fisica de la luz, vision y audicion

09/11/2007 Física Biológica 1

Física de La Luz, La Visión y La Audición

Doris Armijo Prudencio

Álvaro Hostia Cardeña

Grizell Romero Damas

FÍSICA DE LA FÍSICA DE LA LUZ y EL LUZ y EL

COLORCOLOR

La LuzLa LuzEs una onda Es una onda electromagnética, electromagnética, compuesta por compuesta por partículas energizadas partículas energizadas llamadas fotones, capaz llamadas fotones, capaz de ser percibida por el de ser percibida por el ojo humano y cuya ojo humano y cuya frecuencia o energía. Es frecuencia o energía. Es una banda de energía en una banda de energía en el espectro el espectro electromagnéticoelectromagnético

Espectro Espectro ElectromagnéticoElectromagnético

La distribución energética del conjunto de las La distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas que emite o absorbe ondas electromagnéticas que emite o absorbe una sustancia.una sustancia.

Fuentes LuminosasFuentes Luminosas

Son los cuerpos que Son los cuerpos que emiten luz por sí emiten luz por sí mismos. Se distinguen mismos. Se distinguen las fuentes las fuentes incandescentes que incandescentes que además de luz emiten además de luz emiten calor de las fuentes calor de las fuentes luminiscentes que no lo luminiscentes que no lo emiten.emiten.

Espectro VisibleEspectro VisibleRegión del espectro electromagnético Región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz.luz visible o simplemente luz.

Fenómenos LuminososFenómenos Luminosos

FosforescenciaFosforescencia

Es el fenómeno en el Es el fenómeno en el cual ciertas sustancias cual ciertas sustancias tienen la propiedad de tienen la propiedad de absorber energía y absorber energía y almacenarla, para almacenarla, para emitirla posteriormente emitirla posteriormente en forma de luz.en forma de luz.

FluorescenciaFluorescencia

Es la propiedad de una Es la propiedad de una sustancia para emitir luz sustancia para emitir luz cuando es expuesta a cuando es expuesta a radiaciones del tipo radiaciones del tipo ultravioleta, rayos ultravioleta, rayos catódicos o rayos X. Las catódicos o rayos X. Las radiaciones absorbidas radiaciones absorbidas (invisibles al ojo (invisibles al ojo humano), son humano), son transformadas en luz transformadas en luz visible.visible.

09/11/200709/11/2007 Física BiológicaFísica Biológica 1010

BioluminiscenciaBioluminiscencia

La producción de luz de La producción de luz de ciertos organismos ciertos organismos vivos. Es un fenómeno vivos. Es un fenómeno muy extendido en todos muy extendido en todos los niveles biológicos: los niveles biológicos: bacterias, hongos, bacterias, hongos, protistas unicelulares, protistas unicelulares, celentéreos, gusanos, celentéreos, gusanos, moluscos, cefalópodos, moluscos, cefalópodos, etc.etc.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Red_tide_bioluminescence_at_midnight.jpg


Velocidad de la LuzVelocidad de la Luz

En el "vacío" es por En el "vacío" es por definición una definición una constante universal constante universal de valor 299.792.458 de valor 299.792.458 m/s m/s (aproximadamente (aproximadamente 300.000 Km./s). Se 300.000 Km./s). Se denota con la letra denota con la letra C.C.


Iluminación Iluminación Según la forma en que se comportan al ser Según la forma en que se comportan al ser iluminados por un rayo de luz, los cuerpos iluminados por un rayo de luz, los cuerpos se clasifican en:se clasifican en:

OpacosOpacos

Cuando no deja pasar la Cuando no deja pasar la luz en proporción luz en proporción apreciable.apreciable.


TransparentesTransparentes

Un material presenta Un material presenta transparencia cuando deja transparencia cuando deja pasar fácilmente la luz.pasar fácilmente la luz.

TraslucidosTraslucidos

Se dice del cuerpo a Se dice del cuerpo a través del cual pasa la través del cual pasa la luz, pero que no deja ver luz, pero que no deja ver las cosas que están las cosas que están detrás de él. detrás de él.


Fonometría Fonometría

Es aquella parte de la Es aquella parte de la Física que cuyo Física que cuyo objetivo es la medida objetivo es la medida de la intensidad de la de la intensidad de la luz. La unidad de luz. La unidad de medida de la intensidad medida de la intensidad de la luz, es el violle de la luz, es el violle que se define como la que se define como la intensidad luminosa de intensidad luminosa de un cm2 de platino en un cm2 de platino en fusión.fusión.


Reflexión de la LuzReflexión de la Luz

Se refiere al fenómeno por el cual un rayo de luz que Se refiere al fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es reflejado. incide sobre una superficie es reflejado.

Rayo incidente

Rayo reflejado

Punto de incidencia


Leyes de la ReflexiónLeyes de la Reflexión

• En el plano de una hoja están situados el En el plano de una hoja están situados el rayo incidente, el reflejado y la normal. rayo incidente, el reflejado y la normal.

• El ángulo de incidencia (i) es igual al El ángulo de incidencia (i) es igual al ángulo de reflexión (r), esto significa que si ángulo de reflexión (r), esto significa que si el ángulo de incidencia con relación a la el ángulo de incidencia con relación a la normal tiene un valor de 23 grados, el ángulo normal tiene un valor de 23 grados, el ángulo de reflexión será de 23 grados.de reflexión será de 23 grados.


EspejosEspejos

Es una superficie Es una superficie capaz de reflejar la capaz de reflejar la luz y suficientemente luz y suficientemente clara como para clara como para formar una imagen.formar una imagen.


Espejos Planos:Espejos Planos:

Un espejo plano es una Un espejo plano es una superficie plana muy superficie plana muy pulimentada que puede pulimentada que puede reflejar la luz que le llega reflejar la luz que le llega con una con una capacidad capacidad reflectora de la reflectora de la intensidad de la luz intensidad de la luz incidente del 95% incidente del 95% (o (o superior). superior).


Espejos Curvos:Espejos Curvos:

Deforman la imagen en sentido de la Deforman la imagen en sentido de la curvatura:curvatura:

Cuando están en sentido vertical la Cuando están en sentido vertical la hacen mas alta o mas baja.hacen mas alta o mas baja.

Cuando están en sentido horizontal Cuando están en sentido horizontal deforman la imagen haciéndola mas deforman la imagen haciéndola mas ancha o mas angosta.ancha o mas angosta.


Espejos Esféricos:Espejos Esféricos:

Reflejan los rayos de luz en el mismo Reflejan los rayos de luz en el mismo ángulo de incidencia, pero con respecto ángulo de incidencia, pero con respecto del radio de la esfera que pasa punto de del radio de la esfera que pasa punto de incidencia. Pueden ser:incidencia. Pueden ser:

ConvexosConvexos

CóncavosCóncavos


Absorción de la LuzAbsorción de la Luz

Existen superficies y objetos que absorben la Existen superficies y objetos que absorben la mayor parte de las radiaciones luminosas que mayor parte de las radiaciones luminosas que les llegan. Estos objetos se ven de color negro. les llegan. Estos objetos se ven de color negro.

Rayo de incidencia


Refracción de la LuzRefracción de la LuzEl cambio de dirección que sufren los rayos El cambio de dirección que sufren los rayos luminosos al pasar de un medio a otro, donde luminosos al pasar de un medio a otro, donde su velocidad es distinta, da lugar a los su velocidad es distinta, da lugar a los fenómenos de refracción. fenómenos de refracción.


Leyes de la RefracciónLeyes de la Refracción

El rayo incidente, el rayo refractado y la El rayo incidente, el rayo refractado y la normal están en un mismo plano.normal están en un mismo plano.

La refracción de la luz expresa que, para La refracción de la luz expresa que, para cada par de medios transparentes, existe cada par de medios transparentes, existe una relación constante entre el ángulo de una relación constante entre el ángulo de reflexión y el ángulo de incidencia, que se reflexión y el ángulo de incidencia, que se denomina índice de refracción.denomina índice de refracción.


El ColorEl ColorEs un fenómeno físico Es un fenómeno físico asociado a las infinitas asociado a las infinitas combinaciones de la luz, combinaciones de la luz, relacionado con las relacionado con las diferentes longitudes de diferentes longitudes de onda en la zona visible del onda en la zona visible del espectro espectro electromagnético, que electromagnético, que perciben las personas y perciben las personas y animales a través de los animales a través de los órganos de la visión.órganos de la visión.


Tabla de relación entre frecuencias y colores Tabla de relación entre frecuencias y colores percibidos:percibidos:

~ 790-700 THz~ 380-430 nmvioleta

~ 700-670 THz~ 430-450 nmañil

~ 670-600 THz~ 450-500 nmazul

~ 600-580 THz~ 500-520 nmcian

~ 580-530 THz~ 520-565 nmverde

~ 530-510 THz~ 565-590 nmamarillo

~ 510-480 THz~ 590-625 nmnaranja

~ 480-405 THz~ 625-740 nmrojo

FrecuenciaLongitud de

ondaColor

http://es.wikipedia.org/wiki/Violeta

http://es.wikipedia.org/wiki/A?il

http://es.wikipedia.org/wiki/Azul

http://es.wikipedia.org/wiki/Cian

http://es.wikipedia.org/wiki/Verde

http://es.wikipedia.org/wiki/Amarillo

http://es.wikipedia.org/wiki/Naranja_(color)

http://es.wikipedia.org/wiki/Rojo


ColorimetríaColorimetría

Es la ciencia que Es la ciencia que estudia la medida de los estudia la medida de los colores y que desarrolla colores y que desarrolla métodos para la métodos para la cuantificación del color, cuantificación del color, o sea para la obtención o sea para la obtención de valores numéricos de valores numéricos del color.del color.


Colores PrimariosColores Primarios

Puede reproducirse Puede reproducirse cualquier sensación cualquier sensación de color mezclando de color mezclando aditivamente diversas aditivamente diversas cantidades de rojo, cantidades de rojo, azul y verde.azul y verde.


Los pigmentos son Los pigmentos son compuestos que compuestos que absorben la luz de absorben la luz de unos colores unos colores particulares con particulares con especial eficiencia. especial eficiencia.


Degradación de la LuzDegradación de la Luz

La luz blanca o visible La luz blanca o visible puede descomponerse en puede descomponerse en luces monocromáticas, luces monocromáticas, siempre que atraviese siempre que atraviese algún obstáculo que algún obstáculo que obligue a las diferentes obligue a las diferentes ondas que constituyen la ondas que constituyen la luz blanca a viajar a luz blanca a viajar a velocidades diferentes, velocidades diferentes, por ejemplo un prisma por ejemplo un prisma transparente.transparente.


Prisma Óptico:Prisma Óptico:

Es un objeto capaz de, refractar, reflejar y Es un objeto capaz de, refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del arco iris. descomponer la luz en los colores del arco iris. Generalmente, estos objetos tienen la forma de Generalmente, estos objetos tienen la forma de un prisma triangular, de ahí su nombre. un prisma triangular, de ahí su nombre.


Lentes:Lentes:

Una lente es un medio u objeto que Una lente es un medio u objeto que concentra o dispersa rayos de luz.concentra o dispersa rayos de luz.

•Las lentes más comunes se basan en Las lentes más comunes se basan en el distinto grado de refracción que el distinto grado de refracción que experimentan los rayos de luz al incidir experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de la lente.en puntos diferentes de la lente.


Tipos de Lentes:Tipos de Lentes:

Lentes Lentes ConvergentesConvergentes

"Son las que reúnen los rayos "Son las que reúnen los rayos paralelos al eje en un foco situado paralelos al eje en un foco situado

en el lado contrario al de en el lado contrario al de incidencia de los mismos."incidencia de los mismos."

MENISCO CONVERGENTE1 cara esférica convexa y 1 cara cóncava

PLANOCONVEXA1 cara esférica convexa y 1 cara plana

BICONVEXA 2 caras esféricas

convexas. Su convergencia es positiva

y puede dar imágenes reales.


Lentes Lentes DivergentesDivergentes

"Son las que reúnen los rayos "Son las que reúnen los rayos paralelos al eje en un foco situado paralelos al eje en un foco situado en el mismo lado en que inciden en el mismo lado en que inciden

dichos rayos."dichos rayos."

MENISCO DIVERGENTE1 cara esférica

cóncava y 1 cara convexa

PLANOCONCAVA

1 cara esférica cóncava y 1 cara

plana

BICONCAVA 2 caras esféricas

cóncavas. Su convergencia es

negativa y da imágenes virtuales solamente.


FÍSICA de lA vISIón


La vis ión es un s entido que consiste en la habilidad de detectar la luz y de interpretarla.

La vis ión se nutre de múltiples fuentes de información para interpretar el mundo que nos rodea. El uso de dos ojos permite la visión binocular, con la cual Podemos percibir la distanciaa la que se encuentra un objetoo la diferencia entre el movimiento de un pájaro y el movimiento del fondo de matorrales.


La vista es el sentido mas importante.

40% de las fibras nerviosas del cerebro transportan información relacionada con la función visual.

El daño cerebral a menudo se refleja en algún tipo de disfunción visual

La información luminosa se recibe por los fotorreceptores retinarios.


EL OJO HUMANO EL OJO HUMANO


•Recibe los estímulos de los rayos de luz procedentes del entorno y los transforman en impulsos nerviosos •Impulsos llegan hasta el centro cerebral de la visión •Se descodifican y se convierten en imágenes


FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO DEL OJO DEL OJO


CORNEA CORNEA

La córnea es una importante porción anatómica del ojo

Localizada al frente del órgano ocular permite el paso de la luz a las porciones interiores

Protege al iris y cristalino.El grosor medio de la córnea en los

individuos adultos es de 1/2 milímetro mientras que el diámetro oscila en los 11,5 mm.


IRIS IRIS Membrana coloreada y circular del ojo

El iris es la zona coloreada del ojo, ya sea azul, verde, marrón etc.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/31/OjoVerde.JPG


… y en su centro se encuentra la pupila, de color negro; la zona blanca que se encuentra alrededor se denomina esclerótica.

Tiene como objetivo poder regular la cantidad de luz que llega a la retina.


PUPILAPUPILA

La pupila es un orificio en la parte central del iris para el paso de la luz abertura dilatable y contráctil de color negro

•Función de regular la iluminación que le llega a la retina, en la parte posterior del ojo .


•También es llamada "la niña del ojo". El tamaño de la pupila está controlado por dos músculos

–El es fínter de la pupila la c ierra –El dilatador de la pupila la abre


Contracción de la pupila.

Pupila contraída.

Pupila dilatada.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Eye_dilate.gif

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Eyeball_(sugarpond).jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Mydriase_prononc?e_2006.jpg


CRISTALINOCRISTALINOComponente del ojo con forma de lente biconvexa que está situado tras el iris

–Consiste en permitir enfocar objetos situados a diferentes distancias

–Se caracteriza por su alta concentración en proteínas

–Este hecho es el que le otorga su capacidad para refractar la luz, ayudando a la córnea a formar las imágenes sobre la retina .


RETINA RETINA La superficie interna de la cara superior del ojo esta cubierta por la retina. Alto consumo de oxígeno En su cara externa, está protegida por una capa pigmentaria pardusca y opaca. Está compuesta de dos unidades funcionales :

Suministra nutrición a la retina nerviosa en forma de glucosa y de iones esenciales.

Protege los fotorreceptores retinianos de unos niveles de luz potencialmente dañinos.


PARTE EXTERNA DEL PARTE EXTERNA DEL OJOOJO


Defecto de refracción en el que los rayos convergen delante de la retina , visión borrosa de lejos

MIOPIA MIOPIA


Para corregir la miopía se necesitan lentes divergentes: divergen los rayos que llegan.

El foco de las lentes divergentes empleadas para corregir la miopía debe estar en el punto remoto para que los rayos que salen de ellas se enfoquen en la retina.


HIPERMETROPÍADefecto de refracción en el que los rayos convergen detrás de la retina. visión borrosa de cerca


La hipermetropía se corrige con lentes convergentes. En algunos casos se corrige al crecer la persona y agrandarse el globo ocular.


PRES BICIA PRES BICIA

También llamada “vista cansada” Proceso involuntario normal, el cristalino

sufre con la edad un proceso de esclerosis que le hace perder progresivamente su capacidad de acomodar y enfocar los objetos


… se corrige con lentes convergentes.


ASTIGMATISMOASTIGMATISMODefecto de refracción en el que los rayos de luz no llegan a converger en un punto imágenes distorsionadas


Para corregirlo es necesario una lente cilíndrica compensadora.


Física del sonido


"Cerca del 12% de la población en general, experimenta durante su vida una disminución o perdida de la audición, que puede presentar una discapacidad para ser tomada en consideración"

Sonido:

Onda mecánica longitudinal, de vital importancia para la comunicación del ser humano y el intercambio de información acerca del medio.


Onda Sonora

Es una variación local de la densidad o presión de un medio continuo, que se transmite de unas partes a otras del medio en forma de onda longitudinal periódica o casi periódica.


¿ H¿ Hz ?z ?

Frecuencia (f)Número de vibraciones que emite una fuente sonora por unidad de tiempo.

1/s = s-1 (Hz: Hertz)


Sonido

El oído humano puede detectar como sonido, ondas mecánicas longitudinales cuya frecuencia este comprendida entre:

20 y 20000 Hz


Propagación

Precisan de un medio elástico (aire, agua, etc.)

Produce el desplazamiento de moléculas que lo conforman.

Esos movimientos coordinados de millones de moléculas producen las denominadas ondas sonoras, que producen en el oído humano una sensación descrita como sonido.


Es la percepción sonora que el hombre tiene de la intensidad de un sonido. La sonoridad se mide mediante una magnitud llamada fonio, que utiliza una escala arbitraria cuyo cero corresponde a I0 = 10-12 W/m²

Sensación de sonoridad


En estas ondas la velocidad de fase es distinta a la velocidad de grupo

۩ La velocidad de fase es diferente para cada frecuencia

Por esta razón ocurre

la distorsión del sonido

a grandes distancias


Cualidades del sonido

Tono

Intensidad

Timbre

Duración


Tono

Frecuencia fundamental de las ondas sonoras

Permite distinguir entre sonidos graves, agudos o medios.

Es determinado por la longitud de la onda.

Cuanto mas edad se tiene, el rango de frecuencia audible se reduce tanto en sonidos graves como en agudos.


Intensidad

Cantidad de energía acústica que contiene un sonido o que atraviesa un área unidad en la unidad de tiempo

I = E / At

J /m2.s ó W/ m2


Escala decibélica

El oído humano puede detectar sonidos con intensidades que van desde: 10-12 a 1 W/m2

β = 10 Log I / I0 (nivel de intensidad)

10-12 100

β1= 10Log ----- β2 = 10Log------

10-12 10-12

β1 = 0 dB β2=120dB


TimbreCualidad que confiere al sonido los armónicos que acompañan a la frecuencia fundamental.

Esta cualidad es la que permite distinguir dos sonidos.

Ej.: entre la misma nota (tono) con igual intensidad producida por dos instrumentos musicales distintos.


Duración

Está relacionada con el tiempo de vibración del objeto.

Ej.: Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc...


A N AT O M ÍA D E LO ÍD O


Antonio María Valsalva

(Imola, 1666-Bolonia, 1723) Anatomista italiano y discípulo de Malpighi en la Universidad de Bolonia y realizó importantes estudios sobre la estructura anatómica del oído. Destaca su obra Tratado sobre el oído humano(1704), en la que estableció una división del oído en externo, medio e interno. Describió el experimento que lleva su nombre, consistente en la insuflación de aire en la trompa de Eustaquio y la caja timpánica a consecuencia de una espiración forzada con la boca y la nariz cerradas.


Oído externo

Esta diseñado para recoger las ondas sonoras y dirigirlas al interior

Tiene propiedades de resonancia

Realza algunas frecuencias


Oído medioTambién

llamado cavidad timpánicaContiene al

martillo, el yunque y el estribo.Músculo tensor

del Tímpano y Músculo tensor del Estribo.


Se encargan de transmitir al oído interno las vibraciones sonoras que llegan por el aire, amortiguar los movimientos del tímpano e incrementar la fuerza hacia la ventana oval.

Huesecillos


Oído interno

Realiza la transformación de la energía mecánica producida por las ondas sonoras en energía nerviosa.


Estructura de la cóclea

En su interior se encuentra el órgano de Corti, que es el órgano del sentido de la audición.


Mecanismos de audición

Recepción

Transmisión

Percepción


- Pedir a los demás que repitan las palabras.- Problemas en las relaciones con los demás.- No entender las conversaciones- Aislamiento social- Cansancio y estrés- Dificultad al entender las voces de los niños- Poner alto el volumen de la televisión

Síntomas de la Pérdida de Audición

fisica de la luz, vision y audicion

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