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LA VISIÓN es la función fisiológica y psicológica por medio de la cual el ojo y el cerebro determinan información transmitida del exterior en forma de energía radiante llamada luz.

LOS hombres se han hecho esta pregunta desde la Antigüedad. Sin embargo, las características de la luz se han ido descubriendo poco a poco, tras una intensa labor de investigación. A partir del siglo XVII se ha podido saber, con más precisión, lo que es la luz. No entraremos en los detalles de la interesante historia del establecimiento de la naturaleza de la luz; para ello remitimos al lector interesado a otros libros de esta colección.1

¹ Solamente haremos una descripción de aquellos aspectos que nos serán de utilidad

De acuerdo a lo descubierto por la física moderna, la luz es un ente que presenta distintos aspectos según las circunstancias en que se manifieste. Aclaremos esta afirmación.

Si estamos dentro de una habitación oscura y encendemos una linterna veremos un haz de luz que forma una línea recta (Figura 1). Decimos que la luz se propaga en línea recta, que tenemos un rayo de luz. Este rayo es la línea de propagación de luz. Si el rayo de luz llega a chocar con una superficie bien pulida, como por ejemplo un espejo, entonces vemos que la luz se refleja (Figura 2). Este fenómeno se llama reflexión de la luz.

Por otra parte, si un rayo de luz llega a una superficie que separa a dos sustancias y la atraviesa, es decir, si el rayo de luz se transmite a través de la sustancia a la que llega, se observa que cambia de dirección (Figura 3). Este es el llamado fenómeno de refracción de la luz, y se debe a que al pasar la luz de una sustancia a otra, por ejemplo de aire a agua, cambia su velocidad, lo que tiene como consecuencia que el haz cambie su dirección. Podemos observar la refracción de la luz cuando al meter un popote dentro de un vaso de agua nos parece que el popote está quebrado (Figura 4).

En el siglo XVII, Newton propuso una manera de explicar estos fenómenos mediante la suposición de que la luz está formada de pequeñísimas partículas que se mueven en línea recta.

Sin embargo, tiempo después de Newton se encontró que existen circunstancias en las que la luz no se propaga en línea recta. Si enviamos un haz de luz sobre una pared que tenga un borde (Figura 5) pensaríamos, que del otro lado de la pared se formarían dos regiones: una iluminada y otra de sombra. Si la luz se propagara en línea recta, la separación entre estas dos regiones debería ser muy precisa, dada por una línea. Sin embargo, si observamos detenidamente, nos damos cuenta que la separación no es nítida, sino que se ve como se muestra en la figura 6. Hay una serie de zonas iluminadas que se alternan con zonas de sombra. A medida que se va uno metiendo dentro de la zona de sombra la intensidad de las zonas iluminadas va disminuyendo. Pareciera que al llegar al borde, la luz se "curva" en lugar de seguir propagándose en línea recta. A este fenómeno se le llama difracción.

La única forma de explicar el fenómeno de difracción es suponiendo que la luz es una onda. Hemos de mencionar que los fenómenos de reflexión y de refracción también se pueden explicar suponiendo la naturaleza ondulatoria de la luz. En consecuencia, a partir del siglo XIX se desechó la hipótesis de Newton de que la luz estaba formada de minúsculas partículas y se aceptó unánimemente que la luz era una onda.

Sin embargo, a principios del presente siglo se estudiaron otro tipo de fenómenos en los que interviene la luz y que la hipótesis ondulatoria no puede explicar, por ejemplo el efecto fotoeléctrico. En este fenómeno un rayo de luz que incide sobre una superficie metálica causa que se emitan electrones. Al medir experimentalmente las características de los electrones emitidos se encontró que no se podía dar cuenta de los resultados suponiendo que la luz era una onda. Einstein demostró que la única manera de explicarlo era suponiendo que se comportaba como un conjunto de ¡partículas! a las que posteriormente se les llamó fotones.

Por tanto, se tiene una situación que parece ser contradictoria. En un tipo de fenómenos la luz se comporta como si fuera onda, mientras que en otros fenómenos se comporta como si estuviera compuesta de partículas.

Fue Einstein quien, en el año de 1909, propuso la hipótesis de la naturaleza dual de la luz, ya que hizo ver que la luz era de una naturaleza bastante complicada, que en ciertas circunstancias se comporta como onda y en otras como partícula. Lo que ocurrió (y sigue ocurriendo con muchos de nosotros) es que se creyó, según nos dicta el sentido común, que la luz o era onda o era partícula. Una u otra. Einstein hizo ver que según las circunstancias mostraba ambos comportamientos. ¡Cuidado con el sentido común!

En años posteriores se ha ido confirmando esta hipótesis. Resulta que si la luz interacciona con cuerpos macroscópicos como, por ejemplo, rendijas, entonces solamente exhibe su parte, digamos, ondulatoria. Por otro lado, si la luz interacciona con los átomos o moléculas que componen las sustancias, como en el caso fotoeléctrico, entonces la luz exhibe su otra faceta, la de comportarse como partícula.

Hemos de mencionar que se puede pensar en situaciones en las que las que la luz muestra al mismo tiempo sus dos facetas: onda y partícula.

Hablaremos ahora de algunas características de la luz. En primer lugar, la luz se propaga con cierta velocidad, que resulta ser muy grande; así, en el aire se mueve a 300 000 km/h. Además, una onda está caracterizada por su longitud de onda (Figura 7), que es la distancia entre dos máximos sucesivos de la onda. La longitud de onda está dada en unidades de longitud, por ejemplo, metros. También se asocia a una onda la frecuencia. Esta cantidad es el número de repeticiones u oscilaciones que efectua en cada segundo. La frecuencia está dada en hertz (Hz), unidad que antes se llamaba ciclo por segundo. En una onda la longitud de onda y su frecuencia están relacionadas. Mientras mayor sea la frecuencia, menor será la longitud de onda (Figura 8) y viceversa; matemáticamente esto se expresa de esta forma: una es inversamente proporcional a la otra.

Se puede caracterizar a una onda ya sea por su longitud de onda o por su frecuencia. Dada una se puede obtener el valor de la otra. En lo sucesivo lo haremos por medio de la longitud de onda. La longitud de onda de la luz visible es muy pequeña, muchísimo menor que un metro. Debido a esto es conveniente utilizar, en lugar del metro, otra unidad de longitud, el angstrom (abreviado A). Un angstrom es igual a:

Por otro lado, al considerar las características de partícula de la luz al fotón se le asocian cantidades como masa, energía, etc. La masa del fotón es ¡cero!. Éste es un hecho que nos es difícil concebir, ya que de acuerdo con nuestro sentido común (¡otra vez!) si algo es una partícula debe pesar. Sin embargo, con él fotón esto no es cierto.

² La energía de un fotón está relacionada con la frecuencia asociada al haz de luz en que se encuentra el fotón. Mientras mayor sea la frecuencia, mayor será su energía.

En términos matemáticos se dice que la energía del fotón es proporcional a su frecuencia.

¿Por qué vemos una hoja de un árbol de color verde? ¿Qué hace que un jitomate se vea de color rojo?

Cuando un haz de luz llega a nuestros ojos lo percibimos de cierto color que está asociado a su longitud de onda. Así, por ejemplo, nuestro ojo percibe una longitud de onda de 5 200 A como luz de color verde. En la figura 9, que corresponde a la portada, en el fondo se muestra una gráfica de valores de longitudes de onda y los colores asociados. El ojo humano no ve ondas de longitudes mayores que 7 200 A o menores que 4 000 A. Estas ondas se llaman ultravioletas, infrarrojas, etc., dependiendo del valor de su longitud. La región de longitudes de onda a las que el ojo humano es sensible se llama espectro visible.

La respuesta a qué es el color se ha podido dar reconociendo que el color de una sustancia está relacionado con el mecanismo con que la luz interacciona con la materia. La forma en que ocurre esta interacción está íntimamente relacionada con la estructura que tienen los electrones que componen a los átomos o moléculas de las sustancias. Se ha encontrado que los electrones de un átomo, por ejemplo, no pueden tener una energía arbitraria, si no que solamente pueden tener ciertos valores bien definidos de ella. A estos valores se les llama niveles de energía. Se suelen dibujar estos niveles como se muestra en la figura 10, por medio de líneas que representan cada valor posible de la energía, con el valor mínimo en la parte inferior y los subsecuentes valores hacia arriba. La figura 10 corresponde a los niveles de energía del átomo de sodio. Cuando un átomo tiene su mínimo valor de energía se dice que está en su estado base y cuando tiene cualquier otro valor, está en un estado excitado. En general, los posibles valores de los niveles de energía no son continuos sino discretos; es decir, no pueden tener valores intermedios a los marcados en la figura 10. Debido a esto, en física se dice que la energía está cuantizada, aunque hay casos, como veremos más adelante, en que los niveles de energía están tan juntos unos a otros que son prácticamente continuos. En la misma figura 10 se muestran las designaciones que se hacen de los estados correspondientes; así, para el caso del sodio el estado base es el 3S_1/2, el primer estado excitado es el 3P_1/2, etc. Para nuestros propósitos tomaremos estas designaciones simplemente como los nombres de los diferentes estados.

Las leyes que gobiernan los procesos atómicos y moleculares nos indican que si un átomo por ejemplo, está en un estado cualquiera, con determinado valor de su nivel de energía, solamente puede pasar a otro estado que tenga uno de los niveles de energía permitidos. Esto significa que un átomo no se puede encontrar en un estado que tenga una energía que no esté en sus niveles; es decir, éstos son estados prohibidos. Este hecho implica que si un átomo está en su estado base solamente podrá excitarse si de alguna manera adquiere la energía justa para llegar, por lo menos, al primer estado excitado. Si se le da un poco menos de energía entonces no ocurrirá la transición. Se le tiene que dar justamente la diferencia entre las energías de los estados en cuestión. Inversamente, si un átomo está en algún estado excitado puede pasar a un estado de menor energía emitiendo justamente la diferencia de energía que corresponde a los estados inicial y final.

Por lo tanto, en el caso de la figura 10 podrán ocurrir transiciones si el átmo absorbe o emite las cantidades de energía con los valores mostrados (DE)₁, (DE)₂, (DE)₃, etcétera. Aquí, por ejemplo, (DE)₁ es la diferencia entre la energía del primer estado excitado y la energía del estado base.

Un átomo puede absorber energía, y en consecuencia pasar a un estado de mayor energía, por medio de varios mecanismos. Por ejemplo, si se calienta la sustancia, los átomos pueden absorber parte de la energía térmica y excitarse. Otro mecanismo es por medio de una colisión. Al chocar con cualquier otra partícula el átomo de interés puede recibir energía que le permita excitarse. Cuando un haz de luz, que tiene fotones de energía justamente igual a la diferencia de energías que necesita el átomo para pasar de un estado a otro, cruza por dichos átomos, éstos: pueden absorber los fotones y excitarse. En este caso, la intensidad del haz que cruza la sustancia disminuye porque hay absorción de luz por los átomos. Si, por ejemplo, se ilumina una sustancia dada (Figura 11), como puede ser un gas de sodio, con un haz de luz que tenga todas las frecuencias, o sea que tenga fotones con todo tipo de energías, entonces al cruzar el gas serán absorbidos solamente los fotones que tengan justamente las energías para hacer pasar a los átomos de un estado a otro. Los fotones que tienen energías que no corresponden a estas diferencias no serán absorbidos y por tanto cruzará la sustancia. En consecuencia, el haz de luz saldrá con luz que ya no va a tener todas las frecuencias, como era el incidente.

Si en lugar de que los átomos o moléculas estén libres, como por ejemplo en un gas, forman una sustancia condensada como un sólido, entonces la presencia de los otros átomos altera los valores de los niveles de energía. Esto tiene como consecuencia que las posibles transiciones que puedan ocurrir cambian la energía emitida, y por tanto, la frecuencia y la longitud de onda de los fotones emitidos. El resultado neto es que la sustancia condensada emite luz de colores distintos a los que emiten individualmente los átomos que la componen. Un ejemplo interesante de este hecho ocurre con el átomo de cromo. Cuando se introducen impurezas de cromo en corundo se forma el rubí. Si se introducen impurezas de cromo en silicato de aluminio berilio entonces se tiene una esmeralda. En ambos casos, el color que emiten se debe a los átomos de cromo. Al introducir átomos de cromo en distintas sustancias, sus niveles de energía se modifican de maneras distintas y por tanto, los colores que emiten son diferentes. Sabemos que el rubí es de color rojo y la esmeralda de color verde.

En general, los niveles de energía de las sustancias sólidas están muy juntos unos de otros (Figura 13.). Esto tiene como consecuencia que pueden ocurrir transiciones con emisión de energía muy parecidas unas a otras. Por tanto, los colores que pueden emitir los sólidos forman un continuo. De este hecho podemos mencionar los siguientes ejemplos.

Consideremos una barra de hierro. A temperatura ambiente sus átomos emiten radiación de energías muy pequeñas ya que los estados que se excitan están muy cercanos al estado base. Por lo tanto, las diferencias de energía son pequeñas y las frecuencias que corresponden a los fotones que así se emiten son muy pequeñas, es decir, las longitudes de onda son muy grandes. Resulta que estas radiaciones caen en el infrarrojo, que el ojo humano no puede ver. Si ahora se empieza a calentar la barra, se empiezan a excitar estados con energías más altas (Figura 14) y, por tanto, las transiciones ocurren con emisión de fotones de energías, o sea frecuencias más altas; es decir, longitudes de onda más pequeñas. Así, por ejemplo, a una temperatura de unos 750°C la radiación emitida todavía está en el infrarrojo, pero ya se empieza a vislumbrar algo de luz visible; se nota una coloración rojiza. Al seguir aumentando la temperatura de la barra, las energías emitidas aumentan correspondiendo ya a longitudes de onda más bajas que caen dentro de la región visible. Lo que vemos es que la barra va cambiando de color, pasando de rojo a naranja a amarillo a azul pálido. Se suele referir a estos colores como "rojo caliente", etcétera.

La superficie del Sol está a una temperatura de alrededor de 5 700°C y emite radiaciones de muchas longitudes de onda. El máximo de la emisión ocurre para una longitud de onda que corresponde a un verde azuloso. Sin embargo, el Sol emite luces de todos los colores del visible así como radiaciones de longitudes de onda que se salen del visible y caen en el ultravioleta e infrarrojo. En la figura 15 se muestra una gráfica con las intensidades relativas de la luz emitida por el Sol. Al ver el Sol el ojo humano recibe todos los colores dentro de la región visible y nos da la sensación de blanco. De hecho, el blanco no es un color sino el conjunto de todos los colores de la región visible en las proporciones que el Sol los emite. Estos colores son los que forman el llamado "arco iris". Si de alguna forma se cambian las proporciones de las luces del visible, percibiremos otras coloraciones de blanco. Más adelante regresaremos a hablar sobre el efecto de la luz emitida por el Sol sobre la sensibilidad del ojo humano.

En un foco de luz eléctrica común y corriente se hace pasar una corriente eléctrica a través de un filamento de tungsteno, calentándolo hasta que llega a una temperatura de alrededor de 2 700°C con el fin de excitar sus átomos. La radiación que se emite está compuesta de muchas longitudes de onda, algunas de las cuales caen en la región visible (Figura 16); sin embargo, la proporción en que ocurren los colores en la región visible es distinta al caso del Sol, por lo que vemos la luz del foco de color blanco amarilloso. Compárense las gráficas de las figuras 15 y 16 en la región visible.

En los casos que acabamos de tratar, el tipo de luz, o sea el color, que muestra un objeto es justamente la emitida por los átomos o moléculas que lo componen. Además de estos casos existe otra posibilidad. Supongamos que se lanza un haz de luz blanca sobre un objeto (Figura 17). El haz de luz, por ser blanco, contiene todas las longitudes de onda del visible. Al llegar todas estas luces de diversos colores al objeto puede ocurrir que alguna de las frecuencias incidentes sea justamente igual a una de las frecuencias características de los átomos que lo componen. En este caso, dichos átomos absorberán los correspondientes fotones de la luz incidente. En consecuencia, si el haz incidente se refleja, solamente se reflejarán los fotones de aquellas frecuencias que no fueron absorbidas por la sustancia. Por tanto, la luz reflejada que vemos venir del objeto ya no será blanca, sino que será la combinación de colores que no fueron absorbidos. Esta combinación nos dará la impresión de un color y decimos que el objeto tiene este color. Por ejemplo, un objeto que tiene pintura que llamamos roja quiere decir que la pintura tiene átomos o moléculas que absorben casi todos los colores del visible, excepto algunos colores en la región del rojo. La pintura refleja estos colores, que son los que llegan a nuestros ojos y decimos que se trata de rojo.

Con lo que se acaba de explicar se responden las preguntas formuladas al principio de esta sección. Podemos concluir que los colores tienen su origen esencial en la interacción entre las ondas de luz y los átomos o moléculas que componen la materia. Más precisamente, tienen su origen en la interacción entre la luz y los electrones que componen a las sustancias.

Como veremos más adelante con detalle, cuando llega luz al ojo humano ocurren dos fenómenos: el primero es la formación de la imagen en la retina y el segundo es la recepción de la luz por este órgano. En esta sección analizarernos algunos elementos ópticos para entender la formación de imágenes.

Una posibilidad de formar una imagen de un objeto es por medio del fenómeno de refracción, del cual hablamos anteriormente. Recordemos que cuando un rayo de luz llega a la frontera entre dos medios distintos ocurre un cambio en la dirección de propagación del rayo (Figura 3).

Consideremos la separación entre dos medios, por ejemplo aire, a la izquierda en la figura 18, y una sustancia que puede ser líquida o bien un vidrio, a la derecha. Supóngase que la superficie de separación es esférica. Sea la línea XX el eje que pasa por el punto medio P de la superficie esférica y C el centro de esta superficie esférica. Coloquemos un objeto en el punto Q, en el aire; este objeto emitirá luz en todas las direcciones. Sea QR uno de estos rayos que llegan a la superficie. Este rayo cruzará la superficie y cambiará de dirección, moviéndose a lo largo de la línea RI. Si se considera otro rayo, el QS, que parte de Q, al cruzar de un medio a otro en el punto S cambiará de dirección y también llegará a cruzar el eje XX en el punto I. Este punto I, en el que el rayo RI se cruza con el rayo SI, se llama la imagen del Objeto Q. Resulta que en este caso el punto está sobre el eje XX de la superficie esférica.

De acuerdo con lo dicho, es claro que la distancia PI donde se forme la imagen I dependerá de la distancia QP a que se encuentre el objeto Q de la superficie de separación de los dos medios. También dependerá del radio de curvatura de la superficie así como de las características ópticas del medio de la derecha.

Consideremos ahora un medio encerrado entre dos superficies esféricas como el mostrado en la figura 19. A éste se le llama lente. Un rayo de luz cruzará primero la superficie de la izquierda cambiando de dirección, luego se propagará en línea recta a través del medio y al llegar a la superficie de la derecha volverá a cambiar de dirección, para finalmente llegar a cruzar al eje XX en el punto I, que es la imagen de Q.

La lente mostrada en la figura 19 se llama convergente o biconvexa. Existen otros tipos de lentes, pero no serán de importancia para nuestros propósitos.

Si el punto Q se coloca a una distancia muy grande de la lente; los rayos que emite y que llegan a la lente son casi todos paralelos (Figura 20). La imagen que forma, el punto F, se llama el foco de la lente. La distancia de F al centro de la lente se llama distancia focal de la lente.

Si ahora se coloca el punto Q del otro lado de la lente, del lado derecho en la figura 21, resulta que habrá otro punto focal F' a la izquierda. Este punto es la imagen de Q cuando se encuentra hacia la derecha a una distancia muy grande de la lente. En general, las distancias de F y F' a la lente son distintas. Sólo cuando la lente es muy delgada estas dos distancias focales serán prácticamente iguales.

Arriba vimos que si un rayo es paralelo al eje, al pasar por la lente lo cruza en el foco. De manera inversa, si un rayo pasa por un foco (Figura 22) y llega a la lente, el rayo la cruzará y saldrá del otro lado con dirección paralela al eje.

Si tenemos dos lentes distintas, la 1 y la 2 (Figura 23), en general sus distancias focales serán distintas. Vemos que mientras menor sea la distancia focal de una lente más capacidad tendrá la lente para desviar los rayos. Así, la lente 1 desvía más los rayos que la lente 2. Se dice que la lente 1 tiene mayor poder refractivo que la lente 2. Se puede medir este poder refractivo por medio de la distancia focal; sin embargo, dado que mientras más pequeña sea ésta mayor es el poder refractivo, es más conveniente definir una cantidad que nos de un número más grande para un poder refractivo también más grande. Se define la potencia de una lente como el inverso de la distancia focal. Si esta distancia se da en metros, la potencia queda medida en dioptrías. Veamos un ejemplo: supongamos que las distancias focales de las lentes 1 y 2 sean 0.45 m y 0.82 m, respectivamente. La potencia de la lente 1, p1, es:

Vemos que p1 es más grande que p2 lo que nos indica que la lente 1 tiene mayor potencia que la lente 2. Esto es claro ya que la distancia focal de la lente 1 (0.45 m) es menor que la distancia focal de la lente 2 (0.82 m). La lente 1 desvía más los rayos que la lente 2, es decir, tiene mayor potencia para desviarlos.

Hasta ahora, hemos hablado solamente de imágenes de puntos colocados frente a una lente. Si ahora se coloca frente a una lente un objeto extendido, la imagen que de él se forme va a ser el conjunto de imágenes de cada uno de sus puntos. Así,si se coloca el objeto QN (Figura 24) frente a una lente convergente, se formará la imagen IT. Para facilidad solamente consideraremos algunos rayos particulares. Un rayo A que parta de N paralelo al eje XX cruzará la lente con una dirección que pasa por el foco de la derecha. Otro rayo B que salga de N y que pase por el foco de la izquierda cruzará la lente saliendo con dirección paralela al eje XX. Los rayos A y B se cruzan, del lado derecho, en el punto T que es la imagen de N. De esta manera, encontramos que la imagen del objeto QN es IT.

Vemos en la figura 24 que la imagen IT que se forma por la lente convexa está invertida y es de menor tamaño que el objeto. Esto ocurre cuando se coloca el objeto a una distancia de la lente que sea mayor que el doble de la distancia focal. Si, por ejemplo, la lente tiene una distancia focal de 0.55 m, si se coloca el objeto a una distancia mayor que 2.X (0.55m) = 1.1 m siempre se formará una imagen invertida y de menor tamaño que la del objeto.

¿Qué pasa cuando se coloca el objeto a otras distancias? Pues se tienen dos posibilidades. La primera es colocar el objeto a una distancia de la lente entre la distancia focal y el doble de dicha distancia. En nuestro ejemplo esto sería a una distancia entre 0.55 m y 1.1 m. En este caso (Figura 25) la imagen que se forma está invertida y es de mayor tamaño que el objeto.

La segunda posibilidad es que se coloque el objeto a una distancia menor que la focal (Figura 26). Lo que ocurre ahora es que los rayos que son transmitidos a través de la lente no se cruzan en el lado derecho ya que divergen; sin embargo, sus prolongaciones del lado izquierdo sí llegan a hacerlo, formando la imagen IT que está erecta y es de mayor tamaño que el objeto. Se dice que la imagen es virtual a que no se forma del cruce de rayos sino de sus prolongaciones. Un observador del lado derecho tendrá la sensación de que le llegan los rayos de IT.

Todo lo anterior se puede verificar con una lupa, que es una lente convergente o biconvexa. Al poner, por ejemplo, un dedo muy cerca de la lupa lo vemos erecto y de mayor tamaño; al ir separando el dedo se seguirá viendo más grande, pero llegará un momento en que se voltee. Al seguir separándolo todavía más, empezará a verse más chico, aunque todo el tiempo volteado.

El ojo humano es un órgano que reacciona con la luz visible y que transmite al cerebro una sensación de visión. Describiremos brevemente algunos elementos constitutivos del ojo.

Este órgano es esencialmente una bolsa casi esférica con paredes opacas y con una abertura por donde entran los rayos de luz. Al frente se encuentra la córnea (Figura 27), que es una cubierta transparente, lisa y casi esférica que está formada de cinco capas.

La cámara anterior separa la córnea de una lente cristalina llamada cristalino que es una sustancia transparente.

La luz incidente es refractada tanto por la córnea como por el cristalino, formando una imagen en la capa más profunda del ojo, la retina.

La región que se encuentra entre el cristalino y la retina está llena de una sustancia transparente, gelatinosa, que se llama el cuerpo vítreo.

El interior de la bolsa del ojo está siempre oscuro, excepto por los rayos que entran. En cierta forma, el ojo es muy parecido a una cámara fotográfica. El interior está cubierto de una capa negra cuyo propósito es evitar que la luz llegue a la retina excepto por la abertura frontal, que es la pupila. El iris es, de hecho, un diafragma que regula la cantidad de luz que llega a la retina. El color del iris es el color de los ojos de una persona. Si llega mucha luz, el iris tiende a cerrarse de manera que no entre tanta; inversamente, cuando hay poca luz se abre para que entre la mayor cantidad posible.

El elemento sensible a la luz es la retina, que es un tejido muy delicado, de una fracción de milímetro de grueso. Al recibir luz la retina reacciona y envía una señal nerviosa al cerebro a través del nervio óptico.

Cuando un haz de luz llega al ojo experimenta cambios de dirección en varias superficies. Los rayos se refractan por la córnea y posteriormente al llegar al cristalino ocurre una refracción adicional.

Es en la córnea donde ocurre la mayor refracción de los rayos incidentes. La córnea es una superficie esférica de alrededor de 7.8 mm de radio que tiene en su interior, una sustancia, que ópticamente posee casi las mismas propiedades que el agua. Para un ojo normal la potencia de este órgano es de 43 dioptrías.

El cristalino del ojo funciona como una lente convergente o biconvexa, de alrededor de 3.6 mm de espesor, que tiene una potencia de alrededor de 15 dioptrías.

Después de pasar por el cristalino, los rayos de luz cruzan el cuerpo vítreo que no causa ninguna desviación adicional y, finalmente; llegan a la retina.

En un ojo que no tuviese el cristalino el único órgano que causaría refracción sería la córnea. Para la córnea sola la distancia focal del lado exterior del ojo es, en promedio, 2.3 cm, mientras que la distancia focal hacia el interior del ojo es de 3.1 cm. Esto significa que la imagen de un objeto que se encuentre a una distancia muy grande del ojo estará a 3.1 cm de la córnea (Figura 28). Pero dado que en el ojo humano la distancia entre la córnea y la retina es de 2.4 cm resulta que la imagen que logra la córnea solamente se forma muy atrás de la retina (a 0.7 cm) y lo que percibiría la retina en este caso sería una imagen borrada. El papel del cristalino es darle una desviación adicional a los rayos para que lleguen justamente a la retina.

Lo que acabamos de presentar es el caso en que el objeto se encuentre a una distancia muy grande del ojo. Sin embargo, también podemos ver objetos a distancias relativamente cercanas. Cuando un objeto está cerca del ojo la imagen ya no se formará a la distancia focal. En este caso, el ojo tiene un mecanismo de ajuste por medio del cual la curvatura del cristalino cambia, y su potencia se modifica de tal manera que la imagen se forme en la retina. A este efecto se le llama acomodación del cristalino, lo que ocurre por medio de un proceso en el que los ligamentos que sostienen al lente cambian su tensión modificando la curvatura de sus superficies. Esto se logra gracias a las propiedades elásticas que tiene el cristalino.

Hemos de mencionar que la córnea no puede realizar esta acomodación. El poder de acomodación cambia con la edad del individuo. En general, en los jóvenes casi no se altera; entre los 40 y los 50 años hay un cambio acelerado en la capacidad de acomodación y después de los 55 años vuelve a cambiar lentamente.

Con respecto al tipo de imagen, en la figura 29 vemos que el conjunto de córnea y cristalino da lugar, en condiciones reales, a una imagen invertida. Pero nosotros no la vemos así. Lo que ocurre es que el cerebro al recibir la señal de la retina reinvierte la imagen y la percibimos erecta.

El ojo humano no es un aparato óptico perfecto. En mucha gente ocurre que la refracción conjunta tanto de la córnea como del cristalino no es la adecuada para formar una imagen justamente sobre la retina. En algunos casos no hay suficiente potencia para desviar los rayos y se forma una imagen muy atrás de la retina. A este defecto se le llama hipermetropía. Otro fenómeno muy usual es cuando la potencia del ojo es muy grande y desvía mucho los rayos formándose la imagen antes de la retina. A este defecto se le llama miopía. Ambos casos se pueden corregir por medio de lentes adicionales. En la hipermetropía, se usa una lente convergente que le añada potencia a la del ojo y haga que los rayos se desvíen más. En el caso de la miopía hay que disminuir la potencia del ojo. Esto se logra, por ejemplo, con una lente llamada divergente.

Otro defecto del ojo es el astigmatismo. Este ocurre cuando la córnea no es esférica ya que la curvatura vertical es distinta a la curvatura horizontal. Por tanto, hay distintos grados de refracción de la luz, según llegue, ya sea horizontal o verticalmente. Este defecto se puede Corregir por medio de lentes cilíndricos que disminuyen la potencia ya en una dirección o en otra.

La retina es el órgano que se estimula cuando le llega luz y donde se inicia la sensación de la visión. La información que llevan los fotones de la luz externa e llegan a la retina es transformada en señales nerviosas que el cerebro puede analizar. Esta transformación ocurre en las células fotorreceptoras (células que reciben la luz) del ojo. Estas células forman un mosaico en el fondo de la superficie de la retina. Lo que hacen la córnea y el cristalino es formar una imagen del mundo externo con la luz que llega al ojo, justamente en la capa de células fotorreceptoras. Cada célula absorbe la luz de un punto de la imagen y a su vez genera una señal eléctrica que lleva, en forma codificada, la información de cuánta luz ha sido absorbida y de las características del color de la luz. Las señales que produce cada célula se transmiten a través de un conjunto muy complejo de sinapses (uniones nerviosas). En estas uniones se juntan las señales que vienen de diferentes células fotorreceptoras, se combinan y se comparan. Este proceso permite al sistema visual obtener información acerca de las formas, movimientos y colores de los objetos externos. Finalmente, se envían por medio del nervio óptico hasta llegar al cerebro. Nos damos cuenta que las células fotorreceptoras juegan un papel crucial en la sensación de la visión.

En el ojo humano, así como en el de muchos animales vertebrados, las células fotorreceptoras son de dos tipos (Figura 3O): a) los bastones y b) los conos. Las células reciben estos nombres debido a la forma que tienen.

Los bastones son las células que operan cuando el nivel de iluminación es muy bajo, mientras que los conos son los que operan cuando hay luz de día ordinaria. Gracias a los bastones es que podemos ver cuando el ambiente está oscuro, pero solamente nos dan una visión en blanco y negro. En la oscuridad no podemos distinguir los colores de los objetos. Los bastones son células extremadamente sensibles que al recibir mucha luz se saturan y de hecho dejan de funcionar, mientras que los conos solamente empiezan a funcionar a partir de cierto nivel de iluminación. Es precisanente a través de los conos que se realiza la percepción de detalles espaciales y de movimiento así como la sensación de los colores. Los bastones y los conos están distribuidos de manera no uniforme en la retina. En la retina humana hay alrededor de tres millones de conos y cien millones de bastones.

Los bastones y los conos tienen formas diferentes pero también tienen ciertas similitudes. La parte superior (Figura 30) de las células se llama el segmento exterior que contiene las moléculas que absorben la luz. Al ser absorbida la luz, las moléculas se modifican y envían una señal a través de la membrana de plasma, que a su vez la transmite a través del segmento interior hasta la terminal sináptica, desde donde se envía a otras células de la retina.

En el segmento exterior de cada bastón hay unos dos mil discos, ordenados uno encima del otro, formando un cilindro. La membrana del disco contiene un pigmento rojizo (Figura 31), formado de moléculas, llamadas rodopsina, que son justamente las moléculas que absorben la luz e inician el proceso de visión. Veamos con un poco de detalle lo que ocurre cuando un fotón de luz llega a la rodopsina.

La rodopsina tiene dos componentes: el retinal 11-cis y la opsina. El retinal es una molécula que cuando está sola absorbe principalmente radiación que tiene longitud de onda de 3 700 A que resuta ser ultravioleta (véase la portada), es decir, invisible al ojo humano. Sin embargo, al quedar metido el retinal dentro de la opsina, experimenta fuerzas que modifican sus niveles de energía, cambiando la longitud de onda de la radiación que absorbe. Dentro de la opsina el retinal absorbe radiación a longitudes de onda de 5 000 A, que es el color verde, o sea en el visible. Una vez que el retinal absorbe un fotón de luz, se excita y tiene energía suficiente para poder realizar un giro que da lugar a que la molécula se extienda. Así se forma el retinal trans. A este cambio de forma de una molécula se le llama en química isomerización. Lo que ocurre es lo siguiente: el retinal tiene una columna de átomos de carbón; en la forma 11-cis los átomos de hidrógeno asociados con los átomos de carbón 11 y 12 de la columna están del mismo lado que la cadena, lo que obliga a la cadena a doblarse. En el isómero retinal trans los átomos de hidrógeno asociados a los carbones 11 y 12 están en lados opuestos de la cadena de carbones, y la molécula queda extendida.

Cuando el retinal se extiende, reacciona con otra molécula llamada transducina, que también se encuentra en la membrana de los discos donde está encerrada la rodopsina. De esta manera, se inicia una serie de reacciones entre varias moléculas que se encuentran en la misma membrana y que finalmente generan una señal eléctrica que es enviada al cerebro.

Ahora bien, hemos de mencionar que ocurre una situación muy interesante. Cuando una molécula de retinal está en la forma 11-cis hay una probabilidad de que en forma espontánea se isomerice a la forma trans, es decir, que en ausencia de factores externos sola cambie de forma. Sin embargo, esta probabilidad es extremadamente pequeña; de hecho ocurre una vez cada mil años. Esto tiene como consecuencia que cuando un fotón llega a la retina, la molécula de rodopsina que lo absorbe reporta el hecho, mientras que los otros millones de moléculas de rodopsina no reaccionan para nada. Esto significa que la rodopsina responde con mucha eficiencia, ya que no hay ninguna perturbación de las otras moléculas de rodopsina que no reciben luz. De hecho, el bastón es, por tanto, capaz de registrar un solo fotón de luz con la consecuencia de que el ojo es extraordinariamente sensible a la oscuridad.

Ocurre a veces que en forma espontánea la molécula de retinal se isomeriza, sin que le llegue ningún fotón. Al isomerizarse, la molécula envía la misma señal que si hubiera recibido el fotón. El resultado neto es que aun sin haber recibido luz el bastón reacciona como si tal cosa hubiera pasado. Nuestro cerebro tiene entonces la sensación de haber visto luz en completa oscuridad. Este fenómeno es conocido desde hace mucho tiempo. Los psicofísicos, que han investigado estos temas, le llaman a este efecto "luz oscura".

Tanto en los bastones como en los conos, la molécula que absorbe la luz es el retinal. Sin embargo, una de las diferencias entre las mencionadas células es que el retinal se encuentra dentro de proteínas distintas. El retinal, al estar dentro de distintos tipos de medios, experimenta diferentes fuerzas que hacen que sus niveles de enegía se modifiquen de maneras distintas, con la consecuencia de que las longitudes de onda que preponderantemente absorben son distintas. Recordemos que el retinal sólo absorbe radiación de longitud de onda de 3 700 A, que corresponde al ultravioleta, invisible al ojo humano. Ahora bien, al estar metido el retinal dentro de la proteína opsina, cambia la longitud de onda de la radiación que puede absorber a 5 000 A, que ya cae dentro del visible y corresponde al verde. En los conos el retinal está acoplado a tres tipos de proteínas diferentes, que dan lugar a que haya tres tipos de conos: uno, en el cual el retinal absorbe longitudes de onda de valor de 4 600 A, que corresponde al azul; otro, en el cual la absorción es de longitud de onda de 5 400A que corresponde al verde y, finalmente, otro tipo en, el cual absorbe radiación de 6 300 A, que corresponde al rojo.

Nos damos cuenta que es una misma molécula, el retinal, la que absorbe luz, pero como se encuentra acoplada a cuatro proteínas distintas, se "sintoniza" a diferentes regiones de longitudes de onda de la región visible.

Por otro lado, el comportamiento de un cono es completamente distinto al de un bastón. En particular, al llegar al cono un solo fotón, la respuesta es extraordinariamente pequeña. Se ha estimado que la intensidad de la señal que produce un cono, como respuesta a la llegada de un fotón, es cien veces menor que la de un bastón. Esto significa que para que un cono genere respuesta le tiene que llegar luz de muchísima mayor intensidad que la necesaria para que un bastón reaccione. A cambio de esto, la respuesta de un cono es alrededor de cuatro veces más rápida que la de un bastón. Así, por ejemplo, a un bastón le lleva 300 milisegundos desde que recibe un fotón hasta que termina de enviar la señal. Este intervalo de tiempo es muy grande; una pelota de beisbol tarda casi este tiempo desde que es enviada por el lanzador hasta que llega al bateador. Los conos responden mucho más rápidamente, y son los elementos que codifican los estímulos visuales que cambian con mucha velocidad, y permiten detectar cambios rápidos tanto en la intensidad como en los movimientos.

De esta manera, vemos que en realidad en la retina existen dos sistemas de recepción de señales. Un sistema formado por los bastones que es exfraordinariamente sensible a luz de muy baja intensidad y que se satura cuando el nivel de iluminación es alto. En ese momento empieza a intervenir el otro sistema, formado por los conos. Sin embargo, los bastones no tienen capacidad de registrar movimientos o cambios muy rápidos; eso lo hacen los conos.

Si se entra de un lugar muy iluminado a otro muy oscuro, sabemos de nuestra experiencia que en un principio estamos ciegos a lo que se encuentra en la oscuridad. A medida que pasa el tiempo, decimos que nos vamos acostumbrando a la oscuridad y empezamos a distinguir los objetos. Lo que ocurre es que al estar en el lugar iluminado, el sistema que tenemos funcionando en la retina es el de los conos. Al entrar al lugar oscuro, este sistema deja de ser sensible, y en tanto el sistema de bastones empieza a funcionar nos quedamos ciegos ya que ninguno de los sistemas de nuestra retina está respondiendo. Después de cierto tiempo, los bastones comienzan a registrar los pocos fotones que nos llegan y empezamos a distinguir las cosas.

Como se mencionó arriba, los bastones absorben, preponderantemente la luz de longitud de onda de 5 000 A. Sin embargo, también absorben luces de otras longitudes de onda, aunque no tan efectivamente. La probabilidad de absorber luz de otra longitud de onda es menor. Mientras mayor sea la probabilidad de absorber cierta luz de longitud de onda, mayor será la sensibilidad del bastón. Se ha medido la sensibilidad de los bastones encontrándose los resultados mostrados en la figura 32. La gráfica muestra un máximo alrededor de 5 000 A y notamos que a longitudes de onda más grandes hay una disminución muy pronunciada de la sensibilidad. Esto se debe a que estas longitudes de onda, cercanas al infrarrojo, casi no son absorbidas por el bastón. Por otro lado, resulta que a longitudes de onda menores que la del máximo, hacia el ultravioleta, el bastón sí absorbe la luz, pero ésta casi no llega a la retina ya que es absorbida, en la córnea y en el cristalino del ojo.

Como ya se vio, se ha encontrado que existen tres tipos de conos que tienen un máximo de sensibilidad a distintas longitudes de onda. Un tipo de conos tiene su máximo en 4 600 A, que corresponde a luz azul; otro tipo de conos lo tiene en 5 400 A, que corresponde a la verde, y finalmente, un tercer tipo que tiene su máximo a una longitud de onda de 6 300 A, que corresponde al color rojo. A estos conos se les llama conos azules, verdes y rojos, respectivamente. En la figura 33 se muestran las curvas de sensibilidad para cada uno de estos tres tipos de conos. Notamos que las formas de estas curvas son muy parecidas a la correspondiente gráfica del bastón (véase la figura 32). Observamos que cada tipo de cono es sensible a un intervalo amplio de longitudes de onda.

Supongamos que un rayo de luz, por ejemplo de 5 600 A, llega a la retina. Este rayo estimula a cada uno de los tres tipos, de conos. Sin embargo, como se muestra en la figura 34, al cono azul lo estimula en la cantidad AB; al cono verde en la cantidad AC, mientras que al cono rojo, en la cantidad AD. Estas cantidades son distintas. Al recibir estas señales, lo que hace el cerebro es registrar los valores relativos entre las tres cantidades AB, AC,y AD, y con base en estos resultados asigna un color amarillo a la luz que llegó. Lo que hace el cerebro, de hecho, es comparar los valores de las excitaciones de cada uno de los diferentes tipos de conos.

El descubrimiento de los tres tipos de conos permitió la explicación de un hecho conocido desde mucho tiempo atrás. El ojo humano percibe un color dado de una manera que equivale a una combinación determinada de tres colores primarios: azul, verde y rojo. Por ejemplo, la luz de longitud de onda de 4 000 A es visualmente equivalente a una mezcla que contenga 67.9 unidades de azul, 0.4 unidades de verde y 14.3 unidades.de rojo. En el cuadro 1 se muestran, los valores de las combinaciones, de los tres colores primarios para dar el equivalente de colores de diferentes longitudes de onda.

Figura 34. Luz de longitud de onda de 5 600 A estimula a los tres tipos de conos, pero en cantidades distintas: AB al cono azul; AC al cono verde y AD al cono rojo.

El cuadro 1 nos indica lo siguiente. Colores de longitudes de onda entre 4 000 y 4 800 A, que corresponden a varias tonalidades de azul, se pueden lograr combinando preponderantemente azul con algo de rojo y menos verde. Colores cuyas longitudes de onda se encuentren entre 4 800 y 5 500 A, correspondientes a varias tonalidades de verde, se pueden lograr combinando verde con más azul que rojo al principio del intervalo y más rojo que azul al final del mismo. Para lograr amarillos, que corresponden a longitudes de onda entre 5 500 y 5 800 A, hay que combinar verde y rojo con muy poco azul. Colores que tienen longitudes de onda entre 5 800 y 6 700 A, que corresponden a coloraciones de anaranjado, se logran con combinaciones de rojo preponderantemente; con algo de verde y prácticamente nada de azul. Finalmente, en la zona ya propiamente roja, de 6 700 A en adelante, se logran las tonalidades correspondientes con mucho rojo, poco verde y nada de azul.

La existencia de tres tipos de conos, cada uno de ellos con máxima sensibilidad para un color, da lugar a lo que se llama, y se conoce desde hace mucho tiempo, la teoría tricromática de la visión humana.

Es importante darse cuenta de que, en general, cuando vemos algún objeto y decimos que tiene cierto color, lo que ocurre es que dicho objeto nos está enviando, ya sea por reflexión o por emisión, una serie de ondas luminosas que tienen, cada una, una longitud de onda. Si decimos que tiene color verde entonces ocurre que la longitud de onda que corresponde al verde es la que tiene mayor intensidad; sin embargo, hay otros colores y que preponderantemente vemos en conjunto como verde. Por ejemplo, al analizar las longitudes de onda que emite un pigmento de color verde esmeralda usado por pintores, se encuentran muchos colores centrados alrededor de la longitud de onda de 5 000 A. Cuando la retina recibe luz de este verde esmeralda, se estimulan conos de los tres tipos; sin embargo, cada uno de estos conos se estimula en diferente proporción, hecho que registra nuestro cerebro y se tiene la sensación de que se vio el verde esmeralda.

Este hecho es usado en forma muy extendida para lograr todo tipo de coloraciones con base solamente en tres colores, llamados primarios. Por ejemplo, en la televisión a colores, se aplica este fenómeno; una pantalla de este aparato contiene, de hecho, tres pantallas: una que emite color azul, otra que emite color verde y una tercera que emite color rojo. La combinación adecuada y simultánea de estos tres colores nos da la sensación de colores diferentes. Así se logran en esta pantalla colores como el amarillo, naranja, color carne, etc. Si este fenómeno de tricromaticidad no existiese, entonces la televisión a colores sería casi imposible ya que se necesitarían de hecho tantas pantallas como colores se quisieran poder ver, o sea, un número extraordinariamente grande.

De lo que se ha descrito hasta el momento uno tendría la impresión de que, por ejemplo, los colores que uno asigna a un objeto que se está viendo son un reflejo preciso de la luz que sale de dicho objeto. Es decir, si, por ejemplo, de un objeto salen fotones de longitud de onda de 5 700 A (luz amarilla) y llegan a nuestros ojos diríamos que la luz es amarilla. Sin embargo, esto no es siempre cierto. Resulta que el color que nosotros asignamos a un objeto no depende solamente de la longitud de onda de la luz que sale del objeto. Nuestro cerebro asigna el color dependiendo también de las luces que llegan de los alrededores del objeto. Es decir, aquí ocurre un fenómeno que se suele llamar subjetivo. Explicaremos esto.

Un experimento diseñado por Edwin Laid (el descubridor de las películas Polaroid), que llamaríamos una "ilusión óptica", consiste en lo siguiente: Laud colocó sobre una hoja (aunque él lo hizo con una computadora) una serie de exágonos; cada uno de distinto color. Los colores los escogió de manera tal que variaran muy poco uno del otro, de tal forma que si se les coloca en orden cromático, al pasar de un exágono al adyacente se nota un cambio continuo, no brusco, en la coloración de toda la superficie., Así, en la parte superior izquierda de la hoja (véase el centro de la portada) hay una coloración verdosa, que pasa a ser azulosa en la parte superior derecha: en la parte inferior izquierda hay una coloración rojiza que pasa a ser lila en la parte inferior derecha. De esta forma, resulta que es prácticamente imposible ver la separación entre exágono y exágono se tiene la sensación de que el color va cambiando continuamente. En seguida intercaló cinco exágonos del mismo color gris en cinco puntos como se muestra en la figura 35, (portada). Resulta que el exágono (a), que está situado en medio de los exágonos verdosos, se ve de color morado; el exágono (b), situado entre los exágonos de color azuloso, se ve de color café; el exágono (c), metido entre los exágonos rojizos, se ve de color azul; el exágono, (d), entre los exágonos morados, se ve de color verde, el exágono (e), en el centro, prácticamente no se distingue.

El siguiente paso fue revolver al azar el resto de los exágonos, sin mover los exágonos grises. La superficie se ve ahora como un conjunto de parches coloreados. Y los exágonos grises ahora se ven iguales y de color gris.

Si se cambia la configuración de los exágonos, sin modificar la de los cinco grises, resulta que el color con que vemos a estos cinco exágonos depende de los exágonos que está a su alrededor.

Este experimento nos indica que el color que nosotros asignamos a un objeto no solamente depende de la longitud de onda de la luz que sale de dicho objeto sino que también depende de los colores de los objetos que están a su alrededor.

Otra situación, de la que casi no estamos concientes, es la siguiente: si observamos un objeto, por ejemplo la cara de una persona, a la luz del día, veremos el mismo color ya sea que la observemos en la mañana, al mediodía o en el atardecer. Sin embargo, resulta que a distintas horas del día la luz blanca tiene distintas componentes de los colores visibles. En la figura 36, se muestran las intensidades de los diferentes componentes de la luz solar, según su longitud de onda, cuando el Sol está a distintas alturas sobre el horizonte.

Así, cuando el Sol está a una inclinación sobre el horizonte de 8°, o sea muy bajo en la mañana o en la tarde, hay muy poca luz de bajas longitudes de onda, o sea que es luz con bajas componentes de colores azules ya que tiene más componentes rojizas. Es por este motivo que en las mañanas se ve el Sol de color rojo anaranjado.

A medida que el Sol se mueve hacia el zenit, o sea hacia el mediodía, aumentando el ángulo de altura, cambia la composición de los colores que nos llegan. Vemos en la figura que la proporción de colores de longitudes de onda grande empieza a disminuir, o sea, los colores rojos disminuyen, y aumentan los colores de longitud de onda menor, es decir, los colores que tienden al azul. A una altura, de 70° la composición tiene un máximo de alrededor de 4 600 A, que es azul y hay poco rojo (de longitud de onda de 6500 A). Esta variación ocurre en forma inversa en la tarde, al bajar el Sol.

La explicación de esta variación del tipo de luz que nos llega del Sol es que al cruzar la atmósfera la luz encuentra partículas con las que interacciona. A distintas alturas sobre el horizonte, la luz atraviesa distintas longitudes en la atmósfera antes de llegar a nosotros. Así, en la mañana y en la tarde, la luz atraviesa una longitud de atmósfera (AB) muy grande (Figura 37), mientras que a mediodía es cuando menos distancia, recorre dentro de la atmósfera (CB).

En resumen, las componentes de los distintos colores de la luz blanca del Sol que nos llegan varían en el transcurso del día.

Regresando a lo que decíamos; si vemos el color de la cara de una misma persona a distintas horas del día tenemos la sensación de ver todo el tiempo el mismo color, a pesar de que la luz que está iluminando la cara está variando de componentes cromáticas. En otras palabras, a pesar de estar recibiendo distintas proporciones de colores nuestro cerebro indica una sola combinación. Este fenómeno se llama constancia de color.

Existen otros tipos de "ilusiones" en las cuales los colores que el cerebro asigna a un objeto no son precisamente los que emiten los objetos.

La explicación de estos hechos no ha sido completamente resuelta hasta el día de hoy. Sin embargo, parece que se debe a lo siguiente: hemos hablado en las seccioes anteriores de la forma en que la luz que llega a la retina da lugar a una señal eléctrica que se emite ya sea por los bastones o por los conos, segun las circunstancias. Solamente hemos hablado de fotorreceptores en forma individual. Resulta que éstos están conectados de maneras extraordinariamente complicadas, con la consecuencia de que la señal que emite uno de ellos no llega directamente al cerebro, sino que ésta se mezcla con las señales que emiten otros fotorreceptores.

Esto significa que lo que realmente percibe el cerebro es la combinación de señales de diferentes fotorreceptores.

En este momento tenemos que aclarar que cuando una persona está viendo un objeto, el ojo no está quieto, es decir, que no le llega luz solamente de una fuente fija. El ojo, y por tanto, la retina que es arrastrada por él, se está moviendo de manera continua. Nosotros no nos damos cuenta de este movimiento incesante. De hecho si se impidiera el movimiento de la cabeza (para que el ojo no se mueva) y además, también se fijara el globo del ojo, todo con el fin de que la luz de un objeto llegara solamente a una región fija de la retina, entonces ocurriría que la imagen empezaría a verse confusa y llegaría el caso en que desaparecería. Este hecho nos indica que, al moverse continuamente la retina, a la visión no solamente contribuye la luz que llega del objeto sino también la que llega de las cosas que están a su alrededor.

La composición de las cualidades, tanto de intensidad como de color, del objeto y de sus alrededores es lo que efectivamente nos da la sensación visual final. Una teoría que se ha desarrollado últimamente, análoga a lo que en ingeniería se llama control de ganancia automático o en psicología se llama adaptación, hace ver que la señal neta de salida que da la retina no es el conjunto de señales individuales generadas por cada uno de los conos y bastones, sino una señal que está relacionada con el promedio de las señales de todos los fotorreceptores de un área de la retina. Al estarse moviendo continuamente, la retina produce un promedio de las intensidades y colores que llegan, no a un fotorreceptor sino a muchos. Esta señal es la que parecería que la retina envía al cerebro por medio del nervio óptico.

1 Braun E., Una faceta desconocida de Einstein (1986); Ceto, A. M., La luz (1987). Col. La Ciencia desde México, FCE.

Los físicos han descubierto que existen, además del fotón, otras partículas de masa nula, como por ejemplo el neutrino.

Lentes convergentes

Distancia del objeto a la fuente	Tipo de imagen

mayor que el doble de la distancia focal	invertida y de menor tamaño

entre la distancia focal y el doble de la distancia focal	invertida y de mayor tamaño

menor que la distancia focal	erecta y de mayor tamaño


Longitud de onda en (en A)	Azul	Verde	Rojo

4 000	67.9	0.4	14.3
4 200	645.6	4.0	134.4
4 400	1 747.1	23.0	348.3
4 600	1 669.2	60.0	290.8
4 800	813.0	139.0	95.6
5 000	272.0	323.0	4.9
5 200	78.2	710.0	63.3
5 400	20.3	954.0	290.4
5 600	3.9	995.0	594.5
5 800	1.7	870.0	916.3
6 000	0.8	631.0	1 062.2
6 200	0.2	381.0	854.4
6 400	.....	175.0	447.9
6 600	.....	61.0	164.9
6 800	.....	17.0	46.8
7 000	.....	4.1	11.4

IV. LA VISTA