanos contamos con nuestros instrumentos ópticos naturales como son nuestros ojos, a través de estos los rayos luminosos llegan hasta nuestra pantalla receptora, en donde, se forman cualquier tipo de imágenes, todo dependerá de la ubicación o ángulo de enfoque de nuestra mirada.

Es importante destacar que dichos rayos de luz transportadores de las imágenes al entrar en nuestros ojos se refractaran debido a que en su camino tendrán a los lentes naturales como la córnea y el cristalino, este hecho ha despertado gran interés para varias áreas del conocimiento humano, en donde, podemos encontrar al campo de la física y su espléndida óptica geométrica y su conceptualización de rayo luminoso, además con el desarrollo y comprensión de principios como el de la refracción.

En la primera entrega nos relacionamos con el poder refractivo de las lentes artificiales a través de una importante característica denominada dioptría, dicha característica es posible utilizarla para los lentes naturales de nuestros ojos, por lo tanto, este aspecto será nuestro punto de encuentro en esta oportunidad, y con ello al igual que las lentes artificiales conocer de manera general la capacidad de refracción de las lentes internas de nuestro sistema óptico natural, por lo tanto, debemos seguir resaltando que la dioptría no es más que la unidad representativa del poder refractivo de las lentes bien sean artificiales como naturales, y además es el valor inverso de la denominada distancia focal en metros, recordemos que la calidad de las imágenes siempre va a depender de la concurrencia de los rayos luminosos en un solo punto al doblarse cuando pasen por una lente, dicho punto es el que hemos denominado punto focal.

Cuando los rayos de luz a refractarse y no coincidir lo más posible en un solo punto focal se generan las llamadas aberraciones ópticas, en el pasado artículo nos relacionamos con las aberraciones esféricas y cromáticas generadas por lentes artificiales y también conocimos cómo es posible la corrección de las mismas a través de la combinación de cierto tipo de lentes como convergente y divergente.

En nuestros sistemas ópticos naturales (ojos) también se originan una serie de desenfoques de la proyección de los rayos luminosos que transportan las imágenes hacia nuestra retina, entre estas anomalías encontramos a la miopía, hipermetropía y astigmatismo, dichas anomalías es posible corregirlas con lentes como podremos observar más adelante en el presente artículo.

Dioptrías del ojo humano

En el anterior artículo nos relacionamos con la importante capacidad refractiva de las lentes artificiales a través del cálculo de su dioptría, recordemos que el fenómeno de la refracción es aquel que se desarrolla cuando un determinado medio material o elástico tiene la capacidad de incidir en la direccionalidad de los rayos de luz que lo atraviesan, por lo tanto, los rayos luminosos que entran en forma paralela a dicho medio se doblaran o refractaran en el mismo, esto generalmente ocurre por el cambio de la velocidad de los rayos al pasar de un medio a otro, y por lo tanto, la refracción o doblamiento de los rayos luminosos pueden ser hacia abajo o hacia arriba, es decir, converger o divergir respectivamente.

Por medio de la dioptría se determina el poder refractivo de una determinada lente artificial o natural, y como pudimos notar a mayor valor de dioptría mayor será la capacidad refractiva de la lente, este importante valor representa el inverso de la distancia focal en metros, siempre es necesario tener en cuenta que la distancia focal es la que se mide desde el centro de un determinado sistema óptico hasta aquel lugar denominado punto focal tal y como se pudo observar en los ejemplos mostrados en la primera entrega.

En esta oportunidad nos relacionaremos con el poder refractivo de las lentes naturales presentes en nuestros ojos como es el caso de la córnea y el cristalino (esto en relación al tratamiento de los rayos luminosos), sin embargo, es importante relacionarnos con el índice de refracción de todos los medios presentes en el interior de nuestro complejo sistema óptico natural (ojos), es decir, el humor acuoso, vítreo, córnea y el cristalino, relacionaremos dichos índices de refracción con el del vacío y el aire, señalando que tanto la córnea como el cristalino representan los elementos ópticos de mayor potencia refractiva de los rayos luminosos al entrar en al ojo humano, como pueden observar en la siguiente figura 1.

En la anterior figura 1, pudimos obtener una idea del comportamiento de los rayos luminosos al entrar en nuestros sistemas ópticos naturales, los mismos pasan por distintos medios materiales y cada cual con su respectiva capacidad de refracción, en donde, resalta el poder refractivo de la córnea y el cristalino, por lo tanto, comprobamos a la vez que el ojo humano cuenta con elementos transparentes con su alto poder de refracción.

Como hemos expresado anteriormente la córnea representa una de nuestras lentes naturales y la misma la de mayor poder de refracción de los rayos de luz, y ella cuenta con un poder refractivo entre +40 a +47 dioptrías este valor dependerá de las características particulares de cada persona en relación a su conformación ocular, de la misma forma ocurre con el cristalino cuyo valor oscila entre las +20 dioptrías, sin embargo, el cristalino es muy elástico lo que le permite ser acomodado por los pequeños músculos ciliares incrementando de esta manera su grado de curvatura, lo antes expresado le permite al cristalino poder llegar a un poder refractivo alrededor de 33 dioptrías.

Es importante resaltar que tanto la córnea como el cristalino poseen comportamiento refractivo de tipo convergente debido a que logran llevar o hacer converger a los rayos luminosos transportadores de las imágenes de nuestro entorno hacia nuestra retina en el punto focal, resaltando con ello que esta característica debe ser un proceso normal de nuestros ojos, y de esta manera no debe existir algún mecanismo de acomodo por parte de nuestros pequeños músculos ciliares, claro está sin poseer nuestros sistemas ópticos algún tipo de vicio refractivo, y con ello el ojo humano con estas característica se le denomina ojo normal o emétrope, como pueden observar a continuación en la siguiente figura 2.

En la anterior figura 2, pudimos observar el comportamiento de los rayos luminosos en un ojo normal o emétrope, en donde, es de vital importancia la congruencia entre la longitud axial de nuestros sistemas ópticos naturales y el poder refractivo tanto de la córnea como del cristalino, si algunos de los anteriores aspectos no son proporcionales entre sí, entonces, estaríamos en presencia de los diferentes vicios refractivos (ametropías), y por lo tanto, se generaría un problema en la proyección de las imágenes transportadas por los rayos luminosos hacia la retina, ya que dichas imágenes llegarían a formarse bien sea delante o detrás de nuestra pantalla receptora natural, es decir, la retina.

Ahora nos relacionaremos con algunas de estas ametropías o vicios refractivos en esta oportunidad con la miopía, teniendo como referencia el comportamiento de los rayos luminosos en un ojos emétrope como pudieron observar en la anterior figura 2, y además conoceremos la forma o manera de poder corregir este tipo de vicio refractivo o ametropía a través de la utilización de las lente artificiales.

Rayos luminosos en un ojo miope

Por lo general, este tipo de vicio refractivo o ametropía se origina debido a que el ojo humano en ciertos casos posee mayor longitud axial de lo normal, sin embargo, esto también puede llegar a ocurrir o generarse debido a ciertos problemas refractivos relacionados a una curvatura inadecuada de la córnea, o también cuando nuestro cristalino posee gran poder de refracción y con ello un alto valor en dioptrías lo que hace que los rayos luminosos converjan delante de la retina, es decir, se origina un foco denominado preretinal, y de dicho foco van a salir rayos de forma divergentes hasta llegar a la retina generando una imagen desenfocada o difusa, como pueden observar a continuación en la siguiente figura 3.

En la anterior figura 3, pudimos observar como los rayos luminosos forman un punto focal delante de la retina en el Vítreo, y desde dicho punto divergen dichos rayos hasta la retina originándose imágenes borrosas que son transmitidas de esa forma por el nervio óptico a nuestro cerebro, sin embargo, gracias a la implementación de lentes artificiales diseñadas por el hombre a través de los avances científicos-tecnológicos ha sido posible corregir este tipo de vicio refractivo como pueden visualizar en la siguiente figura 4.

En la anterior figura 4, se observa la corrección de esta ametropía gracias a la utilización de una lente negativa o divergente cóncava o bicóncava cuyo valor en dioptría es negativa como se pudo demostrar en la pasada entrega, estas lentes hacen que los rayos luminosos diverjan y de esta manera formen el punto focal en la retina y con ello la generación de una imagen nítida, este tipo de lentes divergentes las podemos observar en ópticas o en farmacias y las reconoceríamos por poseer el valor en dioptrías negativa, y las mismas pueden ir desde -0,5 y pasar de las -20 dioptrías, todo va a depender de poder llevar dichos rayos con punto preretinal hacia la retina, esto lo pueden observar en la siguiente figura 5.

Conclusión

Seguimos comprobando que el entendimiento del fenómeno de la luz nos ha permitido dar un salto exponencial en nuestro desarrollo como seres vivientes en el planeta Tierra y más allá, todo esto, sin duda, nos ha permitido aumentar nuestra capacidad longeva durante nuestra permanencia física por este hermoso universo, una prueba fidedigna de ello lo representa el acomodo del desenfoque de los rayos luminosos que entran en nuestros sistemas ópticos naturales (ojos), bien por formar un punto focal delante de la retina y generar una ametropía como la indicada en este artículo.

También los rayos luminosos al entrar en nuestros ojos originan otras ametropías como la hipermetropía la cual analizaremos en la próxima entrega así como es posible corregir dicho vicio refractivo, en cuanto a la miopía pudimos observar como a través de la implementación de una lente divergente cóncava o bicóncava se logra llevar dicho punto focal hacia la retina y de esta manera dar una adecuada calidad de la imagen deseada.

Muchos de nosotros hemos podido observar en las ópticas gran cantidad de lentes y en ellos por lo generan se le visualiza un valor, dicho valor representa la cantidad de dioptría, es decir, la capacidad refractiva de dicha lente, y al ser negativo dicho valor estamos en presencia de una lente divergente o negativa que es implementada como pudimos observar para la corrección de ciertos vicios refractivo o ametropía como la miopía.

Hasta otra oportunidad mis apreciados lectores de Hive, en especial a los miembros de la gran comunidad de #STEM-Espanol, los cuales reciben el apoyo de otras grandes comunidades como los son #stemsocial y #curie, por lo cual recomiendo ampliamente formar parte de este hermoso proyecto, ya que resalta la excelente labor de la academia y el gran trabajo de todo el campo científico.

Nota: Todas las imágenes fueron elaboradas usando la aplicación de Power Point y el gif animado fue elaborado con la aplicación de PhotoScape, la imagen fotostática fue captada con la cámara fotográfica del teléfono celular Samsung Galaxy J2 Pro.

Referencias Bibliográficas

[1]Charles H. Lehmann. Geometría analítica

[2]Dr Rene Moreno. Óptica refractive.

[3]Conceptos indispensables sobre la refracción.

[4]Dioptría, poder refractivo.