Uno sguardo attraverso le lenti

QUANTE volte vediamo qualcuno che ha difficoltà a leggere, forse tenendo il giornale a una certa distanza? Altri leggono solo tenendo la pagina vicinissima agli occhi. Perché questa diversità di vista? Ciò ha notevole relazione con la funzione del cristallino nell’occhio.

Lenti che curvano la luce

La luce riflessa dagli oggetti che ci circondano passa attraverso il cristallino e forma immagini sulla retina in fondo al bulbo oculare. Esso agisce sui nervi che collegano al cervello, il quale sviluppa la pellicola così formata. Ma queste immagini sono capovolte o invertite! Quale benedizione per noi che il Progettista dell’occhio pure desse istruzioni al cervello su come raddrizzare queste immagini!

Le immagini che entrano nell’occhio vengono invertite perché il cristallino è convesso, di grandezza simile a una compressa di aspirina. E questo tipo di lente ha l’insolita caratteristica di “torcere” i raggi di luce che l’attraversano per formare un’immagine invertita dell’oggetto che dà origine ai raggi.

Si può illustrare ciò con una lente d’ingrandimento. Piuttosto simile a due piatti appoggiati l’uno contro l’orlo dell’altro, la lente d’ingrandimento è più spessa nel mezzo che ai bordi. A certe distanze questa lente si può usare per avere una veduta ingrandita di qualche cosa, per il modo in cui piega i raggi di luce che l’attraversano. Forse leggete anche questa pagina con l’aiuto di una tale lente. L’ingrandimento, comunque, si avrà solo tenendo vicino alla lente l’oggetto osservato, cioè più vicino del doppio della distanza focale della lente. Ora aumentate la distanza fra il vostro occhio e la lente d’ingrandimento. Tenetela abbastanza lontana e guardate attraverso di essa una figura sul muro. Noterete che tutto appare capovolto. Perché? Perché i raggi di luce sono curvati verso l’interno quando attraversano la lente. L’immagine è invertita.

I raggi di luce che passano per il centro di una lente convessa non si piegano o non si rifrangono in misura notevole. Ma quelli che colpiscono la lente a una certa distanza dal centro sono rifratti così che attraversino un punto specifico detto punto focale. La distanza fra questo punto e il centro della lente è detta distanza focale.

Avete mai usato una lente d’ingrandimento per accendere il fuoco? Si dice che gli antichi Greci e gli antichi Romani usassero recipienti di vetro pieni d’acqua come “specchi ustori”. I raggi del sole passavano attraverso l’acqua, convergendo su un punto centrale di qualche materiale combustibile e facendolo incendiare. Per dimostrare ciò, potete mettere a fuoco i raggi del sole su un foglio di carta regolando la distanza della lente dalla carta per formare una macchiolina bianca. Essa diventerà subito così calda che la carta prenderà fuoco, perché quella macchia bianca è in realtà l’immagine del sole, che appare nel punto focale della lente. Ovviamente è saggio non guardare mai il sole attraverso lenti, specialmente con telescopi e binocoli, poiché questo potrebbe causare irreparabile danno all’occhio.

L’altro tipo di lente, detta concava, ha la forma di due piatti messi l’uno contro l’altro dalla parte del fondo, essendo più spessa alle estremità che in mezzo. Questa lente fa divergere o propagare i raggi di luce che l’attraversano. Le lenti concave sono usate più spesso insieme alle lenti convesse, e la loro capacità di diffondere i raggi di luce è stata adattata per correggere la vista.

Le lenti di vetro hanno i loro problemi

Come avrete notato, le lenti non sono pezzi di vetro simile a quello delle finestre, ma di solito sono fatte di vetro speciale in stampi dagli angoli e archi attentamente misurati secondo le formule dei fabbricanti di lenti complesse. In genere, quelle usate per gli strumenti ottici sono molto più sottili delle lenti usate per leggere.

Le lenti semplici presentano parecchi problemi, il più comune dei quali sono le aberrazioni sferiche e cromatiche. Se guardate attentamente su uno schermo un’immagine formata da una lente semplice noterete ciò che si chiama aberrazione sferica. È una distorsione dell’immagine, che avviene perché i raggi di luce dell’oggetto attraversano la lente ad angoli leggermente diversi e come risultato non convergono nitidamente nello stesso punto. Con il nostro occhio non abbiamo questo problema, né la nitidezza diminuisce all’estremità del cristallino, ciò che pure avviene con le lenti fatte dall’uomo.

Né soffriamo per aberrazione cromatica. La “luce bianca” sufficientemente rifratta si scompone nei sette colori dello spettro (rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto), ciascuno dei quali è rifratto a un angolo leggermente diverso, e sono messi a fuoco l’uno davanti all’altro, prima il violetto e il rosso per ultimo. Questo dà all’immagine i contorni dell’iridescenza, ciò che si chiama aberrazione cromatica.

Benché sia impossibile correggere tutte le aberrazioni conosciute nelle lenti fabbricate dall’uomo, si possono efficacemente mascherare con la combinazione di parecchie lenti di precisione. Esse si possono cementare insieme con balsamo del Canada, resina ricavata dall’abete nordamericano del balsamo. Alcune lenti sono verniciate per impedire che si formino riflessi.

I sistemi complessi sono pure impiegati in telescopi, binocoli e microscopi. Essi seguono il principio della lente concava di un obiettivo per proiettare nel tubo del microscopio o del telescopio l’immagine, la quale non è mostrata su alcuno schermo ma è fatta cadere entro la distanza focale dell’oculare. L’immagine che vi si forma è quindi vista attraverso l’oculare, così che si ha una veduta ingrandita dell’oggetto.

Il fatto che l’immagine sia invertita non ha realmente importanza nel microscopio. (La diapositiva osservata può essere capovolta prima). Ma nessun capitano di nave sarebbe soddisfatto del suo binocolo o telescopio se il successivo approdo apparisse invertito. Per tale ragione viene inserita una serie di lenti o prismi di correzione tra la lente dell’obbiettivo e l’oculare per rettificare tale problema.

La fabbricazione delle lenti da parte di uomini intelligenti richiede profonda conoscenza di ottica, delle formule matematiche sulla rifrazione della luce e quindi paziente abilità, acquistata e accumulata nel corso di molti anni di addestramento impartito da un altro esperto in queste arti. Dato che le cose stanno così, possiamo usare le parole di Isaac Newton nel considerare l’origine della vita, ‘con quale sorta di ragionamento pervengono alcuni all’incongrua conclusione’ che le complesse meraviglie del mondo naturale siano venute all’esistenza senza un intelligente Creatore?

L’eccezionale cristallino

Quando guardate il “forellino nero” del vostro occhio, in realtà guardate attraverso il cristallino nell’oscuro interno del bulbo oculare. Il minuscolo cristallino è tenuto al suo posto dietro l’iride colorata da muscoli ciliari e segue gli stessi princìpi della rifrazione che l’uomo ha messo in pratica nelle lenti artificiali. Il cervello, convertendo gli impulsi nervosi trasmessigli dalla retina in una pellicola a colori in tre dimensioni, ci dà un’entusiasmante veduta diritta di qualche cosa che è più grande dell’immagine sulla retina ma sempre in proporzioni ottiche col nostro corpo. Questo è vero sia che si tratti di un pisello o di un piatto, di un vaso di fiori di lillà o di magnifici monti ammantati di neve.

Il fatto che un momento possiamo guardare una cartina geografica sulle ginocchia e, il momento successivo, osservare il panorama e monti distanti chilometri indica che il cristallino è stato progettato in maniera perfetta. Esso può istantaneamente mettere a fuoco in maniera nitida, correggendo automaticamente le aberrazioni che si troverebbero nelle lenti fabbricate dall’uomo. Che confusione ci sarebbe se un’immagine distorta cambiasse di continuo a ogni movimento del capo e se ciascuna immagine avesse contorni multicolori!

Gli strumenti di rifrazione e di messa a fuoco dell’occhio, lo stesso cristallino e la cornea (quel rivestimento trasparente curvo dell’occhio), veramente proclamano l’intelligente opera del Creatore. Perfino Charles Darwin ammise l’assurdità della sua teoria della selezione naturale quando considerò l’occhio: “Supporre che l’occhio con le sue inimitabili proprietà di adattarsi al fuoco di diverse distanze, di ammettere diverse quantità di luce, e di correggere l’aberrazione sferica e cromatica, potesse formarsi per selezione naturale sembra, lo confesso liberamente, assurdo al massimo grado”. — The Origin of Species, pag. 190.

Le lenti degli occhiali

Il cristallino è assai flessibile e si può piegare, sporgere in fuori o allungare e appiattire. Questa capacità insieme alla facoltà di rifrazione della cornea permette la rapida, accurata messa a fuoco senza distorsione. Comunque, il processo di invecchiamento può indurire il cristallino o gli annessi muscoli ciliari, rendendo l’accomodazione e la chiara messa a fuoco più difficile. Alcuni hanno una debolezza nella messa a fuoco a causa dell’insolita forma del bulbo oculare, che forse è più lungo o più corto della media lunghezza di ventiquattro millimetri.

Il cristallino è a riposo quando guardate oggetti distanti, ma è compresso dai muscoli ciliari per mettere a fuoco le cose vicine. A causa di questa attività muscolare abbiamo gli “occhi stanchi” quando facciamo lavoro che richiede di guardare da vicino o leggiamo o scriviamo.

Se il bulbo oculare è troppo lungo, l’immagine va a fuoco anteriormente alla retina e appare confusa, per cui si ha la miopia. Si può correggere usando occhiali del tipo concavo, che fanno divergere la luce che entra nell’occhio e aiutano il cristallino convesso dell’occhio a formare correttamente il fuoco (formare un punto focale) sulla retina.

D’altra parte, si ha la presbiopia se il bulbo oculare è troppo piccolo e l’immagine si forma dietro la retina. Le lenti d’occhiali convesse poste di fronte all’occhio faranno convergere i raggi di luce che vi entrano e li guideranno appropriatamente sulla retina.

La formazione di un’immagine dietro la retina si ha pure quando il cristallino perde la sua capacità di accomodazione e arriva al punto in cui non può assumere la forma profondamente curva necessaria per mettere a fuoco gli oggetti vicini. La presbiopia, “vista dei vecchi”, che colpisce di solito chi ha superato la mezza età, richiede segmenti convessi negli occhiali per correggere questa debolezza.

Dobbiamo fare molta attenzione agli occhi. Non frugate nell’occhio se vi entra polvere, né sfregatelo con le dita o panni sporchi. Forse qualcun altro può togliere attentamente il corpo estraneo con un fazzoletto pulito, forse anche il medico se necessario. E se leggete la sera, una stanza uniformemente ben illuminata stancherà di meno gli occhi che non leggere sotto un fascio di luce.

Il cristallino di altre creature

Se poteste guardare attraverso il cristallino di alcuni insetti, riscontrereste che è utile per il rapido volo in picchiata o per giudicare la velocità. I loro occhi sono fatti di numerosi cristallini che producono immagini individuali. Il lasso di tempo fra il movimento di un’immagine da un segmento dell’occhio a un altro è usato come indicazione della sua velocità.

I vertebrati hanno coppie di cristallini per vedere. Alcuni, come il cavallo, hanno una visione panoramica, essendo in grado di vedere quasi tutto intorno. Altri, incluso l’uomo, i gufi e le scimmie, hanno gli occhi più avanti nella testa, con una visione in cui ciascun occhio si sovrappone all’altro. Gli occhi degli uccelli hanno cristallini assai rimarchevoli che producono effetti telescopici e microscopici. Questo permette loro di avere fra tutte le creature la visione più acuta. Aquile, avvoltoi e altri della loro famiglia possono vedere piccole cose a distanze prodigiose.

Molte applicazioni naturali dei princìpi della rifrazione e dell’ottica hanno fatto meravigliare l’uomo per il loro uso e l’hanno indotto ad adottarli per propria comodità, facendo questo in modo intelligente dopo avere così imparato dall’opera del Creatore.

[Diagramma a pagina 16]

(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)

L’occhio miope: il bulbo oculare è troppo lungo e l’immagine è messa a fuoco davanti alla retina

La miopia si corregge impiegando lenti concave, che aiutano il cristallino a mettere debitamente a fuoco sulla retina