UACH Fisica En La Medicina 05 Optica

Óptica
en la Medicina
Dr. Willy H. Gerber
Instituto de Física
Universidad Austral
Valdivia, Chile

Objetivos: Comprender como funciona nuestra vista y como la
empleamos para estimar distancias, distinguir objetos y
como en algunos casos es engañada.

www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

No confiemos en todo lo que vemos

Que hay de raro en esta fotografía?



Como no lo vimos, las fotos son las misma solo que una esta de cabeza.


Como vemos

Medir
Analizar

“Ver”


Como vemos

Analizamos por parte y corregimos mentalmente lo que vemos



Así lo “percibimos”… … y así es!


La física del ver

Nuestro ojo es capaz de realzar una
estimación de la distancia
comparando las imágenes captadas
por ambos ojos.


La física del ver

Caso
Objeto

D
Lentes
del ojo

d
F
x
Retinas

f1 f2


Incertezas

Todo parámetro medido tiene una incerteza, una “inseguridad” que se
expresa de la forma:

valor probable ± variación posible


Cálculos

Problema fisiológico Problema de resolución

-Distancia ( )
-Resolución del ojo ( )


Problemas en determinar la distancia
El problema es poder localizar un punto comparable …


… con demasiada luz perdemos la capacidad de “ver” puntos y medir distancias



Es mas las sombras son claves …



… misma imagen solo de cabeza.


Método alternativo

Si no hay referencia nuestro ojo las fabrica:

Si desean engañar al ojo
quítenle referencias objetivas y
provean falsas


Aplicación en la Arquitectura

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:

10 cm
5 cm


Tarea individual

Algebra de iluminación

E: Iluminación [Lx (Lux)]
I : Intensidad [cd (Candela)]
r: Distancia [m]

Relación de proporcionalidad:
(caso ortogonal θ = 0)

Relación de superposición:

E = suma de las iluminaciones


Tarea individual

Que nivel de iluminación tiene la persona en su escritorio?

10’000 Lux exterior
Reflejo en el techo Superficie ventana 3m2 60 Watt

60 Watt 2.3 m

6.4 m
1.2 m
45°
4.3 m 45°
70°

Nota: Una ampolleta de 60 Watt genera del orden de 1.3x105 Lux y tiene radio de unos 2 cm

Que son colores?

Que son colores? Porque vemos “en color”?

Descomposición de la luz

La luz es una onda electro-magnética, al igual que lo son rayos gamma, rayos X
de radio o televisión.


Absorber y Emitir

Las superficies en general absorben una parte y reflejan otra:


La realidad en colores

B:92 G: 3 R: 6
B:49 G: 9 R:41



B:92 G:2 R: 6
B:50 G:6 R:44



B:57 G:17 R:26
B:11 G:23 R:66



B:48 G:12 R:40
B:7 G:12 R:80


B:49 G:21 R:30
B:8 G:26 R:68


Comprendiendo la luz

Sir Isaac Newton

Basado en lo que se mide


Un enfoque distinto

Johann Wolfgang von Goethe

Basado en lo que se
percibe


Frecuencia de la luz

Punto blanco

Largo de onda dominante

Largo de onda
complementa
rio

Colores
“inexistentes”


Reconociendo lo que nos interesa

Si colores difícil ….


Ceguedad ante el color

25 29

Test de Ishihara

45 56

6 8

Estimando profundidades


Estimando profundidades

Aquí es el contraste lo que importa, no el color.


Aberración cromática

Nuestro ojo corrige mediante filtros este efecto.

Las cámaras lo hacen mediante el sistema de
lentes sándwich.

Refracción

A pasar de un medio a otro el haz es desviado.

Los ángulos cumplen la relación:

Con:

: velocidad de la luz en el medio 1
: velocidad de la luz en el medio 2
: índice de refracción


Refracción

De no considerar estas distorsiones en nuestros cálculos tendremos
algunos problemas


Refracción

Si variamos el Angulo de incidencia en la superficie de un medio de menor a
mayor velocidad de la luz (ej. agua – aire)

Existe un Angulo mínimo sobre el cual el rayo es reflejado en forma total.


Refracción total

Imagen
Reflejada
en la
superficie

Zona
“transpa- Zona
rente”
“espejo”


Doble Refracción


Lentes y distancia focal

convexo

concavo


Corrección por errores de enfoque

Hipermetropía Miopía

Dioptría convexo
(fuente)
cóncavo

cóncavo
(observador)
convexo

Fuente Observador


Modificación de tamaño

Reglas para construir la imagen:

1. Línea paralela -> se refracta por el foco
2. Línea por el foco -> se refracta en forma paralela
3. Línea por el centro no se desvía (aproximación de baja curvatura)

Relaciones:


Contacto

Dr. Willy H. Gerber
wgerber@gphysics.net

Instituto de Física
Universidad Austral de Chile
Campus Isla Teja
Casilla 567, Valdivia, Chile


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