Teorías sobre la naturaleza de la luz

CAPÍTULO 1: FÍSICA ÓPTICA

NATURALEZA DE LA LUZ 4

TEORÍAS SOBRE LA NATURALEZA DE LA LUZ 4

ESPECTRO DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA 4

COLOR 5

ENERGÍA 5

ÓPTICA GEOMÉTRICA 6

DEFINICIONES 6

POSTULADOS BÁSICOS 6

LEY DE REFLEXIÓN 6

LEY DE REFRACCIÓN 6

ANGULO CRÍTICO 7

EJEMPLOS DE REFLEXIÓN TOTAL INTERNA 8

PRISMAS 9

DEFINICIÓN 9

PROPIEDADES 9

POSICIONES DE CALIBRACIÓN 9

USO DE PRISMAS JUNTOS 10

POTENCIA DE LOS PRISMAS 10

EFECTO DE LOS PRISMAS 10

PROBLEMA 1 11

EFECTOS PRISMÁTICOS DE LOS LENTES 11

EJEMPLO 12

EFECTOS PRISMÁTICOS DE LOS SEGMENTOS BIFOCALES 12

EFECTOS CROMÁTICOS DE LOS PRISMAS 13

LENTES 14

DEFINICIONES 14

CÁLCULO DE LA VERGENCIA 15

EJERCICIO 2 15

EJERCICIO 3 16

EJERCICIO 4 16

PODER DEL LENTE 16

QUERATOMETRÍA 17

EJERCICIO 5 18

OBJETOS E IMÁGENES, REALES Y VIRTUALES 18

PUNTOS FOCALES Y LARGO FOCAL 19

EJERCICIO 6 19

OJO ESQUEMÁTICO O REDUCIDO 21

EMETROPÍA Y AMETROPÍAS ESFÉRICAS 22

EMETROPÍA 22

AMETROPÍA ASFÉRICAS 22

MIOPÍA 22

HIPERMETROPÍA 23

PUNTOS Y PLANOS CONJUGADOS 24

DEFINICIÓN 24

PUNTO LEJANO 24

CORRECCIÓN DE LAS AMETROPÍAS CON LENTES 25

DISTANCIA AL VÉRTICE 25

EJERCICIO 7 25

EJERCICIO 8 25

POTENCIA EFECTIVA 25

ACOMODACIÓN 26

DEFINICIÓN 26

MECANISMO DE ACOMODACIÓN 26

AMPLITUD DE ACOMODACIÓN 26

PUNTO CERCANO 26

PUNTO REMOTO EFECTIVO 26

RANGO DE ACOMODACIÓN 26

EJEMPLOS 26

EJERCICIO 9 27

EJERCICIO 10 27

EJERCICIO 11 27

PRESBICIA 27

PROFUNDIDAD DE FOCO 28

AGUJERO ESTENOPEICO 28

ASTIGMATISMO 29

DEFINICIÓN 29

SUPERFICIE CILÍNDRICA Y TÓRICA 29

CAUSAS 29

CLASIFICACIÓN DEL ASTIGMATISMO 29

CONOIDE DE STURM 30

NOTACIÓN DE LENTES 31

ESFERAS 31

CILINDROS 31

EJEMPLOS DE NOTACIÓN ESFEROCILÍNDRICA 31

TRASPOSICIÓN 31

EJERCICIO 12: TRASPOSICIONES. 32

ADICIONES PARA CERCA 32

ESTILOS DE REDACCIÓN DE RECETA 32

ANÁLISIS DE SITUACIONES CLÍNICAS 33

OFTALMOSCOPÍA DIRECTA 33

OFTALMOSCOPÍA INDIRECTA 33

LENTE DE HRUBY 33

LUPA DE 90 D 33

BIBLIOGRAFÍA 34

OTRAS FUENTES 34

Naturaleza de la luz

Teorías sobre la naturaleza de la luz

La luz tiene carácter dual, es tanto partícula como onda electromagnética.

PARTÍCULA

La teoría corpuscular de la luz fue enunciada por Newton, según ella la luz se puede concebir como partículas que viajan por el espacio. A estas partículas se les denomina fotones. Cada fotón tiene energía fija asociada. No hay continuidad en las cantidades de energía, sino que esta es como peldaños, cada peldaño es un cuanto.

ONDA

La energía asociada a cada fotón es transportada en forma de onda. Como onda la luz puede ser descrita a través de la ecuación de la radiación electromagnética:

V =  f

V = Velocidad de la luz

 = Longitud de onda. Corresponde a la distancia entre dos montes consecutivos de la onda.

F = Frecuencia. Es el número de oscilaciones que se producen por unidad de tiempo.

Mientras más corta es la onda, mayor es la frecuencia.

Espectro de radiación electromagnética

El espectro de radiación electromagnética es continúo, pero ha sido dividido arbitrariamente para facilitar su estudio.

La luz visible refleja la concepción antropocéntrica de esta división, ya que como su nombre lo indica corresponde a la porción del espectro que es percibida por el ojo humano.

La radiación infrarroja es percibida como calor por receptores de la piel.

Denominación Longitud de onda (metros)

Radiofrecuencia Mayor a 0.3

Microondas 0.3 a 10-3

Infrarrojo 10-3 a 7.8x10-3

Luz visible 7.8x10-3 a 3.8x10-7

Ultravioleta 3.8 x 10-7 a 6.0 x 10-12

Rayos X y Rayos  (gama) Menor a 6.0 x 10 -12

El cristalino actúa como filtro a mucha luz visible en la cercanía de la radiación ultravioleta.

La alta penetración y energía asociada a los rayos X y gamma pueden ser perjudiciales para la salud.

Color

El color es la interpretación que hace el cerebro de la longitud de onda de la luz que es percibida a través de la visión. El color percibido depende de la longitud de onda de la luz.

Energía

La energía de la radiación electromagnética depende de la frecuencia, a mayor frecuencia hay mayor energía. A su vez la radiación electromagnética de mayor energía es la que tiene mayor penetración, como los rayos X y rayos gama.

Óptica geométrica

Definiciones

La óptica geométrica describe la luz en forma primitiva, pero intuitiva, como rayos de luz. Un rayo de luz es la representación abstracta del trayecto de la luz, una punta de flecha indica su dirección.

La principal ventaja de este modelo es que es fácil de entender.

Postulados básicos

La óptica geométrica tiene 4 postulados básicos.

• La luz viaja en línea recta.

• Los rayos de luz no interfieren entre sí.

• Ley de reflexión.

• Ley de refracción.

Ley de reflexión

El ejemplo cotidiano de reflexión es el reflejo en el espejo. Existe un rayo incidente y un rayo emergente. Una línea imaginaria que es perpendicular a la superficie de reflexión se llama normal (N). Los ángulos de incidencia (alfa) y emergencia (beta) se miden con respecto a la normal y son iguales.

Ley de refracción

Cuando la luz pasa de un medio a otro, cambia de dirección. Este cambio de dirección depende de los índices de refracción de los medios, como lo describe la ley de Snell:

n1 x sen 1 = n2 x sen 

n1 y n2 son los índices de refracción de los medios.

1 es el ángulo de incidencia.

2 es el ángulo de refracción.

Si la luz pasa de un medio menos denso a uno más denso, tiende a dirigirse hacia la normal.

Si la luz pasa de medio más denso a uno menos denso, tiende a alejarse de la normal.

Cuando los rayos de luz inciden paralelos a la normal no cambia su dirección, pero si su velocidad.

En general la luz se propaga más rápida mientras más vacío está un medio.

El índice de refracción para un determinado medio corresponde a la velocidad de la luz en el vacío dividida por la velocidad de la luz en el medio específico.

Algunos ejemplos de índices de refracción:

Medio Índice de refracción (n)

Aire 1.0

Agua 1.333

Córnea 1.376

Cristalino 1.42

Polimetilmetacrilato 1.49

Cristal 1.52

Angulo crítico

Cuando la luz pasa de un medio denso a uno menos denso, se define el ángulo crítico como el ángulo de incidencia con el que el ángulo de refracción es de 90º para un determinado par de medios. Si 1 es menor al ángulo crítico la luz se refracta. Si 1 es igual al ángulo crítico el rayo refactado se hace paralelo a la superficie. Si 1 es mayor que el ángulo crítico se produce la reflexión total interna.

A partir de la ley de Snell se puede calcular el ángulo crítico, si se reemplaza sen2 por 1 (2 = 90º )

Ángulo crítico = arcsen (n2/n1)

El ángulo crítico entre cristal y aire es de 41º .

Mientras mayor es la diferencia entre medios es mayor el ángulo crítico.

Ejemplos de reflexión total interna

Cuando la luz que proviene del ángulo iridocorneal pasa de la córnea al aire se produce un ángulo de incidencia que es siempre mayor que el ángulo crítico, debido a la diferencia de índices de refracción entre los medios y a la curvatura de la córnea, por eso ocurre reflexión total interna y no es posible observar el ángulo iridocorneal a través de la córnea. Esta dificultad ha sido resuelta con los gonioscopios, que al estar hechos de un medio diferente al aire (plástico en general) aumentan n2 y aumentan el ángulo crítico, con lo que es posible ver el ángulo, ya sea en un espejo (lente de Goldman) o directamente (lente de Koeppe).

La fibra óptica es un material transparente y homogéneo, cuyo funcionamiento se basa en el principio de la reflexión total interna. A entrar la luz a la fibra óptica queda atrapada pues al incidir sobre la pared de la fibra se produce reflexión total interna y así la fibra canaliza la luz por su interior.

Los oftalmoscopios indirectos también usan el principio de la reflexión total interna, en los prismas que permiten juntar los ejes visuales.

Prismas

Definición

Los prismas son los elementos ópticos más simples. Están hechos de un medio transparente distinto del aire, habitualmente plástico, tienen dos caras planas que no son parelalas entre sí. Su base puede ser de triángulo rectángulo o de triángulo isósceles.

Propiedades

Como cuerpos transparentes, los prismas refractan la luz y cambian su dirección, debido a que la suma de refracciones en cada cara no se anulan entre sí porque sus caras no son paralelas. En

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