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

No confiemos en todo lo que vemos Como no lo vimos, las fotos son las misma solo que una esta de cabeza. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Como vemos Medir Analizar “Ver” www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Como vemos Analizamos por parte y corregimos mentalmente lo que vemos www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

No confiemos en todo lo que vemos Así lo “percibimos”… … y así es! www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

La física del ver Nuestro ojo es capaz de realzar una estimación de la distancia comparando las imágenes captadas por ambos ojos. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

La física del ver Caso Objeto D Lentes del ojo d F x Retinas f1 f2 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Incertezas Todo parámetro medido tiene una incerteza, una “inseguridad” que se expresa de la forma: valor probable  variación posible www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Cálculos Problema de resolución Problema fisiológico Distancia ( ) Resolución del ojo ( ) www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Problemas en determinar la distancia El problema es poder localizar un punto comparable … www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Problemas en determinar la distancia … con demasiada luz perdemos la capacidad de “ver” puntos y medir distancias www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Problemas en determinar la distancia Es mas las sombras son claves … www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Problemas en determinar la distancia … misma imagen solo de cabeza. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Método alternativo Si no hay referencia nuestro ojo las fabrica: Si desean engañar al ojo quítenle referencias objetivas y provean falsas www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

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

Tarea individual Algebra de iluminación E: Iluminación [Lx (Lux)] I : Intensidad [cd (Candela)] r: Distancia [m] Relación de proporcionalidad: (caso ortogonal  = 0) Relación de superposición: E = suma de las iluminaciones www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Tarea individual Que nivel de iluminación tiene la persona en su escritorio? 10’000 Lux exterior Superficie ventana 3m2 Reflejo en el techo 60 Watt 2.3 m 60 Watt 6.4 m 1.2 m 45 45 4.3 m 70 Nota: Una ampolleta de 60 Watt genera del orden de 1.3x105 Lux y tiene radio de unos 2 cm www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Que son colores? Que son colores? Porque vemos “en color”? www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Descomposición de la luz La luz es una onda electro-magnética, al igual que lo son rayos gamma, rayos X de radio o televisión. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Absorber y Emitir Las superficies en general absorben una parte y reflejan otra: www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

La realidad en colores B:92 G: 3 R: 6 B:49 G: 9 R:41 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

La realidad en colores B:92 G:2 R: 6 B:50 G:6 R:44 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

La realidad en colores B:57 G:17 R:26 B:11 G:23 R:66 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

La realidad en colores B:48 G:12 R:40 B:7 G:12 R:80 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

La realidad en colores B:49 G:21 R:30 B:8 G:26 R:68 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Comprendiendo la luz Sir Isaac Newton Basado en lo que se mide www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Un enfoque distinto Johann Wolfgang von Goethe Basado en lo que se percibe www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Frecuencia de la luz Punto blanco Largo de onda dominante Largo de onda complementario Colores “inexistentes” www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Reconociendo lo que nos interesa Si colores difícil …. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Ceguedad ante el color 25 29 Test de Ishihara 45 56 8 6 www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

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

Estimando profundidades Aquí es el contraste lo que importa, no el color. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Aberración cromática Nuestro ojo corrige mediante filtros este efecto. Las cámaras lo hacen mediante el sistema de lentes sándwich. www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

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

Refracción De no considerar estas distorsiones en nuestros cálculos tendremos algunos problemas www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

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

Refracción total Imagen Reflejada en la superficie Zona “transpa-rente” Zona “espejo” www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

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

Lentes y distancia focal convexo concavo www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

Corrección por errores de enfoque Hipermetropía Miopía Dioptría convexo cóncavo (fuente) (observador) Fuente Observador www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09

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

Contacto Dr. Willy H. Gerber wgerber@gphysics.net Instituto de Física Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile www.gphysics.net – UACH-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.09