Boas Vindas


Seja bem vindo ao blog de física dos segundos anos do Colégio Energia de Blumenau.
Aqui serão postados os trabalhos sobre a influência da luz e do som na forma com que percebemos o mundo a nossa volta.
Falaremos sobre dois sentidos que nos enchem de informações sobre tudo: a Visão e a Audição.

Olho Humano

Anatomia básica

Embora pequeno no tamanho, o olho é um órgão muito complexo. O olho tem aproximadamente 2,54 cm de largura, 2,54 cm de profundidade e 2,3 cm de altura.




A camada dura e mais exterior do olho é chamada de esclera. Ela mantém o formato do olho. A sexta parte frontal dessa camada é transparente e é chamada de córnea. Toda a luz deve passar primeiro pela da córnea ao entrar no olho. Ligados à esclera estão os músculos que movem o olho, chamados músculos extra-oculares.
O coróide (ou trato uveal) é a segunda camada do olho. Ele contém os vasos sangüíneos que fornecem sangue às estruturas. A parte frontal do coróide contém duas estruturas:
· Corpo ciliar: é uma região muscular conectada ao cristalino. Ele se contrai e relaxa para controlar o tamanho do cristalino quando o foco precisar ser ajustado.
· Íris: é a parte colorida do olho. A cor da íris é determinada pela cor do tecido conjuntivo e das células de pigmento. Menos pigmentação deixa os olhos azuis, mais pigmentação deixa os olhos marrons. A íris é um diafragma ajustável ao redor de uma abertura chamada pupila.
A íris possui dois músculos: o músculo dilatador torna a íris menor e, conseqüentemente, a pupila fica maior para permitir que mais luz entre no olho. Já o músculo esfíncter deixa a íris maior e a pupila menor, permitindo que menos luz entre no olho. O tamanho da pupila pode mudar de 2 milímetros para 8 milímetros. Isso significa que ao alterar o tamanho da pupila, o olho pode mudar a quantidade de luz que entra nele em até 30 vezes.
A camada mais interna é a retina: a porção do olho que percebe a luz. Ela contém células bastonetes, que são responsáveis pela visão em condições de pouca luz, e as células cone, responsáveis pela visão de cores e detalhes. Na parte posterior do olho, no centro da retina, está a mácula. No centro da mácula há uma área chamada fóvea central. Esta área contém apenas cones e é responsável por enxergarmos claramente detalhes específicos.
A retina contém um composto químico chamado rodopsina. Ela é a responsável por converter a luz nos impulsos elétricos que o cérebro interpreta como visão. As fibras nervosas da retina juntam-se na parte posterior do olho e formam o nervo ótico, que conduz os impulsos elétricos ao cérebro. O local em que o nervo ótico e os vasos sangüíneos saem da retina é chamado de disco ótico. Esta área é um ponto cego da retina porque não contém bastonetes ou cones. No entanto, você não percebe este ponto cego porque cada olho cobre o ponto cego do outro.
Quando um médico olha a parte posterior do seu olho através do oftalmoscópio, é isso o que ele vê:




Dentro do globo ocular, há duas seções preenchidas por fluidos separadas pelo cristalino. A seção posterior e maior contém um material transparente e semelhante a um gel chamado humor vítreo. A seção frontal e menor contém um material transparente e aquoso chamado humor aquoso. O humor aquoso divide-se em duas seções chamadas câmara anterior (na frente da íris) e câmara posterior (atrás da íris). O humor aquoso é produzido no corpo ciliar e escoa pelo canal de Schlemm. Quando esse escoamento é bloqueado, pode ocorrer uma doença chamada glaucoma.
O cristalino é uma estrutura transparente e biconvexa de cerca de 10 mm de diâmetro. O cristalino muda de forma porque está ligado a músculos do corpo ciliar. O cristalino é usado para fazer o ajuste fino da visão.
Cobrindo a superfície interna das pálpebras e da esclera está uma mucosa chamada de conjuntiva, que ajuda a manter a umidade do olho. Uma infecção desta área é chamada de conjuntivite.
O olho é único no sentido de que é capaz de se movimentar em várias direções para maximizar o campo de visão e, além disso, é protegido de ferimentos por uma cavidade óssea chamada de cavidade orbital. O olho fica incrustado em gordura, que lhe fornece amortecimento. As pálpebras protegem o olho por meio do ato de piscar. E isso também mantém a superfície do olho úmida ao espalhar as lágrimas sobre os olhos. Os cílios e sobrancelhas protegem o olho de partículas que podem feri-lo.
As lágrimas, por sua vez, são produzidas nas glândulas lacrimais, que são localizadas acima do segmento exterior de cada olho. As lágrimas eventualmente acabam sendo sugadas para o canto do olho, dentro do saco lacrimal, passando pelo duto nasal e entrando no nariz. É por isso que o seu nariz escorre quando você chora.
Há seis músculos ligados à esclera para controlar os movimentos do olho. Aqui estão eles:



reto medial: move o olho em direção ao nariz
reto lateral: move o olho na direção contrária ao nariz
reto superior: eleva o olho
reto inferior: abaixa o olho
oblíqüo superior: faz a rotação do olho
oblíqüo inferior: faz a rotação do olho


Percebendo a luz

Quando a luz entra no olho, passa primeiro pela córnea, depois pelo humor aquoso, cristalino e humor vítreo. E por último, ela alcança a retina, que é a estrutura do olho que percebe a luz. A retina contém dois tipos de células, chamadas bastonetes e cones.
Os bastonetes cuidam da visão em condições com pouca luz, e os cones são os responsáveis pela visão de cores e detalhe Quando a luz entra em contato com estes dois tipos de células, ocorre uma série de reações químicas complexas. O composto químico formado (rodopsina ativada) cria impulsos elétricos no nervo ótico. Geralmente, o segmento exterior dos bastonetes são longos e finos, enquanto os segmentos externos dos cones são mais parecidos com cones. Veja um exemplo de um bastonete e de um cone:
















O segmento externo de um bastonete ou cone contém os compostos químicos sensíveis à luz. Nos bastonetes, este químico é chamado de rodopsina. Nos cones, são chamados pigmentos de cor. A retina contém 100 milhões de bastonetes e 7 milhões de cones. A retina é revestida de um pigmento negro chamado melanina, assim como o interior de uma máquina fotográfica é preta, para diminuir a quantidade de reflexo. A retina possui uma área central, mácula, que contém alta concentração de somente cones. Esta área é a responsável pela visão detalhada e precisa.
Quando a luz entra no olho, ela toca o composto químico sensível a ela chamado rodopsina. A rodopsina é uma mistura de uma proteína chamada escotopsina e 11-cis-retinal, a última é derivada da vitamina A (que é o motivo pelo qual a falta de vitamina A causa problemas de visão). A rodopsina se decompõe quando é exposta à luz porque a luz causa uma alteração física na porção 11-cis-retinal da rodopsina, alterando-a para trans retinal. A primeira reação leva apenas alguns trilionésimos de segundo. A 11-cis-retinal é uma molécula cheia de ângulos, enquanto a trans retinal é uma molécula reta. Isso faz com que o composto seja instável. A rodopsina se quebra em diversos compostos intermediários, mas eventualmente (em menos de um segundo) forma metarodopsina II(rodopsina ativada). Este composto químico produz impulsos elétricos que são transmitidos ao cérebro e interpretados como luz


Visão das cores

Os compostos químicos sensíveis a cores nos cones são chamados de pigmentos e são muito semelhantes aos compostos dos bastonetes. A parte retinal do composto químico é a mesma, mas a escotopsina é substituída por fotopsinas. Portanto, os pigmentos que respondem à cor são feitos de retinal e fotopsinas. Há três tipos de pigmentos sensíveis às cores:
· pigmento sensível ao vermelho
· pigmento sensível ao verde
· pigmento sensível ao azul
Cada cone possui um desses pigmentos, o que a torna sensível àquela cor específica. O olho humano pode perceber quase qualquer gradação de cor em que o vermelho, verde e azul estiverem misturados.












No diagrama acima são exibidos os comprimentos de onda dos três tipos de cones (vermelho, verde e azul). O pico de absorção do pigmento sensível ao azul é de 445 nanômetros. Para o sensível ao verde, esse valor é 535 nanômetros. Já para o sensível ao vermelho, ele é 570 nanômetros.

Daltonismo

O daltonismo é a incapacidade de diferenciar as cores. O tipo mais comum é o daltonismo vermelho-verde. Ocorre em 8% dos homens e 0,4% das mulheres. Ele acontece quando os cones vermelhos ou verdes não estão presentes ou não estão funcionando corretamente. As pessoas com esse problema não são totalmente incapazes de enxergar o vermelho ou verde, mas costumam confundir as duas cores.
Trata-se de um distúrbio hereditário e é mais comum em homens, pois a capacidade para enxergar cores é localizada no cromossomo X. As mulheres têm dois cromossomos X, então a probabilidade de herdar ao menos um cromossomo que consegue enxergar as cores é alta. Os homens, por outro lado, possuem apenas um cromossomo X.

Miopia: É quando o ponto focal de raios luminosos que deveriam se convergir na retina acabam se convergindo antes da retina fazendo assim com que haja problema para a pessoa enxergar de longe, esse problema poder ser causados pelos seguintes motivos:

Excesso de poder dióptrico positivo do cristalino;
Excesso de curvatura da córnea e, por conseguinte, de seu poder dióptrico positivo;
Excessivo alongamento do globo ocular;














A miopia é corrigida pelo uso de lentes divergentes ou por cirurgias.


Hipermetropia: Na hipermetropia a formação da imagem ocorre, teoricamente, atrás da retina, porque o olho é curto demais. Os hipermétropes enxergam mal de perto. O defeito é corrigido com lentes convergentes.











Presbiopia :Também conhecida como vista cansada acontece normalmente após os 40 anos, em pessoas míopes ou diabéticas pode começar mais cedo aos 30 a 35 anos.
O olho, para enxergar de perto, é necessário que o poder refrativo do olho seja aumentado, para que a imagem seja focalizada. A 33 cm, que é a distância normal de leitura, é necessário um aumento de 3 dioptrias para que a imagem seja vista com nitidez. Nós conseguimos fazer isso contraindo pequenos músculos dentro do olho, os músculos ciliares, que modificam o formato do cristalino, aumentando o seu poder dióptrico, processo este chamado de acomodação.




Astigmatismo: é causada pelo formato irregular da córnea ou do cristalino formando uma imagem em vários focos que se encontram em eixos diferenciados. Uma córnea normal é redonda e lisa. Nos casos de astigmatismo, a curvatura da córnea é mais oval, como uma bola de futebol americano. Este desajuste faz com que a luz se refracte por vários pontos da retina em vez de se focar em apenas um. Para as pessoas que sofrem de astigmatismo, todos os objetos próximos e/ou longes ficam distorcidos. As imagens ficam embaçadas porque alguns dos raios de luz são focalizados e outros não. A sensação é parecida com a distorção produzida por um pedaço de vidro ondulado.