El ojo humano y formación de imágenes:
El ojo humano es el órgano del sistema visual que detecta la luz y es la base del sentido de la vista. La formación de imágenes en el ojo humano se produce gracias a los componentes ópticos que permiten la recogida y el enfoque de la luz en la retina. A continuación, se describen los componentes ópticos del ojo y el proceso de formación de imágenes:
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Córnea: Es la parte frontal del ojo y es transparente. Su función es la de enfocar la luz que entra en el ojo.
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Cristalino: Es una lente biconvexa que se encuentra detrás de la pupila y es capaz de cambiar su forma para enfocar objetos cercanos o lejanos.
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Pupila: Es la abertura por donde entra la luz en el ojo.
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Retina: Es la parte posterior del ojo y su función principal es captar y procesar la luz en forma de impulso nervioso hacia el cerebro.
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La retina tiene dos tipos de fotorreceptores, los bastones y los conos, que son los encargados de captar la luz.
El proceso de formación de imágenes en el ojo humano se produce de la siguiente manera:
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La luz entra en el ojo a través de la córnea y la pupila.
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El cristalino enfoca la luz en la retina.
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Los fotorreceptores de la retina captan la luz y la convierten en impulsos eléctricos.
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Los impulsos eléctricos son enviados al cerebro a través del nervio óptico.
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El cerebro interpreta los impulsos eléctricos como una imagen.
Es importante destacar que la imagen que se forma en la retina es invertida y que el cerebro la interpreta y corrige para que la percibamos correctamente. Además, la visión binocular, que es la capacidad de utilizar ambos ojos para ver un objeto, permite la percepción de la profundidad.
Para que una imagen pueda ser visible, clara y resuelta, existen ciertos parámetros que se deben cumplir:
- Distancia mínima de visualización: El objeto debe estar a una distancia mínima de visualización de aproximadamente 25 cm, para que la luz proveniente del objeto entre con el ángulo apropiado y pueda ser enfocado en el área indicada de la retina. De lo contrario, los rayos de luz caerán sobre las células no retinales y el ojo no podrá distinguirlo, esto se debe a la capacidad limitada que tiene el cristalino para cambiar su forma.
- Contraste: Debe existir como mínimo un 2% de contraste entre los detalles adyacentes o el fondo, para que el ojo humano pueda diferenciarlos. Longitudes de onda y variaciones de luminosidad: Los rayos de luz provenientes del objeto deben ser una combinación de longitudes de onda dentro del espectro visible y variaciones de luminosidad (amplitudes de onda), para que puedan ser percibidos por el ojo humano.
- Debido a que el uso del microscopio óptico de luz se basa principalmente en la observación directa, todos los parámetros mencionados anteriormente son considerados como parte integral del diseño y desarrollo de los microscopios modernos. Es importante tener en cuenta estos parámetros para obtener imágenes claras y nítidas en la microscopía.
Los Lentes:
Los lentes son objetos transparentes, principalmente hechos de vidrio, que tienen la capacidad de refractar la luz de diferentes maneras. Existen dos tipos principales de lentes que se diferencian por su forma y su efecto sobre los rayos de luz:
- Lentes divergentes (bi-cóncavas): Presentan una parte central más delgada que los bordes y divergen los rayos de luz. Estos se utilizan para corregir la miopía y en la construcción de telescopios y otros instrumentos ópticos para reducir la magnificación y ampliar el campo de visión.
- Lentes convergentes (bi-convexas): Presentan una parte central más ancha que los extremos y convergen los rayos de luz hacia un punto común, denominado punto focal. La distancia entre el punto focal y el centro óptico del lente se conoce como distancia focal. Estos se utilizan como lentes de aumento y, por lo tanto, son elementos ópticos esenciales en la microscopía.
Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por el borde, y concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separación entre él y la lente se conoce como distancia focal (f). Por otro lado, las lentes divergentes son más gruesas por los bordes que por el centro, hacen diverger (separan) los rayos de luz que pasan por ellas.
Es importante destacar que las lentes convergentes y divergentes se utilizan para corregir diferentes problemas de visión y deben ser prescritos por un profesional. Además, las lentes convergentes son esenciales en la microscopía, ya que permiten la formación de imágenes ampliadas y nítidas.
Formación de imágenes:
Para describir la formación de imágenes con lentes convergentes, se emplea un diagrama de tres rayos principales que permite visualizar la ubicación y tamaño de la imagen que se forma al otro lado del lente. A continuación, se describen los tres rayos principales:
- Un rayo sale desde la parte superior del objeto y viaja paralelo al eje central del lente y entra de forma perpendicular a este. Al atravesar el lente con superficie esférica, el rayo se refracta y para atravesar el punto focal trasero.
- El otro rayo sale desde la misma ubicación y pasa a través del centro del lente, que se representa sin desviación alguna. En realidad, este rayo es desviado hacia abajo, al atravesar el lente (por la primera mitad del lente) y de nuevo hacia arriba (por la segunda mitad), pero esta ligera desviación se desprecia en los lentes delgados.
- El tercer rayo sale igualmente desde la parte superior del objeto, atraviesa el punto focal delantero, entra al lente y sale de forma paralela al eje central.
En la práctica, solo con dos de estos rayos es suficiente para identificar la localización de la imagen al otro lado del lente. Es importante destacar que las lentes convergentes son esenciales en la microscopía, ya que permiten la formación de imágenes ampliadas y nítidas.
Dependiendo de la ubicación del objeto, respecto al punto focal del lente, se pueden obtener variaciones de la imagen de dicho objeto. A continuación, se describen las variaciones de la imagen según la ubicación del objeto:
- El objeto está a varias veces la distancia focal del lente: la imagen se formará al otro lado del lente, invertida y de menor tamaño que el objeto original.
- El objeto se encuentra a dos veces la distancia focal del lente: la imagen se formará invertida al otro lado del lente y de igual tamaño que el objeto original.
- El objeto se encuentra ubicado entre una y dos veces la distancia focal del lente: la imagen se formará al otro lado del lente, invertida y de mayor tamaño que el objeto original.
- El objeto está ubicado exactamente en el punto focal del lente: los rayos de luz atraviesan el lente, salen de forma paralela. No se formará una imagen real al otro lado del lente a menos que se emplee un segundo lente que los ayude a converger. Es importante destacar que estos parámetros son esenciales en la microscopía, ya que permiten obtener imágenes claras y nítidas. Además, las lentes convergentes son esenciales en la microscopía, ya que permiten la formación de imágenes ampliadas y nítidas.
