Óptica en la medicina dr. willy h. gerber objetivos: comprender como funciona nuestra vista y como...

Ópticaen la Medicina

Dr. Willy H. Gerber

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-2008-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.08

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.


“Ver”

Medir Analizar

Como vemos


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.


d

D

F

x

f1f2

f1 + d + xD + F

f1

F=

f2 + xD + F

f2

F=

D = d Ff2 – f1

x = f2 D F

La física del ver


Lentesdel ojo

Retinas

Objeto

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

valor probable variación posible

Incertezas


Cálculos

D2

D2 F2

F2 d2

d2

f12+ f2

2

(f2 - f1)2

= + +

Problema fisiológico Problema de resolución

-Distancia (f2 - f1=0)-Resolución del ojo (f1, f2)

1

(f2 - f1)2


El problema es poder localizar un punto comparable …

Problemas en determinar la distancia


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



Es mas las sombras son claves …



… misma imagen solo de cabeza.



Si no hay referencia nuestro ojo las fabrica:

Método alternativo

Si desean engañar al ojo quítenle referencias objetivas y provean falsas


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:

5 cm

10 cm

Aplicación en la Arquitectura


Tarea individual

Algebra de iluminación

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

rRelación de proporcionalidad:(caso ortogonal = 0)

r1

r2

I1

I2

E

Relacion de superposicion:

E = suma de las iluminaciones


4πr12I1= 4πr2

2I2

E = cosIr2

Tarea individual

Que nivel de iluminación tiene la persona en su escritorio?

60 Watt

60 Watt

Reflejo en el techo10’000 Lux exteriorSuperficie ventana 3m2

1.2 m

2.3 m

6.4 m

4545

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

704.3 m


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: 6B:49 G: 9 R:41



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



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



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



B:49 G:21 R:30B: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

Largo de onda dominante

Punto blanco

Largo de onda complementario

Colores “inexistentes”


Reconociendo lo que nos interesa

Si colores difícil ….


Test de Ishihara

Ceguedad ante el color

25 29

45 56

6 8www.gphysics.net – UACH-2008-Fisica-en-la-Mediciona-05-Optica-Version-04.08

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.


1

2

Refracción

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

Los ángulos cumplen la relación:

sin1

sin2

c1

c2

= = n

Con:

c1 : velocidad de la luz en el medio 1c2 : velocidad de la luz en el medio 2n : 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 mayor velocidad de la luz a uno de menor velocidad

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

sinlimitec1

c2

= = n

c1

c2

c1

c22= /2

1

2

sin1

sin2

c1

c2

= = n

limite


Refracción total

ImagenReflejada en la superficie

Zona “espejo”

Zona “transpa-

rente”


1

2

Doble Refracción

2

1


Lentes y distancia focal


convexo

concavo

f

f

Corrección por errores de enfoque


Hipermetropía Miopía

1f

= (n – 1) –1R1[

1R2]

R1 > 0 convexoR1 < 0 concavo

R2 > 0 concavoR2 < 0 convexo

Dioptría

P = (fuente)

(observador)R1

R2

= +

Modificación de tamaño

1. Línea paralela -> se refracta por el foco2. Línea por el foco -> se refracta en forma paralela3. Línea por el centro no se desvía (aproximación de baja curvatura)

Relaciones:

GB

gb

=1f

1g

1b

Reglas para construir la imagen:


G

B

b

g

f f

Contacto

Dr. Willy H. [email protected]

Instituto de FisicaUniversidad Austral de ChileCampus Isla TejaCasilla 567, Valdivia, Chile


mailto:[email protected]

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