Waarom refractie belangrijk is

Refractie is essentieel voor het gezichtsvermogen. Zonder dit proces van het buigen van golven van licht, zou jullie wereld een waas zijn. Je kon geen bestseller lezen of prachtige landschappen bewonderen.

Oogartsen zijn experts in het diagnosticeren van fouten bij refractie. Als ze er een vinden, noemen ze het een brekingsfout.

Maar wat is refractie precies? Hoe werkt het en waarom is het zo belangrijk voor je visie? Dat vergt wat uitleg.

Wat is de basisdefinitie van refractie?

Breking is het buigen van een golf terwijl deze onder een hoek door iets met een andere dichtheid gaat. Breking kan gebeuren met elke energie die in golven reist, zoals geluid, warmte of licht. We zullen in dit artikel ingaan op breking van licht omdat het zo belangrijk is voor het gezichtsvermogen.

Breking heeft drie vereisten:

1. Een transparant medium

2. Verschillende dichtheden

3. Golven die onder een hoek bewegen

Laten we het over elk van deze afzonderlijk hebben.

Een transparant medium

Transparant betekent doorzichtigheid. Medium betekent een stof waar golven doorheen gaan. Een transparant medium is dus een doorzichtige stof zoals lucht, glas, plastic, water – of het hoornvlies en de lens in je oog.

Verschillende dichtheden

Denk aan een lichtstraal die van de zon naar de aarde reist. Als deze straal de maan raakt, weerkaatst hij af, waardoor de reflectie ontstaat die je aan de nachtelijke hemel ziet. De maan is een vast gesteente, dat zo dicht is dat er geen licht doorheen kan.

Er gebeurt iets anders als het licht iets raakt met een stuk minder dichtheid.

Stel je voor dat onze lichtstraal de maan mist. Het blijft in een rechte lijn bewegen met 186.000 mijl per seconde totdat het de atmosfeer van de aarde bereikt, die transparant is. Hier vertraagt de lichtstraal een beetje omdat de lucht van onze planeet dichter is dan het vacuüm van de ruimte.

Hetzelfde proces gebeurt wanneer licht door de lens van een camera gaat. Een lens is veel dichter dan lucht. Alle lichtgolven die door de lens gaan, zullen langzamer bewegen, waardoor de golven breken (het wetenschappelijke woord voor “buigen”).

Golven die onder een hoek bewegen

Als onze enkele zonnestraal het oppervlak van de Atlantische Oceaan recht naar beneden raakt in een exacte hoek van 90 graden, zal het door het water gaan – maar het zal niet buigen. Dit komt omdat breking van licht alleen plaatsvindt wanneer de stralen het transparante medium onder een hoek raken.

Deze hoek is cruciaal voor de lenzen die worden gebruikt in microscopen, telescopen en brillen die het zicht corrigeren. Bolle en concave lenzen gebruiken gebogen oppervlakken om licht in specifieke richtingen te breken om kleine levensvormen en de verre uithoeken van de kosmos te onthullen. En ze geven ons een beter gezichtsvermogen.

LEES MEER: Infographic: Hoe brillen werken en een geschiedenis van brillen

Hoe ziet breking eruit in het dagelijks leven?

Licht dat door water gaat, creëert de meest voorkomende, alledaagse voorbeelden van breking. Als je een glas met water vult en er een lepel in plaatst, lijkt de lepel aan het wateroppervlak te buigen. Deze breking gebeurt omdat licht net iets langzamer door het water reist dan door de lucht eromheen.

Hetzelfde concept maakt het extreem moeilijk om een vis met je blote handen te vangen. Door breking zien je ogen de vis niet op zijn werkelijke locatie. Om het te vangen, zou je mentaal moeten corrigeren voor zijn echte locatie, daar grijpen en hopen op het beste, omdat vissen niet graag worden gevangen.

Ons zichtsysteem werkt het beste wanneer we dingen waarnemen via een medium van een enkele dichtheid, zoals de transparante lucht die we inademen. Maar onze ogen zien soms scènes die meerdere mediums en dichtheden hebben, zoals lucht en water, tegelijkertijd. De hersenen proberen te begrijpen wat onze ogen zien. Dit veroorzaakt optische illusies zoals de gebogen lepel en de ongrijpbare vis.

Wanneer de hete zomerzon het oppervlak van de grond verwarmt, zien we vaak een wazige luchtspiegeling omdat de warme lucht een andere dichtheid heeft dan de koelere lucht erboven. Dit is een ander natuurlijk voorbeeld van breking.

Meetverschillen in breking: De brekingsindex

Lucht en water zijn beide transparant, maar lucht is een stuk minder dicht dan water. Stel je voor dat je probeert te fietsen door een overstroomde straat versus een droog trottoir. De dichtheden van lucht en water hebben de neiging om dramatisch verschillende ervaringen te produceren.

Brekingsindex is een wiskundige manier om deze verschillen in dichtheid vast te leggen. De index vergelijkt elke andere dichtheid met die van het vacuüm van de ruimte, die wordt weergegeven als 1,0. Ter vergelijking: lucht heeft een refractive index van 1,0003, terwijl water wordt gewaardeerd op 1,333 en diamanten worden genoteerd op 2,417.

Brekingsindex is veel meer dan een wiskundige vergelijking. Het helpt oogartsen ook de juiste lenzen te vinden om refractiefouten op te lossen en wazig zicht op te ruimen. Bovendien worden brillenglazen met een hoge index vervaardigd om maximale breking te bieden in een dunne, lichtgewicht vorm die comfortabeler en aantrekkelijker is.

Optica: Breking voor ons laten werken

Wetenschappers begrijpen al eeuwenlang het potentieel van breking. Vanaf de vroege jaren 1500 tot heden hebben telescopen en microscopen wetenschappers een venster gegeven op verre planeten en levende wezens die onzichtbaar zijn voor het blote oog.

Zo heeft refractie mensen geholpen om voort te bouwen op geavanceerde natuurlijke zichtsystemen die in de loop van honderden miljoenen jaren zijn geëvolueerd. Bij onze soort breken lichtgolven als eerste in het hoornvlies, het heldere halfkoepelvormige weefsel aan de voorkant van het oog. Daarna gaan ze door de lens, die ze opnieuw breekt om helder zicht te produceren.

Vervolgens gaan lichtgolven naar het netvlies, een laag lichtgevoelige zenuwen die lichtsensaties over de oogzenuwen overbrengen naar de visuele centra van de hersenen, die het werk voltooien om ons gezichtsvermogen te geven.

Helaas heeft de evolutie geen perfect oogbolontwerp opgeleverd.

Subtiele verschillen in de vorm van het oog veroorzaken brekingsfouten die bijziendheid, verziendheid en astigmatisme veroorzaken. Gelukkig voegt het plaatsen van een andere lens voor het oog, met een bril of contactlenzen, een andere breking toe die deze fouten meestal corrigeert.

De beste manier om refractie voor u te laten werken, is door regelmatig een oogarts te bezoeken, die uw gezichtsvermogen kan testen en de juiste manier kan vinden om refractiefouten te corrigeren.

ZIE GERELATEERD: Visie: Hoe werkt het gezichtsvermogen?

Pagina gepubliceerd op woensdag 2 juni 2021