Optica

ÓPTICA DEL OJO HUMANO

1. INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia, la descripción de los fenómenos luminosos puede ser descrita por dos visiones que han intentado comprender el origen de la luz. El primero concibe a la luz desde el punto de vista de la Mecánica, es decir, la luz es descrita por las ecuaciones que rigen el movimiento de una partícula. La segunda se refiere a la MecánicaOndulatoria, donde la luz es gobernada por las leyes de las ondas.
Newton y varios científicos suponían que la luz estaba formada por pequeñas partículas animadas de una gran velocidad. Esta suposición permitía explicar la propagación rectilínea de la luz, así como las observaciones pertenecientes a la óptica geométrica. Esto configuró lo que se llamaría años después la “Teoría Corpuscular de laLuz”.
Años después y en virtud de la incapacidad de explicar ciertos fenómenos como la interferencia, difracción y descomposición de la luz nace la idea ondulatoria de la luz. De esta forma la “Teoría Ondulatoria” suponía que la luz resulta de la propagación de ondas, semejantes a las del sonido, las cuales se transmiten a través de un medio que fue llamado, en ese tiempo, “éter”.
Enconsecuencia, la luz es una onda electromagnética descrita por las ecuaciones de Maxwell:

Gráficamente una onda electromagnética tiene la siguiente forma:

Observaciones:
1. Es necesario señalar que el campo magnético y campo eléctrico son perpendiculares entre sí y perpendicular a la dirección del rayo.

2. Del gráfico anterior se desprende que es suficiente estudiar uno de los campos paraindicar la naturaleza ondulatoria de la luz.
3. La ecuación de la teoría ondulatoria que liga la velocidad de propagación v con la longitud de onda y la frecuencia de vibración es :
v= *
Para una determinada radiación luminosa, la velocidad de propagación varía de acuerdo al medio, manteniendo la frecuencia constante, de modo que la longitud de onda depende del medio de propagación.4. El espectro electromagnético es el siguiente:

Para el hombre humano, se ha demostrado que aquellas radiaciones que se encuentran entre intervalos de longitudes de onda de 3.900 Ay de 7700 A, se denomina “Luz Visible”. A medida que aumenta la longitud de onda (disminuye la frecuencia) nos acercamos al espectro “Infrarrojo”. A medida que disminuye la longitud de onda (aumenta lafrecuencia) nos acercamos al espectro “Ultravioleta”.
5. Los colores clasificados según la longitud de onda son:
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Color | Longitud de onda |
violeta | ~ 380-450 nm |
azul | ~ 450-495 nm |
verde | ~ 495-570 nm |
amarillo | ~ 570–590 nm |
naranja | ~ 590–620 nm |
rojo | ~ 620–750 nm |

La descripción moderna del origen de la luz es realizada por la “Teoría Cuántica”. Se introduce eldualismo onda-partícula de la luz. En efecto, ella establece que la luz se comporta generalmente como onda pero también puede comportarse como partícula. Así desde el punto de vista ondulatorio, la luz es emitida y viaja en forma de pequeños trenes de ondas o paquetes, llamados FOTONES o CUANTOS DE LUZ. La energía transportada por un fotón es:
Eν =h * ν
Donde h=6.6x10-27erg.seg
Por otro lado,la teoría de la relatividad establece que el momento de un cuerpo en movimiento es:
p=E2-Mo 2* c4c
Donde c=3 x 108 m/s y Mo es la masa en reposo del cuerpo.
Para los fotones Mo=0, entonces:
p=Eνc
Finalmente llegamos a la siguiente relación:
λ=hp
Esta ecuación que relaciona la longitud de onda de una radiación con el momento que evidencia el comportamientodual de la luz.

2. ÓPTICA GEOMÉTRICA
La Óptica geométrica estudia la formación de imágenes por reflexión y/o refracción en los llamados sistemas ópticos (dioptrios, espejos y lentes), sin considerar la naturaleza ondulatoria o corpuscular de la luz, pues se fundamenta en leyes compartidas por ambos modelos. Se puede así decir que existen cuatro leyes de la óptica geométrica:
1. La luz...