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OPTICA FISICA ENERO-JUNIO 2013 Teorías de la luz Luz La podemos definir como toda radiación electromagnética capaz de estimular la retina y provocar sensación de visión. La luz puede estudiarse por medio de estos fenómenos Refracción, Doble refracción, Reflexión, Interferencia, Difracción, Dispersión, Absorción y Polarización. Desde el origen de los tiempos, la luz comenzó como un fenómeno de sorpresa para el hombre, hasta posteriormente ser un fenómeno de atracción a un conjunto de observaciones asociadas, de ahí surgen las siguientes teorías de la luz. Teoría de Pitágoras Pensaba que la luz partía de los objetos hacia los ojos. Teoría de Aristóteles Pensaba que la luz partía de los ojos hacía los objetos. Teoría de Platón Suponía que los objetos emitían pequeñas partículas o tentáculos que al llegar a los objetos los hacían visibles. Teoría de Al-Hazen Si la luz entraba en el ojo desde el exterior, el ojo se sitúa en el vértice de un cono visual donde el rayo perpendicular dominaba sobre los oblicuos. Snell Amigo de Kepler formula un de las tres leyes de la refracción y reflexión de la luz. Olaf Römer Basado en los satélites de júpiter, determinó por 1ª vez la velocidad de la luz. Teoría ondulatoria Propuesta por Christian Huygens. Decía que el espacio que nos rodea está lleno de una sustancia llamada “éter” Propone que la luz tiene un comportamiento ondulatorio y la doble refracción 1 L. O. PÉREZ AMADOR NORMA LUZ

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Teorías de la luz

Luz

La podemos definir como toda radiación electromagnética capaz de estimular la retina y provocar sensación de visión.

La luz puede estudiarse por medio de estos fenómenos Refracción, Doble refracción, Reflexión, Interferencia, Difracción, Dispersión, Absorción y Polarización.

Desde el origen de los tiempos, la luz comenzó como un fenómeno de sorpresa para el hombre, hasta posteriormente ser un fenómeno de atracción a un conjunto de observaciones asociadas, de ahí surgen las siguientes teorías de la luz.

Teoría de Pitágoras

Pensaba que la luz partía de los objetos hacia los ojos.

Teoría de Aristóteles

Pensaba que la luz partía de los ojos hacía los objetos.

Teoría de Platón

Suponía que los objetos emitían pequeñas partículas o tentáculos que al llegar a los objetos los hacían visibles.

Teoría de Al-Hazen

Si la luz entraba en el ojo desde el exterior, el ojo se sitúa en el vértice de un cono visual donde el rayo perpendicular dominaba sobre los oblicuos.

Snell

Amigo de Kepler formula un de las tres leyes de la refracción y reflexión de la luz.

Olaf Römer

Basado en los satélites de júpiter, determinó por 1ª vez la velocidad de la luz.

Teoría ondulatoria

Propuesta por Christian Huygens. Decía que el espacio que nos rodea está lleno de una sustancia llamada “éter”

Propone que la luz tiene un comportamiento ondulatorio y la doble refracción

Se explican fenómenos de refracción y reflexión

La luz es causada por una serie de ondas o vibraciones en este medio que son puestas en movimiento por las pulsaciones emitidas por un cuerpo luminoso

Teoría corpuscular

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Issac newton demostró la descomposición de la luz. Dicha teoría afirma que todo cuerpo luminoso emite pequeñas partículas o corpúsculos luminosos esféricos que viajan a gran velocidad y que son causantes del fenómeno de la visión al impresionar la retina del ojo.

Thomas Young

Basado en que la luz es una onda, demuestra la interferencia de la luz y mide la longitud de onda.

Fresnel

Demuestra la difracción de la luz y convence a Young que la luz es una onda transversal.

Hippolite Fizeau

Demuestra que la velocidad de la luz varía dependiendo del medio en el que viaja

Teoría electromagnética

Demostró matemáticamente la existencia de campos magnéticos y eléctricos mutuamente perpendiculares a manera de ondas que podían propagarse en el vacío y en el interior de sustancias materiales.

Movimiento Ondulatorio

Es la propagación de una onda en un medio, material o vacío

¿Qué es una onda?

Transporte de energía sin el desplazamiento aparente de materia o una perturbación de alguna propiedad de un medio

Partes de una onda

• CRESTA Es el punto más alto de una onda con respecto a la línea de equilibrio

• VALLE Es el punto más bajo de una onda con respecto a la línea de equilibrio

• NODO Es el punto en donde la gráfica se intercepta con la línea de equilibrio

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COMPONENTE MAGNÉTICO

COMPONENTE ELECTRICOPERPENDICULARES A LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN

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Nodo Nodo

Cresta Cresta

Valle Valle

Origen Líneade Equilibrio

Fig. 1.3.

• AMPLITUD DE ONDA Es la máxima separación que hay de un punto de la onda (cresta o valle) hacia la línea de equilibrio

• LONGITUD DE ONDA Es la separación que hay entre un punto de una onda y su recíproco de la onda siguiente

Longitud de onda ( )

Longitud de onda ( )

Am plitud (+)

Am plitud (-)

F ig. 1.4.

CICLO Es una vibración completa (onda completa)

PERIODO Es el tiempo que tarda en llevarse a cabo o completarse una vibración u onda completa

FRECUENCIA Es la cantidad de ciclos que se llevan a cabo o se completan en unidad de tiempo ( Ciclos/seg = Hertz )

• PULSO Toda perturbación que se genera en un medio

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A)

B)

Fig. 1.5.

• TREN DE ONDAS Sucesión constante y periódica de pulsos

A)

B)

Fig. 1.5.

Tipos de Ondas

• ONDA ARMÓNICA La propagación de perturbaciones es de características periódicas, como vibraciones u oscilaciones que suponen variaciones repetitivas de alguna propiedad.

• ONDA ESTACIONARIA Son aquellas en donde los nodos son estáticos debido a que la frecuencia con la que los pulsos son emitidos

N o d o s

V ie n tre s

Fig. 1.7.

• ONDA LONGITUDINAL Son aquellas en las que el plano de vibración es paralelo a la dirección de propagación de la onda

A)

B)

Fig. 1 .6 .

4L. O. PÉREZ AMADOR NORMA LUZ

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• ONDA TRANSVERSAL Son aquellas en las cuales el plano de vibración es perpendicular a la dirección de propagación de la onda

Fase y velocidad de fase

• FASE Es aquella situación en la que al superponerse en algún lugar dos ondas lo hacen con puntos correspondientes

• VELOCIDAD DE FASE Es igual a la velocidad de propagación / La distancia recorrida dividiendo el tiempo que tarda en recorrer dicha distancia

• DESFASE Es aquella situación en la que al superponerse dos ondas en algún lugar lo hacen con puntos no correspondientes

• GRADOS La gráfica de un movimiento ondulatorio también puede ser medido en grados ya que es un movimiento cíclico

• DESFASE Es aquella situación en la que al superponerse dos ondas en algún lugar lo hacen con puntos no correspondientes

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PRINCIPIOS DE SUPERPOSICION

Superposición

Cuando dos o más ondas o pulsos viajan en un medio, independientemente una de la otra, y se superponen (combinan) en un punto, la amplitud de la onda resultante será la suma algebraica de las amplitudes de cada una de las ondas iniciales

Interferencia

CONSTRUCTIVA Es aquélla en la cual la onda resultante de la superposición de dos o más ondas tiene una amplitud mayor a cualquiera de las amplitudes de las ondas participantes

DESTRUCTIVA Es aquella en la cual al superponerse dos o más ondas, la resultante de esta combinación tiene una amplitud menor a por lo menos una de las amplitudes de las ondas participantes

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1 ʎ = 360º

½ ʎ = 180º

Desfasamiento de 90º

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Coherencia

• Todos los fotones deben ser emitidos desde el mismo origen

• todos los fotones deben ser emitidos al mismo tiempo

• todos los fotones deben tener la misma frecuencia y amplitud

Incoherencia

No cumple las leyes de la Coherencia

Principio de Huygens

Cada punto de un frente de onda actúa como una nueva fuente de ondas secundaria, con las mismas características de la primera

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EXPERIMENTO DE YOUNG

Si la distancia S1 es igual a la distancia S2 por tanto llegaran las ondas llegarán en Fase

Si la distancia S1 NO es igual a la distancia S2 por tanto llegaran las ondas llegarán en Desfase

El principio fundamental del experimento de Young es obtener dos fuentes puntuales a partir de una

Biprisma de Fresnel

Doble espejo de Fresnel

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ESPEJO DE LLOYD

INTERFEROMETRO DE MICHELSON

ANILLOS DE NEWTON

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Defasamiento por refracción

Cuando la luz incide en una interfase denso ligero no se presenta ningún desfasamiento entre el rayo reflejado y el rayo refractado

Cuando la luz incide en una interfase ligero denso se presenta una desfasamieno de ½ longitud de onda entre el rayo reflejado y el rayo refractado

En este tipo de fenómeno intervienen dos tipos de desfasamiento:

• Por interfase

o 1a Interfase D – L = 0

o 2a Interfase L – D = ½ ʎ

• Por recorrido

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DENSO

LIGERO LIGERO

DENSO

t = ¼

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APLICACIONES CLINICAS

MEDICION DE RADIOS DE CURVATURA EN:

• LENTES DE CONTACTO• LENTES OFTALMICOS• LENTES DE EQUIPO OPTICO

PELICULAS DELGADAS

Son todas aquellas superficies o capas de material en donde ya sea de forma natural o intencional se interfiere la luz de manera visible ya sea constructiva o destructiva

En este tipo de fenómeno intervienen dos tipos de desfasamiento:

• Por interfases

A. 1a Interfase L – D = ½ ʎ

B. 2a Interfase D – L = 0 ʎ

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Df = ½

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• Por espesor

LÁGRIMA (CAPA LÍPIDICA)

Es por decirlo así el “antirreflejante natural” que posee el ojo.

(

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¼ R ¼ A

AIRE

MUCOIDE

ACUOSA

LIPIDICADENSO

LIGERO

LIGERO

DENSO

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reflexión especular

PELICULAS ANTIRREFLEJANTES

En vidrio convencional (n =1.5) se refleja aproximadamente el 4% de la luz en cada superficie

En vidrio convencional (n=1.5) con tratamiento antirreflejante la cantidad de luz reflejada en su superficie es de aproximadamente el 2.2%

TIPOS DE REFLEJOS (lentes)

Tipo 1: luz que incide por detrás del armazón y se refleja en la superficie posterior de la lente

Tipo 2: luz que incide por detrás del armazón y se refleja en la superficie anterior de la lente

Tipo 3: cuando la luz incide por delante del armazón y después de reflejarse primero en la superficie posterior, segundo sobre la superficie anterior y finalmente hacia el ojo

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Tipo 4: cuando la luz atraviesa por delante la lente, se refleja sobre cornea, segundo se refleja en la superficie posterior de la lente y finalmente hacia el ojo.

El antirreflejante solo destruye una de todas las longitudes de onda reflejadas en la superficie de la lente.

Se conforma de la siguiente forma (físicamente se dividiría así):

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DIFRACCION

En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija (Es la tendencia de los frentes de onda de la luz de envolver los objetos que obstaculizan su camino) y queda perfectamente explicado con la Teoría Ondulatoria de Huygens

La difracción ocurre en todo tipo de ondas; También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga.

Según esta teoría cada punto de un frente de onda se puede considerar emisor de ondas esféricas.

Cuando una onda encuentra un obstáculo, parte de las ondas son absorbidas por éste y no emiten más, pero las ondas emitidas desde los putos que quedan libres siguen alcanzando las regiones que el obstáculo esconde.

Este fenómeno nos e observa corrientemente ya que las fuentes utilizadas habitualmente son fuentes luminosas extensas, mientras que para que el fenómeno se produzca se deben emplear fuentes luminosas puntuales

Por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser debe finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

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Comparación entre los patrones de difracción e interferencia

La interferencia se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

Según la teoría de propagación rectilínea de la luz la sombra debería ser proporcional al ancho de la ranura

Cuando el ancho de la ranura es grande comparado con la longitud de onda, los frentes de onda del otro lado del obstáculo siguen siendo aproximadamente planos.

El grado de difracción de una onda al atravesar un obstáculo depende del tamaño del mismo comparado con la longitud de onda.

El grado de difracción de una onda al atravesar un obstáculo (el ancho de la ranura) no se observará difracción, si la longitud de onda es grande respecto al objeto, la difracción es muy notable.

La difracción no se produce solamente, cuando la luz atraviesa una pequeña abertura, puede producirse el mismo efecto colocando delante del haz de luz un objeto filoso de manera tal que al incidir la luz sobre su filo, difracte.

DIFRACCION DE FRESNEL

También difracción del campo cercano es un patrón de difracción de una onda electromagnética obtenida muy cerca del objeto causante de la difracción (a menudo una fuente o apertura). Más precisamente, se puede definir como el fenómeno de difracción causado cuando el número de Fresnel es grande y por lo tanto no puede ser usada la aproximación Fraunhofer (difracción de rayos paralelos).

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La condición de validez es algo débil y permite que los parámetros de dimensión del obstáculo tengan valores comparables: la apertura es pequeña comparada con el camino óptico. De esta forma es interesante investigar en el comportamiento del campo eléctrico sólo en una pequeña porción de área cercana al origen de la fuente luminosa,

los planos de la apertura (u objeto difractor) y de la imagen con un sistema de coordendas.

Difracción de Fraunhofer

También conocida como difracción del campo lejano es un patrón de difracción de una onda electromagnética cuya fuente (al igual que la pantalla) se encuentran infinitamente alejadas del obstáculo, por lo que sobre éste y sobre la pantalla incidirán ondas planas. La difracción de Fraunhofer es, de esta manera, un caso particular de la difracción de Fresnel, y que también resulta más sencillo de analizar.

Este tipo de fenómeno es observado a distancias más lejanas que las del campo cercano de la difracción de Fresnel y ocurre solamente cuando el número de Fresnel es mucho menor que la unidad y se puede realizar la aproximación de rayos paralelos

Una forma práctica de lograr la difracción de Fraunhofer es utilizando lentes convergentes y divergentes para lograr el campo lejano y las ondas planas

Factor de oblicuidad

Recordando que un lápiz de luz es el conjunto de rayos que pasan a través de una abertura muy pequeña y que dentro de este conjunto de rayos aquel que pasa por el centro de la abertura será el rayo principal e indicará la dirección de propagación de la luz y representará donde la luz será más intensa, observaremos que los rayos que se dirigen con cierto ángulo diferente al rayo principal tendrán una intensidad menor que el rayo principal, la intensidad relativa (Ir) con respecto al rayo principal.

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Factor de oblicuidad

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Máxima intensidad

Menor intensidad

Máxima intensidad

90º Cero intensidad

Máxima intensidad

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ABERTURA CIRCULAR

Una cámara estenopeica es una cámara fotográfica sin lente, que consiste en una caja a prueba de luz con un pequeño orificio por donde entra la luz. Para producir una imagen nítida es necesario que esta apertura sea muy pequeña, del orden de 0,5 mm (1/50 pulgadas).

En general, cuanto más pequeño sea el agujero la imagen tendrá una mejor resolución, ya que el círculo de confusión proyectado será más grande. Sin embargo, si es extremadamente pequeño se puede producir mucha difracción afectando a la nitidez de la imagen.

Además, cuando el diámetro de la apertura se aproxima al grosor del material se produce un viñetado cerca de los bordes de la imagen porque menos luz logra llegar a estas áreas. Esto se debe a la sombra producida por la luz que entra a un ángulo diferente a 90 grados. (ver factor de oblicuidad)

Es recomendable que la apertura sea circular (reduce la refracción) y de un material lo más delgado posible.

Los rayos de luz provenientes de un objeto atraviesan un pequeño agujero para formar la imagen.

El húngaro José Petzval fue el primero que intentó formular una ecuación para el diámetro óptimo. La fórmula utilizada actualmente fue mejorada por Lord Rayleigh y es:

Donde d es el diámetro, f es la distancia focal o longitud focal (distancia entre la apertura y la película) y λ es la longitud de onda de la luz.

Para película en blanco y negro una longitud de onda de 550nm (luz verde-amarilla) ofrece los mejores resultados.

La profundidad de campo es infinita, sin embargo, esto no significa que todo estará nítido sino que, dependiendo de la distancia entre la apertura y la película, todo estará en foco o fuera de foco en la misma proporción.

Otra fórmula más exacta y sencilla es: diámetro estenopo (d) = √ (0,0016 x dist.focal (F)) ==> (o lo que es lo mismo) => dist.focal (F) = 625 x d al cuadrado

CRITERIO DE RAYLEIGH

Expone que dos líneas espectrales son todavía distinguibles si el máximo de uno coincide con el primer mínimo del otro.

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DISCO DE AIRY

El disco de Airy es un fenómeno óptico. Debido a la naturaleza ondulatoria de la luz, cuando ésta atraviesa

una apertura circular se difracta produciendo un patrón de interferencia de regiones iluminadas y oscuras sobre una

pantalla alejada de la apertura (ver interferencia).

El patrón de difracción resultante en una apertura circular iluminada uniformemente tiene una región central brillante

conocida como disco de Airy rodeada de una serie de anillos concéntricos denominados patrón de Airy (ambos

nombrados así en honor a George Airy). El diámetro del disco central está relacionado con la longitud de onda de la luz y

el tamaño de la abertura circular.

La más importante aplicación de este concepto está en cámaras y telescopios. Debido a la difracción, el punto más

pequeño en el que se puede enfocar un rayo de luz usando una lente tiene el tamaño de un disco de Airy. Así, incluso

teniendo una lente perfecta, aún existe un límite para la resolución de una imagen creada por dicha lente. Un sistema

óptico en el que la resolución no está limitada por imperfecciones en las lentes sino sólo por difracción se dice que está

limitado por difracción.

Lejos de la apertura del sistema óptico el ángulo en el que se produce el primer mínimo de la intensidad

luminosa y medida a partir del eje óptico de la luz incidente viene determinado por la siguiente expresión:

Donde λ es la longitud de onda y d es el diámetro de la apertura. El criterio que se utiliza para determinar si

un sistema óptico resuelve dos focos de luz independientes es que el centro del disco de Airy para el primer

objeto debe estar como mínimo a la distancia del primer mínimo del patrón de difracción del segundo

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objeto. De este modo la resolución angular de un sistema óptico limitado por difracción viene dada por la

misma fórmula.

APLICACIÓN CLÍNICA

El agujero estenopeico es un instrumento de diagnóstico en oftalmología y optometría.

Consta de una pantalla opaca, con un agujero pequeño en el centro, que suprime las aberraciones esféricas y mejora la agudeza visual en algunas ametropías.

En la toma de la Agudeza Visual de un paciente si la misma mejora viendo a través de dicho agujero estamos frente a un error refractivo; por el contrario estamos frente otras enfermedades sistémicas. (Se detecta un

defecto que consiste en la irregular distribución de la luz, siendo más intenso en el centro que en los bordes)

El motivo es que generalmente la película se apoya sobre un plano (el plano focal), y esto da lugar a que la luminosidad que llega a los distintos puntos de la película no sea uniforme, ya que salvo el punto del centro, todos los demás están a distancias crecientes con respecto al central, lo que ocasiona que el número f (apertura relativa=Distancia focal / Diámetro del estenopeico)

Poder de resolución

Llamamos poder de resolución a la capacidad de un sistema óptico para diferenciar entre dos puntos o líneas muy próximos.

El poder de resolución de un objetivo (expresado en líneas por milímetro) se mide con ayuda de una carta de prueba, que no es sino una serie de dibujos y líneas de diferentes grosores.

A la emulsión corresponde también un poder de resolución que, si es inferior al del objetivo, será causa del deterioro de la nitidez.

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Límite de resolución

Es la menor distancia que debe existir entre dos objetos para que puedan visualizarse por separado.

Cuando se ilumina un objeto, los puntos de su superficie reflejan las ondas luminosas, por lo cual dos puntos próximos se verán como distintos si la distancia que los separa es grande comparada a la ʎ, si la distancia que los separa es inferior a la ʎ que los separa se verán como uno solo

Aplicaciones clínicas

En optometría el poder de resolución y el límite de resolución tienen una aplicación en la cual nos ayudan a explicar el comportamiento óptico de las ametropías, así como son la base de nuestras cartillas de exploración.

CONVERSIONES

Para reportar la medición de la agudeza visual, nosotros usualmente lo reportamos en pies (x/20) pero también lo podemos reportar de otras formas equivalentes las cuales serían las mediciones:

o Snellen, Log Mar, Decimal, Metros en visión lejana. o Snellen, Log Mar, Jeager y Metros en visión cercana

Para poder realizar estas conversiones en visión lejana utilizaremos las siguientes fórmulas:

SNELLEN METROS DECIMAL LOG MAR

20/20 6.06 1.00 1.00

Se convierte dividiendo el Se convierte dividiendo el Se convierte dividiendo el

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denominados sobre el numerador y multiplicándolo por 6

numerador sobre el denominador

denominador sobre el numerador y multiplicándolo por 1

n/d (d/n) 6 (n/d) (d/n) 1

Quedando así los datos:

SNELLEN METROS DECIMAL LOG MAR

20/10 3.00 2.00 0.5020/15 4.50 1.33 0.7520/20 6.00 1.00 1.0020/25 7.50 0.80 1.2520/26 7.80 0.76 1.3020/30 9.00 0.66 1.5020/40 12.00 0.50 2.0020/50 15.00 0.40 2.5020/60 18.00 0.33 3.0020/70 21.00 0.28 3.5020/80 24.00 0.25 4.00

20/100 30.00 0.20 5.0020/120 36.00 0.16 6.0020/150 45.00 0.13 7.5020/200 60.00 0.10 10.0020/240 72.00 0.06 12.0020/400 120.00 0.05 20.0020/600 180.00 0.03 30.0020/800 240.00 0.025 40.00

POLARIZACION

Las ondas electromagnéticas son de naturaleza transversal, es decir, el vector de vibración es perpendicular a la dirección del desplazamiento.

LUZ POLARIZADA

Si se restringe la vibración de los vectores eléctricos a un solo plano mediante un filtro se obtiene luz linealmente polarizada respecto a un solo plano de vibración.

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POLARIZADORES

Son filtros que contienen moléculas poliméricas de cadena larga orientadas en una única dirección

POLARIZACION POR REFLEXION

Cuando la luz es reflejada, cambia su plano de vibración de acuerdo a la superficie donde incide

LEY BREWSTER

Para obtener polarización al 100%, el rayo refractado y el rayo reflejado deben forma un ángulo recto entre sí

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Polarización Cruzada

Si ahora un rayo polarizado incide sobre una segunda lámina polarizadora, la intensidad y la amplitud de la onda que atraviese la segunda lámina dependerán del ángulo de incidencia respecto a la dirección de polarización.

o Si las dos láminas son paralelas en sus direcciones de polarización, se transmite toda la luz.o Si las dos láminas son perpendiculares, el rayo no consigue atravesar la segunda.

LEY DE MALUS

Es la selección de un plano de vibración del componente eléctrico de la luz. Se aplica en la Reflexión, Discroismo, Birrefringencia y Dispersión de la luz.

Por ejemplo se tienen los minerales (cuarzos, turmalina, minerales)

La fórmula para calcular la cantidad de polarización es I = Imax Cos 2 Φ

BIRREFRINGENCIA

Existen materiales que poseen doble refringencia. Esta propiedad es indicativa de anisotropía óptica, es decir, que el comportamiento de la luz al atravesarlos no es el mismo independientemente de la dirección en la que incide.

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La luz que entra en un material birrefringente se descompone en dos rayos. Cada uno está determinado por un índice de refracción y cada uno vibra sólo en una dirección (polarizados) pero a ángulos rectos uno del otro.

Originalmente los polarizadores se hacían de calcita y se conocen como “Prismas de Nicol”.

La finalidad es conseguir contrastar las diferentes estructuras observadas aprovechando que entre ellas pueda haber alguna que sea capaz de cambiar el plano de polarización de la luz, es decir, que haya alguna sustancia birrefringente ella misma

o Cuando el polarizador se dispone de forma que su dirección de polarización es perpendicular a la del analizador el campo aparece totalmente oscuro en ausencia de la preparación.

o Al colocar la muestra aquellas zonas de la preparación que no sean capaces de variar el plano de polarización de la luz que las atraviesa aparecerán completamente oscuras.

o Mientras que las que sí sean capaces aparecerán más o menos claras según la magnitud de la variación en el plano de polarización que sufra la luz al atravesarlas.

Cuando la luz atraviesa la materia amorfa o un mineral (cristal) avanza a la misma velocidad en cualquier dirección, pero en los minerales la luz se propaga a diferente velocidad según la dirección.

Uno de los rayos, el ordinario, sigue las leyes de la refracción, mientras que el otro, el extraordinario, no lo hace, formando un ángulo con el primero

La variación del color de interferencia que presentan los granos de un determinado mineral depende de la orientación del grano. Para evaluar el color de interferencia de un mineral, y por tanto su birrefringencia, hemos de encontrar siempre el correspondiente a su máximo valor.

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El color de interferencia se produce cuando el retardo introducido por las ondas que vibran en planos perpendiculares dentro del cristal es igual a un número entero de longitudes de onda.

Quiere esto decir que un color de interferencia amarillo aparecerá tanto para un retardo de 410 mµ (que es la longitud de onda del violeta), como para otro de 820mµ (2*410), o de 1230mµ (3*410) y sucesivos múltiplos.

Es importante que seamos capaces de reconocer cada uno de estos retardos ya que en cada caso la birrefringencia del cristal (diferencia entre el índice mayor y el menor) que los produce será muy distinta.

Para diferenciar estos colores producidos por distintos múltiplos de longitudes de onda, los colores de interferencia se agrupan en órdenes, como se muestra en la figura, que es un reproducción de la escala cromática de Michel-Levy.

TABLA DE MICHEL-LEVY

Si nos fijamos en la escala cromática observaremos que los colores de los primeros órdenes son más nítidos, mientras que los de los órdenes superiores son colores difusos, e incluso a partir del quinto orden los colores se mezclan hacia el color blanco.

Para la determinación del orden del color de interferencia se hace que los rayos a la salida del cristal atraviesen otro material anisótropo (llamado compensador) para tratar de compensar el retardo introducido por el mineral con el que introduce el compensador.

Esto es debido a que para los colores de primer orden los retardos son pequeños y solo pueden ser múltiplos de una longitud de onda.

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Por el contrario los colores altos representan a retardos muy grandes que pueden ser múltiplos de más de una longitud de onda y al anularse los colores complementarios de estas ondas aparecen unos colores de interferencia mezclados.

POLARIMETRO

Filtra los rayos de luz de acuerdo a la polarización del material.

En la zonas de mayor tensión se forma una sombra, pudiéndose ver solamente una sombra o pudiéndose formar una cruz, en las orillas se hace más marcado.

POLAROSCOPIO

Principalmente lo utilizamos para corroborar el endurecido de una lente, consiste en poner una lente entre dos filtro polarizados, el objetivo es observa una cruz denomiada “cruz de malta”

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APLICACIONES CLINICAS

POLA-MIRROR

Se utiliza en pacientes con problemas de visión binocular. El objetivo es disminuir la intensidad y frecuencia de la supresión. Permiten obtener un buen control de los estímulos aunque a veces los niños pueden perder el interés.

Se utilizan un espejo y unas gafas polarizadas. Se colocan las lentes polarizadas al paciente y se le pide que se vea en el espejo, si ve sus dos ojos quiere decir que no hay supresión.

ESTEREO-TESTS

Existen el Random, Random-Dot y Titmus. Sirven para evaluar la estereopsis. Se utilizan lentes polarizadas e imágenes sobrepuestas con diferente ángulo de polarización que dan la sensación de profundidad

Se colocan las gafas polarizadas. Se le muestra el libro correspondiente a las imágenes superpuestas y se le pide al paciente nos indique que imágenes está viendo resaltadas y/o que figura es.

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USO OFTÁLMICO

Tienen fundamentalmente dos ventajas:

Son altamente convenientes como gafas de sol Neutralizan reflejos incómodos

Beneficios:

Eliminan la fatiga ocular Protección al 100 % UV La visión es más rica en contrastes Ideal para personas sensibles a la luz Puede usarse con Receta Oftálmica Vidrio y Plástico

LASER

Ligth Amplification of Stimulated Emition of Radiation (Amplificación de la Luz por Emisión Estimulada se Radiación)

MODELO ATÓMICO

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EMISIÓN

Es cuando un átomo libera la energía que ha absorbido

o ESPONTANEA: CUANDO EL ATOMO LIBERA LA ENERGIA ABSORBIDA POR SI SOLO

o ESTIMULADA: CUANDO EL ATOMO LIBERA ENERGIA POR MEDIO DE UN ESTIMULO

POBLACION INVERTIDA

La mayoría de los átomos en su estado básico (estable o de equilibrio), ocupan su nivel de energía más bajo.

Se le llama así cuando la mayoría de los átomos de un material se encuentran en estado de excitación por la cantidad de energía que han absorbido.

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MEDIO DE EXCITACIÓN

Es el conjunto de todos los átomos o moléculas que han sido excitadas al punto de haber alcanzado población invertida.

MEDIO ACTIVO

Puede ser sólido, líquido, gaseoso, plasma

MECANISMOS DE EXCITACIÓN

Bombeo óptico, excitación eléctrica de un gas y por colisión de átomos.

SISTEMA DE RETROALIMENTACION OPTICA

Donde hay un mecanismo de excitación hacía un medio de ahí la energía viaja hacía un espejo dicroico y produce finalmente la luz láser.

¿CÓMO FUNCIONA?

Alcanzar la población invertida a través de cualquier mecanismo de excitaciónProvocar una reacción en cadena mediante la emisión estimuladaAmplificar la cantidad de luz por medio de la retroalimentación óptica

CARACTERISTICAS DE LA EMISION LASER

Es lineal, intensa, monocromática y polarizada.

MEDIOS DE EXCITACIÓN

SOLIDO Rubí (Rb)

GAS

Helio-Neón (He-Ne) [Laboratorio]

Vapor de Cobre (Lv-Cu)Vapor de Oro (Lv-Au)Dióxido de Carbono (apuntadores)Dióxido de Nitrógeno [Excimer (átomos)]Argón, Kriptón [ (Iónicos) Laboratorio]

LIQUIDO Alcohol de MetanolRodhamin G6

PLASMA

CLASIFICACION SEGÚN SU PELIGROSIDAD32

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Se clasifican según la capacidad que tiene para dañar los tejidos. Entre menor es la clasificación indica mayor seguridad.

CLASIFICACION DESCRIPCION EJEMPLOSCLASE I Equipos de bajo poder. Seguros. No

producen daños y no requieren equipo de protección

Lectores de CD, Equipo Geológico, Impresoras láser, Análisis de Laboratorio

CLASE I M Muy bajo poder, considerados seguros, no producen daños

Cuando se miran a través de instrumentos ópticos (lupas o binoculares) son altamente peligrosos

CLASE II Bajo poder, pueden causar daños a nivel ocular en periodos mayores a 15 min

Láser de carbono, equipo de localización, láser de demostración

CLASE III Tienen un poder intermedio Láser de carbono, equipo de localización, láser de demostración

CLASE III B Poder intermedio Espectometros, estereolitográfos, equipo de entretenimiento

CLASE IV Alto poder, dañinos de forma directa. Pueden prender fuego. Máximo control máxima seguridad.

Láser para cirugías, láseres de investigación, perforadoras, cortadoras, soldadoras

ABSORCION

Es la capacidad de los materiales para retener la energía radiante que inciden sobre ellos

Cuando la luz incide sobre un cuerpo opaco, la luz reflejada será la que nuestro ojo perciba, el resto será absorbido por el material del que este hecho ese cuerpo

LEY DE LAMBERT

Establece que capas de igual espesor absorben igual cantidad (o porcentaje) de luz sin importar la intensidad de ella.

If = I (q)x

ABSORCION DE LOS MEDIOS OCULARES

ANAGLIFICOS

APLICACIONES CLINICAS

El objetivo de estas pruebas es determinar potencias dióptricas en base a la focalización de la luz dependiendo de la longitud de onda en la que se emiten.

BICROMÁTICA

Prueba Gruesa para afinar esfera

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FILTRO ROJO

Prueba para determinar desviaciones y en su caso medirlas

PUNTOS DE WORTH

Se utiliza para evaluar el segundo grado de visión binocular

FILTROS OFTÁLMICOS

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LONGITUDES DE ONDA DEL ESPECTRO VISIBLE

FILTROS (COMPOSICION, COLOR, NOMBRE COMERCIAL Y FUNCION)

NOMBRE COMERCIAL

COLOR COMPONENTE PROTECCIÓN RECOMENDACIONES

CALOBAX (A, B, C, D )

Verde Oscuro

*Es el más oscuro de todos

Óxido de Hierro Luz VisibleLuz InfrarrojaLuz Ultravioleta

RAY-BAN 50 Verde Medio Óxido de Cromo Luz VisibleLuz Infrarroja

CROXITE Rosa Ópaco Óxido de Manganeso

Luz Ultravioleta Luz Media-Directa Continua

AX Rosa Medio Óxido de Didimium

Luz Ultravioleta Luz Blanca ( Tubos fluorescentes)

AZUL COBALTO Azul Azul Cobalto Retinosis Pigmentaria

CROCKS Café Claro Óxido de Cerium Luz VisibleLuz Infrarroja

Hipersensibilidad a la luz

BROWN Café Obscuro Óxido de Uranio Luz VisibleLuz Infrarroja

Alta hipersensibilidad a la luz

NOVIEL / NUVOL Amarillo Claro Óxido de Uranio Aumenta contraste en los exteriores

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( Crepúsculos )AMBER Amarillo Oscuro Óxido de Plata Aumenta contraste

en los interiores ( Uso prolongado de computadora )

RED Rojo Óxido de Oro Luz InfrarrojaGRAY Gris Óxido de

VanadiumLuz VisibleLuz Infrarroja

Luz Solar Directa

FOTOCROMÁTICOFOTOSENSIBLE

Gris y Café Hialuros de Plata *Principalmente

Luz VisibleLuz Infrarroja*Luz Ultravioleta

Alta hipersensibilidad a la luz

ANTIRREFLEJANTE

*Depende del laboratorio

Película delgada que genera interferencia destructiva

Elimina los reflejos

No puede utilizarse simultáneamente con tintes oftálmicos

POLARIZADOS Gris y Café Solo dejan pasar la luz en un eje principal

Luz VisibleLuz InfrarrojaLuz Ultravioleta 100%

No útil en exterioresAlta hipersensibilidad a la luzAumenta contrastesElimina reflejos

FILTRO UV Incoloro Película delgada Luz Ultravioleta Exposición prolongada a radiación Ultravioleta

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Apuntes de Óptica Física del Profesor Juan Bernardo Leñero GarcíaOPTICA GEOMETRICA Julio Rodríguez, OPTICA TRADICIONAL Y MODERNA Daniel Malacara, Fondo de Cultura Económica 1997 México D.F.OPTICA MODERNA Apuntes de Óptica Oftálmica Personales

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