Óptica en la Medicina Dr. Willy H. Gerber Objetivos: Comprender como funciona nuestra vista y como...
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Ópticaen la Medicina
Dr. Willy H. Gerber
Objetivos: Comprender como funciona nuestra vista y como la empleamos para estimar distancias, distinguir objetos y como en algunos casos es engañada.
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No confiemos en todo lo que vemos
Que hay de raro en esta fotografía?
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No confiemos en todo lo que vemos
Como no lo vimos, las fotos son las misma solo que una esta de cabeza.
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“Ver”
Medir Analizar
Como vemos
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Como vemos
Analizamos por parte y corregimos mentalmente lo que vemos
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Así lo “percibimos”… … y así es!
No confiemos en todo lo que vemos
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La física del ver
Nuestro ojo es capaz de realzar una estimación de la distancia comparando las imágenes captadas por ambos ojos.
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d
D
F
x
f1f2
f1 + d + xD + F
f1
F=
f2 + xD + F
f2
F=
D = d Ff2 – f1
x = f2 D F
La física del ver
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Lentesdel ojo
Retinas
Objeto
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Todo parámetro medido tiene una incerteza, una “inseguridad” que se expresa de la forma:
valor probable variación posible
Incertezas
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Cálculos
D2
D2 F2
F2 d2
d2
f12+ f2
2
(f2 - f1)2
= + +
Problema fisiológico Problema de resolución
-Distancia (f2 - f1=0)-Resolución del ojo (f1, f2)
1
(f2 - f1)2
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El problema es poder localizar un punto comparable …
Problemas en determinar la distancia
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… con demasiada luz perdemos la capacidad de “ver” puntos y medir distancias
Problemas en determinar la distancia
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Es mas las sombras son claves …
Problemas en determinar la distancia
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… misma imagen solo de cabeza.
Problemas en determinar la distancia
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Si no hay referencia nuestro ojo las fabrica:
Método alternativo
Si desean engañar al ojo quítenle referencias objetivas y provean falsas
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Y que tiene que ver esto con la Arquitectura?
Mucho. Por ejemplo el Partenón en la Acrópolis fue construido en forma “deforme” para dar la sensación de perfección. Al crearse en un piso plano la imagen de que esta hundido en el centro fue “elevado” hasta 5cm en el frente y 10 cm en el costado:
5 cm
10 cm
Aplicación en la Arquitectura
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Tarea individual
Algebra de iluminación
E: Iluminacion [Lx (Lux)]I : Intensidad [cd (Candela)]r: Distancia [m]
rRelación de proporcionalidad:(caso ortogonal = 0)
r1
r2
I1
I2
E
Relacion de superposicion:
E = suma de las iluminaciones
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4πr12I1= 4πr2
2I2
E = cosIr2
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Tarea individual
Que nivel de iluminación tiene la persona en su escritorio?
60 Watt
60 Watt
Reflejo en el techo10’000 Lux exteriorSuperficie ventana 3m2
1.2 m
2.3 m
6.4 m
4545
Nota: Una ampolleta de 60 Watt genera del orden de 1.3x105 Lux y tiene radio de unos 2 cm
704.3 m
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Que son colores?
Que son colores? Porque vemos “en color”?
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Descomposición de la luz
La luz es una onda electro-magnética, al igual que lo son rayos gamma, rayos X de radio o televisión.
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Absorber y Emitir
Las superficies en general absorben una parte y reflejan otra:
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La realidad en colores
B:92 G: 3 R: 6B:49 G: 9 R:41
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La realidad en colores
B:92 G:2 R: 6B:50 G:6 R:44
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La realidad en colores
B:57 G:17 R:26B:11 G:23 R:66
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La realidad en colores
B:48 G:12 R:40B:7 G:12 R:80
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La realidad en colores
B:49 G:21 R:30B:8 G:26 R:68
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Comprendiendo la luz
Sir Isaac Newton
Basado en lo que se mide
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Un enfoque distinto
Johann Wolfgang von Goethe
Basado en lo que se percibe
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Frecuencia de la luz
Largo de onda dominante
Punto blanco
Largo de onda complementario
Colores “inexistentes”
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Reconociendo lo que nos interesa
Si colores difícil ….
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Test de Ishihara
Ceguedad ante el color
25 29
45 56
6 8www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.08
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Estimando profundidades
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Estimando profundidades
Aquí es el contraste lo que importa, no el color.
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Aberración cromática
Nuestro ojo corrige mediante filtros este efecto.
Las cámaras lo hacen mediante el sistema de lentes sándwich.
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1
2
Refracción
A pasar de un medio a otro el haz es desviado.
Los ángulos cumplen la relación:
sin1
sin2
c1
c2
= = n
Con:
c1 : velocidad de la luz en el medio 1c2 : velocidad de la luz en el medio 2n : índice de refracción
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Refracción
De no considerar estas distorsiones en nuestros cálculos tendremos algunos problemas
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Refracción
Si variamos el Angulo de incidencia en la superficie de un medio de mayor velocidad de la luz a uno de menor velocidad
Existe un Angulo mínimo sobre el cual el rayo es reflejado en forma total.
sinlimitec1
c2
= = n
c1
c2
c1
c22= /2
1
2
sin1
sin2
c1
c2
= = n
limite
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Refracción total
ImagenReflejada en la superficie
Zona “espejo”
Zona “transpa-
rente”
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1
2
Doble Refracción
2
1
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Lentes y distancia focal
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convexo
concavo
f
f
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Corrección por errores de enfoque
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Hipermetropía Miopía
1f
= (n – 1) –1R1[
1R2]
R1 > 0 convexoR1 < 0 concavo
R2 > 0 concavoR2 < 0 convexo
Dioptría
P = (fuente)
(observador)R1
R2
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= +
Modificación de tamaño
1. Línea paralela -> se refracta por el foco2. Línea por el foco -> se refracta en forma paralela3. Línea por el centro no se desvía (aproximación de baja curvatura)
Relaciones:
GB
gb
=1f
1g
1b
Reglas para construir la imagen:
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G
B
b
g
f f
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Contacto
Dr. Willy H. [email protected]
Instituto de FisicaUniversidad Austral de ChileCampus Isla TejaCasilla 567, Valdivia, Chile
www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.08