EL OJO HUMANO ALGO DE ANATOMÍA.

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1 EL OJO HUMANO ALGO DE ANATOMÍA

2 El ojo está recubierto por tres capas
El ojo está recubierto por tres capas. La más externa se llama esclerótica, que, en su parte anterior, se hace transparente, y recibe el nombre de córnea. La segunda capa es la coroides, y la tercera y más interna, la retina. La córnea es un dioptrio esférico. Detrás de ella se encuentra el iris, en cuyo centro se encuentra la pupila, que actúa como un diafragma, regulando la cantidad de luz que entra.

3 A continuación nos encontramos con el cristalino, una lente biconvexa que se encuentra sujeta arriba y abajo por los músculos ciliares. Su misión es modificar la esfericidad del cristalino, según quiera enfocar objetos lejanos o cercanos. A esto se le conoce como acomodación. Entre el iris y el cristalino se encuentra un líquido, el humor acuoso que tiene un índice de refracción similar al del agua. La imagen de los objetos se forma en la retina, una capa tapizada de células sensibles a la luz: los conos y los bastoncillos, concretamente en una depresión denominada mácula. La imagen que proporcionan es real, invertida y menor. Sin embargo, sólo somos conscientes de la visión cuando esta información viaja hasta el cerebro a través del nervio óptico, que parte del punto ciego, el único lugar de la retina que carece de conos y bastoncillos. Detrás del cristalino se encuentra otro líquido, de índice de refracción similar al humor acuoso, llamado humor vítreo. En su estado relajado, el ojo enfoca objetos que se encuentran en el infinito, que se conoce como Punto Remoto (PR). Por otro lado, la distancia mínima a la que podemos enfocar es de 25 cm, que se llama Punto Próximo (PP). Esto se consigue con la acomodación.

4 DEFECTOS DEL OJO Y SU CORRECCIÓN
LA MIOPÍA. Las personas miopes ven mal de lejos. Su punto remoto no está en el infinito, sino a una distancia finita. Por ello necesitan unas lentes que les acerque el objeto que se encuentra en el infinito a su PR real. La causa del este defecto puede ser debida a que el ojo sea más largo de lo normal o que el sistema córnea-cristalino sea demasiado convergente, formando la imagen antes de la retina. La forma de corregirlo es mediante lentes divergentes, que formen la imagen de un objeto que se encuentra en el infinito en su PR real. Esta imagen es virtual, derecha y menor. Las personas miopes ven los objetos más pequeños de lo que son.

5 LA HIPERMETROPÍA En este caso hablamos de personas que ven mal de cerca. Su PP se aleja (más de 25 cm). Por ello necesitan unas lentes que formen una imagen de un objeto cercano en su PP real; dicho en otras palabras: que le alejen el objeto. Las lentes correctoras son lentes convergentes, que proporcionarán una imagen del objeto cercano virtual, derecha y mayor. Los hipermétropes ven los objetos más grandes de lo que son en realidad. La causa de este defecto puede ser debida a que el ojo es algo más corto de lo normal o que el sistema óptico es poco convergente, de modo que la imagen, sin lentes, se formaría detrás de la retina. PRESBICIA o vista cansada Aparece con la edad. Consiste en que el PP se va alejando. Se corrige también con lentes convergentes. La causa es la perdida de elasticidad de los músculos ciliares, responsables de la acomodación del ojo.

6 ASTIGMATISMO Este defecto es más complejo que los anteriores. En este caso, la persona no es capaz de enfocar varias direcciones al mismo tiempo. Por ejemplo, si enfoca objetos en la dirección vertical, no puede hacerlo en la horizontal. La causa normalmente es la falta de esfericidad de la córnea. Se corrige con lentes cilíndricas.

7 INSTRUMENTOS ÓPTICOS 1.- LA LUPA O MICROSCOPIO SIMPLE
Se trata de una lente convergente, biconvexa. Permite ver los objetos ampliados. Para ello es necesario que éste se encuentre dentro de la distancia focal o a una distancia menor que nuestro PP. La imagen que se obtiene es virtual, derecha y mayor, tanto mayor cuanto más cerca del foco esté el objeto. El aumento angular o poder amplificador viene dado por: El número de aumentos que proporciona una lupa está limitado por las aberraciones, que veremos más adelante, por ello no conviene superar los 5 aumentos, que se indicaría 5 x. AA = 0,25 · P

8 2.- EL MICROSCOPIO COMPUESTO
Se trata de un sistema de dos lentes convergentes: una se encuentra cerca del objeto a observar (objetivo) y otra próxima al ojo (ocular). El objetivo tiene una distancia focal muy pequeña, y forma una imagen real, invertida y mayor del objeto dentro de la distancia focal del ocular, que es algo mayor que la del objetivo. Esta imagen es utilizada por el ocular como objeto, dando una imagen final virtual, invertida y aún mayor. La distancia entre las lentes es donde δ se conoce como intervalo óptico. El aumento angular es: D = f´1 + δ + f2 AA = - 0,25 · δ · P1 · P2

9 Un ocular tiene normalmente un aumento de 10 x
Un ocular tiene normalmente un aumento de 10 x. Los objetivos pueden ir desde 4x hasta 45x , por ejemplo, 4x, 10x y 40x, montados sobre una base giratoria que permite intercambiarlos. El aumento de la imagen será el producto de los aumentos del ocular y el objetivo. Hay dos tipos de objetivos: los de observación en seco y los de inmersión. En estos últimos la lente se encuentra sumergida en un aceite, de cedro o sintético, proporcionando aumentos que pueden llegar hasta 100x. En resumen, un microscopio óptico permite aumentos desde 25 a 1500 veces. Otra magnitud de importancia en el microscopio es el poder de resolución, es decir, la capacidad que tiene para ver separados dos puntos pequeños y adyacentes, en otras palabras, es la capacidad de percibir detalles. En el microscopio óptico es de 0,2 μm. El poder de resolución es directamente proporcional al diámetro del diafragma (o diámetro de la lente) e inversamente proporcional a la longitud de onda de la luz utilizada para iluminar.

10 3.- LA CÁMARA FOTOGRÁFICA
Es el instrumento óptico más parecido al ojo humano. Está basada en la cámara oscura, y la más simple constaría de una única lente convergente. La imagen es real, menor e invertida. Para ello es necesario que el objeto se encuentre entre el infinito y dos veces la distancia focal.

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13 Las cámaras incorporan más lentes para mejorar la nitidez de la imagen
Las cámaras incorporan más lentes para mejorar la nitidez de la imagen. El primer sistema óptico que se incorporó con esta idea fue el llamado triplete de Taylor, que constaba de dos lentes convergentes entre las que se situaba una divergente. Este sistema fue superado por el objetivo Tessar, que consta de cuatro lentes: Un parámetro de interés es la abertura relativa N y que se define como: donde D es el diámetro del diafragma y f la distancia focal del objetivo. Así, N = ½ indica que el objetivo posee una distancia focal doble que su diámetro. N = D/f

14 AA = - fobjetivo/focular
4.-EL TELESCOPIO Instrumento óptico utilizado fundamentalmente en astronomía para conseguir imágenes grandes y nítidas de objetos que se hallan a grandes distancias. Básicamente existen dos tipos de telescopios: los refractores y los reflectores. Un telescopio refractor utiliza lentes. El telescopio más simple recibe el nombre de catalejo o anteojo. Consta de dos lentes convergentes, el objetivo y el ocular, colocadas de tal modo que el foco imagen del objetivo coincide con el foco objeto del ocular, es decir: D = f´1 + f2 La lente objetivo forma una imagen real e invertida y la lente ocular, actúa como una lupa, por lo que la imagen final es mayor, virtual e invertida. El poder amplificador es: de modo que con una distancia focal grande para el objetivo y una pequeña para el ocular se consiguen grandes aumentos. AA = - fobjetivo/focular

15 Los telescopios refractores poseen como objetivo una lente (o serie de lentes, la cantidad varía según el diseño y calidad) que de forma análoga al funcionamiento de una lupa, concentran la luz en el plano focal. En el gráfico superior se puede ver el funcionamiento simplificado de un típico telescopio refractor de diseño kepleriano. Este es un sistema muy simple donde los rayos convergen en el plano focal y es ahí donde se dispone el correspondiente ocular para ampliar la imagen. Los rayos de los extremos del objetivo son los que sufren la mayor refracción, mientras que en el eje óptico (o eje de simetría), la luz no es desviada.

16 En un telescopio de aficionado este sistema está muy mejorado para evitar los efectos ópticos que provoca la refracción de la luz. Estos incorporan los llamados dobletes acromáticos, destinados a corregir la aberración cromática, el típico efecto de "arco iris" en donde las estrellas parecen tener un borde azul y otro rojo. El doblete acromático dispone de una lente convexa (la misma que en el refractor kepleriano) unida a una cóncava. Diseños más complejos corrigen muy bien las aberraciones, logrando estrellas muy puntuales e imágenes planetarias muy definidas. Una de las ventajas de los telescopios refractores sobre los reflectores es que carecen de obstrucción central (debida al espejo secundario, el cual hace sombra al primario) Esto hace que las imágenes sean mas nítidas, y eso se vuelva especialmente adecuado para la observación planetaria y lunar, donde los detalles mas finos son los mas apreciados.

17 La luminosidad de la imagen y el aumento de la misma son parámetros inversos, es decir, la mejoría de uno va en detrimento del otro. Una mayor luminosidad se consigue aumentando el diámetro del objetivo (y un poder de resolución mayor). Sin embargo, el tallado de lentes muy grandes conlleva numerosos problemas, sobre todo el de las aberraciones, además de un peso considerable. El telescopio refractor más grande del mundo posee 1 metro de diámetro, y esta ubicado en el Observatorio Yerkes de la Universidad de California. Fue construido en 1897 por Alvan Clark e Hijos, siendo en su tiempo una pieza clave para la determinación de la forma de nuestra galaxia. Por otro lado, el uso de lentes supone una pérdida de luminosidad (por absorción).

18 Los telescopios reflectores utilizan espejos, evitando así los problemas de las aberraciones y de fabricación, pues se han conseguido espejos de gran diámetro utilizando varios perfectamente acoplados. Dentro de los telescopios reflectores tenemos: Telescopio sistema Newton: utiliza un espejo cóncavo, normalmente parabólico, como espejo principal y un secundario plano, inclinado 450 respecto al eje del telescopio, que desvía los rayos hacia un lateral del mismo, donde se encuentra el ocular.

19 El telescopio reflector es el mas utilizado por los astrónomos profesionales, dado que es posible construir y dar forma a espejos de grandes dimensiones. Telescopio sistema Cassegrain: en este caso, el espejo principal posee un orificio central que permite el paso de los rayos reflejados por el secundario, un espejo hiperbólico, colocado delante del primario.

20 La función de la placa correctora es "adaptar" la luz al espejo primario, éste la envía al secundario (convexo), el cual posee el trabajo de recibir rayos en diferentes ángulos y reflejarlos todos paralelos para ser captados por el ocular. El modelo básico Schmidt-Cassegrain es el usualmente usado por los astrónomos profesionales en los grandes observatorios. Incluso el telescopio espacial Hubble posee un diseño Cassegrain similar, solo que en lugar del ocular la luz es enviada a diferentes detectores electrónicos.

21 Los rayos son paraxiales Las lentes son delgadas
ABERRACIONES ÓPTICAS Hasta ahora hemos supuesto que: Los rayos son paraxiales Las lentes son delgadas La luz no es blanca, sino monocromática (dispersión) La realidad, sin embargo, no es así. De hecho, las imágenes que se forman son imperfectas. A esto se le conoce como aberración óptica. Veamos los tipos de aberraciones: Aberración esférica: tiene lugar cuando un haz de rayos paralelos incide sobre una lente o un espejo esféricos y no hay una única imagen. Se corrige limitando la abertura del haz con diafragmas (pérdida de luz y de resolución) o combinando lentes con efectos opuestos (pérdida de luminosidad). En el caso de los telescopios, se corrige con el uso de superficies parabólicas. Aberración cromática: como el índice de refracción varía con la longitud de onda, cuando la luz natural (policromática) atraviesa una lente aparece el fenómeno de la dispersión, provocando que cada color experimente una desviación distinta. Al violeta (de λ más corta) le corresponde una distancia focal menor que al rojo (de λ mayor).

22 El resultado es que se obtiene una serie de imágenes diferentes en su posición y en tamaño apareciendo los bordes de las imágenes coloreados y mal definidos. Suele corregirse utilizando una combinación de lentes de diferente vidrio y, por tanto, de diferente índice de refracción (doblete acromático = L.C + LD) Distorsión: se debe a que el aumento lateral de la lente no es constante, sino que varía con la altura del objeto.