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Defectos comunes de vistaMiopía - a: sin corrección; b: con corrección por lente divergente.      Miopía. Se debe a una de...
a la fatiga de los músculos ciliares o a la perdida de flexibilidad del Cristalino. Elpunto remoto no varía pero el punto ...
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Potencia de una Lente. Dioptrías.La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal, y la unidad de medidaes la ...
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Ojo humano y los lentes en función de la óptica 2

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Ojo humano y los lentes en función de la óptica 2

  1. 1. Ojo humano y los lentes en función de la ópticaEl ojo humanoEl ojo humano tiene forma aproximadamente esférica, de unos 25 mm de diámetro.Está limitado por la esclerótica, una membrana blanca, opaca y resistente. La parteanterior de la esclerótica es la cornea. Es la parte frontal y transparente de laesclerótica (el blanco de los ojos),.. Actúa como una lente convexa que dirige haciael eje óptico los rayos que inciden en ella. Está ligeramente achatada (tiene mayorcurvatura) y por ello casi no presenta aberración esférica. El índice de refracciónde la cornea es de 1,37, similar al del agua. Una segunda membrana, la coroidesrecubre la parte interior del ojo excepto la cornea. Su función es absorber partede la luz que entra en el ojo. Detrás de la cornea se encuentra un líquidotransparente el humor acuoso, una disolución acuosa de cloruro de sodio (n = 1,34),similar al del agua. El humor acuoso es retenido por el cristalino, un cuerpo elástico,transparente y de aspecto gelatinoso que se comporta como una lente biconvexa. Lalente está constituida por 22000 láminas transparentes. Su índice de refracción noes homogéneo (desde 1,38 en la periferia hasta 1,4 en el núcleo).Su elasticidad lepermite cambiar de forma, lo que permite la adaptación de la vista para un enfoqueadecuado. El cristalino está sujeto por sus extremos al globo ocular mediante losmúsculos ciliares, que según la presión que ejercen hacen que el cristalino seabombe más o menos variando su radio de curvatura y por tanto su distancia focal;es decir el cristalino es una lente convergente de distancia focal variable.
  2. 2. Detrás del cristalino, y rellenando todo el espacio del globo ocular, se encuentra elhumor vítreo, líquido de aspecto gelatinoso con índice de refracción similar al delhumor acuoso.La luz entra en el ojo por la pupila, abertura de diámetro variable a través de lacual observamos la retina, de color rojo(Esta es la razón por la que en algunas fotoscon flash se observan rojos los ojos).Se encuentra en el centro del iris, diafragmacuya abertura (la pupila) regula el paso de la luz. Está constituido por músculosradiales y circulares y a él se debe el color de los ojos.En el fondo del globo ocular, la coroides está sustituida por un tapizado de célulasnerviosas, sensibles a la luz que es la retina, destinada a recoger la imagen. Setrata de una finísima capa de 0,5 mm construida por 125 millones de célulasreceptoras conocidas como conos y bastoncillos. Los conos son los responsables dela visión del color o cromática, la cual solo se da en las personas y en los primates.Los conos requieren altos niveles de iluminación en comparación con los bastones.En la visión nocturna solo actúan los bastones y nuestra visión es en tonos grises.La zona dónde se concentra un mayor número de conos es la fovea, o manchaamarilla o depresión de la mácula, situada sobre el eje óptico. En esta región no haybastoncillos. Tampoco hay células receptoras en el punto de conexión del nervioóptico que se llama punto ciego.Acomodación del cristalinoConsiste en la variación de la potencia de éste para formar imágenes en la retina adiferentes distancias.Los rayos de luz atraviesan la córnea y penetran en el interior del ojo por la pupila.El cristalino, alterando su espesor y forma, modifica su distancia focal paraenfocar los rayos exteriores sobre la superficie de la retina, al mismo tiempo que lapupila se abre o cierra dependiendo de la luminosidad. Esta variación se denominaacomodación y es un proceso involuntario que realizan los músculos ciliares. Tienelímites: El punto próximo, punto más cercano al ojo que puede verse con nitidez, varía de unas personas a otras y con la edad, para un adulto es de unos 25 cm, para un niño de 10 años de unos 7 cm y a partir de los 45 años aproximadamente se va alejando. El punto remoto, que para un ojo normal está en el infinito.Una persona tiene vista normal, o emétrope, cuando puede ver claramente losobjetos que se encuentran desde el infinito hasta ese punto próximo.
  3. 3. Defectos comunes de vistaMiopía - a: sin corrección; b: con corrección por lente divergente. Miopía. Se debe a una deformación por alargamiento del globo ocular. El ojo miope enfoca correctamente en la retina los objetos cercanos. Sin embargo, el punto focal correspondiente a la visión lejana se forma delante de la retina. La consecuencia es una visión borrosa de los objetos alejados. Se corrige con el uso de lentes divergentes.Hipermetropía - a: sin corrección; b: con corrección por lente convergente. Hipermetropía. Es la alteración opuesta a la miopía. El segundo punto focal del ojo se encuentra detrás de la retina. El ojo hipermétrope ve bien de lejos (debe acomodarse) pero mal de cerca. Se corrige con el uso de lentes convergentes. Astigmatismo. Se debe a irregularidades en la curvatura de la cornea, de tal manera que de un objeto se pueden obtener imágenes parciales situadas en planos diferentes. Se pone de manifiesto porque dificulta la visión clara y simultánea de dos rectas perpendiculares, de los radios de una bicicleta. Se corrige con lentes cilíndricas (se obtienen cortando un cilindro por un plano paralelo al eje).Aumento de la distancia del punto próximo de una persona con presbicia y sucorrección con una lente convergente. Vista cansada o prebiscia. Es la reducción de la capacidad de acomodación debida
  4. 4. a la fatiga de los músculos ciliares o a la perdida de flexibilidad del Cristalino. Elpunto remoto no varía pero el punto próximo se aleja. Estas personas ven bienexcepto cuando miran de cerca. Suele aparecer a los 40-50 años. Esta falta deconvergencia del ojo se corrige con lentes convergentes. En el mercado hay variasalternativas: lentes de vista próxima, de reducido tamaño, que permiten mirar a lolejos por encima de ellas y por ellas para objetos próximos, por ejemplo para leer.Gafas bifocales o cristales progresivos que pueden considerarse como un conjuntode diversas lentes de diferente potencia, la cual varía gradualmente según lacorrección que se precise y de si la visión es cercana o lejana. Cataratas. Consiste en la perdida de transparencia del cristalino, lo que dificulta gravemente la visión. Suele aparecer con la edad. La padecen el 50% de las personas entre 65 y 75 años y más del 70% de los mayores de 75 años. Suele afectar a los dos ojos pero no a la vez. No hay posibilidad de corrección de las cataratas, salvo la cirugía (se sustituye el cristalino por otro sintético) la cual ha avanzado notablemente en los últimos tiempos de forma que la intervención se realiza sin ingreso hospitalario (o muy reducido). A veces se aprovecha la sustitución del cristalino para, a la vez que eliminan el problema de las cataratas solucionar otros defectos referidos al cristalino, como la miopía. Daltonismo. Es un defecto de la vista que impide distinguir ciertos colores; generalmente quienes lo padecen confunden el rojo y el verde. Está asociado a deficiencias o ausencias de conos en la retina.Lo presentan el 8% de los hombres y el 0,4% de las mujeres. Casi siempre eshereditario y va ligado al sexo. El gen portador de ese carácter se encuentra en elcromosoma X; en el hombre (XY) el daltonismo se manifestará si el cromosoma Xcontiene el gen anormal; en la mujer si los dos cromosomas X lo contienen. Noobstante, las mujeres que son hijas de un hombre daltónico transmitirán el defectoa la mitad de sus hijos, es decir, el defecto salta generaciones y se puedepresentar en los hombres de cada segunda generación.Los lentesClasificación de las lentesa) Lentes convergentes o positivosb) Lentes divergentes o negativos
  5. 5. Formación de imágenes a través de las lentesLas lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distanciasfocales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre de corazones losrayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el ladode la lente opuesto al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayosincidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficiesea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salirde la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente queel objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergenteforma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagenserá más pequeña que el objeto. En ese caso, el observador estará utilizando lalente como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagenvirtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el ánguloque formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relaciónde estos dos ángulos es la potencia de aumento de la lente. Una lente con unadistancia focal más corta crearía una imagen virtual que formaría un ángulo mayor,por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia de aumento de unsistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es diferente delaumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre lasdimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta ladistancia focal. La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con sudiámetro. Como la superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de ladistancia focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen esdirectamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional alcuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosaque la formada por una lente del mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm.La relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es surelación focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como aberturarelativa. Dos lentes con la misma abertura relativa tienen la misma luminosidad,independientemente de sus diámetros y distancias focales.Fabricación de Lentes:La mayoría de las lentes están hechas de variedades especiales de vidrio de altacalidad, conocidas como vidrios ópticos, libres de tensiones internas, burbujas y
  6. 6. otras imperfecciones. El proceso de fabricación de una lente a partir de un bloquede vidrio óptico implica varias operaciones. El primer paso consiste en cerrar unalente en bruto a partir del bloque de vidrio. Para ello se presiona el vidrio contrauna delgada placa metálica circular que se hace girar. El borde de la placa se cargacon polvo de diamante. Después, se le da una primera forma a la pieza en brutoprepulimentándola sobre una placa plana de hierro colado cubierta con una mezclade granos abrasivos y agua. Para formar la superficie redondeada de la lente se latalla con herramientas cóncavas o convexas cargadas con abrasivos. La superficiede una lente convexa se forma mediante una herramienta cóncava y viceversa.Generalmente se emplean dos o más herramientas en este proceso de tallado,utilizando grados de abrasivo cada vez más finos. El último proceso de acabado dela superficie de la lente es el pulido, que se realiza mediante una herramienta dehierro cubierta de brea y bañada con mordiente rojo y agua. Tras el pulido, la lentese remata rectificando el borde hasta que el centro físico coincida con su centroóptico (el centro óptico es un punto tal que cualquier rayo luminoso que pasa por élno sufre desviación). Durante este proceso se coloca la lente en el bastidor de untorno, de forma que su centro óptico se encuentre en el eje de giro, y se rectificanlos bordes con una tira de latón cargada con abrasivo.Caracterización de las Lentes:Las características ópticas de las lentes sencillas (únicas) o compuestas (sistemasde lentes que contienen dos o más elementos individuales) vienen determinadas pordos factores: la distancia focal de la lente y la relación entre la distancia focal y eldiámetro de la lente. La distancia focal de una lente es la distancia del centro de lalente a la imagen que forma de un objeto situado a distancia infinita. La distanciafocal se mide de dos formas: en unidades de longitud normales, como por ejemplo20 cm o 1 m, o en unidades llamadas dioptrías, que corresponden al inverso de ladistancia focal medida en metros. Por ejemplo, una lente de 1 dioptría tiene unadistancia focal de 1 m, y una de 2 dioptrías tiene una distancia focal de 0,5 m. Larelación entre la distancia focal y el diámetro de una lente determina su capacidadpara recoger luz, o "luminosidad". Esta relación se conoce como número f, y suinversa es la abertura relativa.Historia:Las primeras lentes, que ya conocían los griegos y romanos, eran esferas de vidriollenas de agua. Estas lentes rellenas de agua se empleaban para encender fuego. Enla antigüedad clásica no se conocían las auténticas lentes de vidrio; posiblemente se
  7. 7. fabricaron por primera vez en Europa a finales del siglo XIII. Los procesosempleados en la fabricación de lentes no han cambiado demasiado desde la edadmedia, salvo el empleo de brea para el pulido, que introdujo Isaac Newton. Elreciente desarrollo de los plásticos y de procesos especiales para moldearlos hasupuesto un uso cada vez mayor de estos materiales en la fabricación de lentes. Laslentes de plástico son más baratas, más ligeras y menos frágiles que las de vidrio.Tipos de LentesClasificación de las Lentes Convergentes y DivergentesLas lentes convergentes tienen el espesor de su parte media mayor que el de suparte marginal. Biconvexa o convergente. Plano convexo. Menisco convexa o convergente. Bicóncava. Plano cóncava. Menisco cóncava o divergente.Elementos de una Lente  Centro Óptico, donde todo rayo que pasa por él, no sufre desviación.  Eje Principal, es la recta que pasa por el centro óptico.  Foco Principal, punto en donde pasan los rayos que son paralelos.  Eje Secundario, es la recta que pasa por los centros de curvatura.  Radios de Curvatura(R1,R2):Son los radios de las esferas que originan la lente.  Centros de Curvatura(C1,C2):Son los centros de las esferas que originan la lente. F) LENTECITOSRayos notables en las lentes convergentes1º. Rayo paralelo al eje principal se refracta y pasa por el foco.2º. El rayo que pasa por el foco principal se refracta y sigue paralelo al ejeprincipal.3º. Todo rayo que pase por el centro óptico no sufre desviación.
  8. 8. Formación de Imágenes en las LentesPara estudiar la formación de imágenes por lentes, es necesario mencionar algunasde las características que permiten describir de forma sencilla la marcha de losrayos.Plano óptico. Es el plano central de la lente.Centro óptico O. Es el centro geométrico de la lente. Tiene la propiedad de quetodo rayo que pasa por él no sufre desviación alguna.Eje principal. Es la recta que pasa por el centro óptico y es perpendicular al planoóptico.Focos principales F y F (foco objeto y foco imagen, respectivamente). Son un parde puntos, correspondientes uno a cada superficie, en donde se cruzan los rayos (osus prolongaciones) que inciden sobre la lente paralelamente al eje principal.Distancia focal f. Es la distancia entre el centro óptico O y el foco F.Lentes convergentes. Para proceder a la construcción de imágenes debidas a lentesconvergentes, se deben tener presente las siguientes reglas:Cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, el rayo emergente pasapor el foco imagen F. Inversamente, cuando un rayo incidente pasa por el focoobjeto F, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente, cualquierrayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrirninguna desviación.Lente convergenteCuando se aplican estas reglas sencillas para determinar la imagen de un objeto poruna lente convergente, se obtienen los siguientes resultados:- Si el objeto está situado respecto del plano óptico a una, la imagen es real,invertida y de menor tamaño.- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico igual a 2f, la imagen esreal, invertida y de igual tamaño.- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico comprendida entre 2f yf, la imagen es real, invertida y de mayor tamaño.- Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico inferior a f, la imagen esvirtual, directa y de mayor tamaño.
  9. 9. Lentes divergentes.La construcción de imágenes formadas por lentes divergentes se lleva a cabo deforma semejante, teniendo en cuenta que cuando un rayo incide sobre la lenteparalelamente al eje, es la prolongación del rayo emergente la que pasa por el focoobjeto F. Asimismo, cuando un rayo incidente se dirige hacia el foco imagen F demodo que su prolongación pase por él, el rayo emergente discurre paralelamente aleje. Finalmente y al igual que sucede en las lentes convergentes, cualquier rayo quese dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.Aunque para lentes divergentes se tiene siempre que la imagen resultante esvirtual, directa y de menor tamaño, la aplicación de estas reglas permite obtenerfácilmente la imagen de un objeto situado a cualquier distancia de la lente.Construcción gráfica de imágenes en las lentes convergentes¤ Imágenes reales, son aquellas capaces de ser recibidas sobre una pantalla ubicadaen tal forma de que entre ella y el objeto quede la lente.¤ Imagen virtual, está dada por la prolongación de los rayos refractados, no sepuede recibir la imagen en una pantalla.1º. El objeto está a una distancia doble de la distancia focal. La imagen obtenida es:real, invertida, de igual tamaño, y también a distancia doble de la focal.2º. El objeto está a distancia mayor que el doble de la distancia focal. Resulta unaimagen: real invertida, menor, formada a distancia menor que el objeto.3º. El objeto está entre el foco y el doble de la distancia focal. La imagen obtenidaes: real invertida, mayor, y se forma a mayor distancia que el doble de la focal.4º. El objeto está entre el foco y el centro óptico. Se obtiene una imagen: virtual,mayor, derecha, formada del lado donde se coloca el objeto.5º. El objeto está en el foco principal, no se obtiene ninguna imagen.Lentes convergentesEn los lentes convergentes las imágenes pueden ser reales o virtuales.Lentes divergentesEn las lentes divergentes las imágenes siempre resultan virtuales, de igual sentido ysituados entre la lente y el objeto.
  10. 10. Potencia de una Lente. Dioptrías.La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal, y la unidad de medidaes la dioptría.AplicacionesLas lentes de contacto o las lentes de las gafas o anteojos corrigen defectosvisuales. También se utilizan lentes en la cámara fotográfica, el microscopio, eltelescopio y otros instrumentos ópticos. Otros sistemas pueden emplearseeficazmente como lentes en otras regiones del espectro electromagnético, comoocurre con las lentes magnéticas usadas en los microscopios electrónicos. (En lorelativo al diseño y uso de las lentes. En lo relativo a la lente del ojo).

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