Fundamentos de la Óptica y la Percepción Visual: Propiedades de la Luz y Estructura del Ojo Humano
La Luz: Naturaleza y Propagación
La luz es un tipo de **radiación**. Se propaga en forma de **onda**. Las radiaciones u ondas que pueden propagarse por el **vacío** se denominan radiaciones u ondas **electromagnéticas**. Se propaga a una velocidad de 300.000 km/s y se simboliza con la letra c.
Propiedades Fundamentales de la Luz
1. La Luz se Propaga en Línea Recta
La línea recta que representa gráficamente la dirección y el sentido de propagación de la luz se denomina **rayo de luz**. Cuando cualquier objeto se interpone entre una luz y una superficie, la luz interceptada por el objeto no llega hasta la superficie; se crea una silueta oscura con la forma del objeto que se conoce como **sombra**.
Fenómeno del Eclipse
En un **eclipse de Sol**, cuando la Luna se interpone entre el Sol y la Tierra, la zona de sombra es muy reducida debido al pequeño tamaño de la Luna. Sin embargo, en los **eclipses de Luna**, cuando nuestro planeta se interpone entre el Sol y la Luna, las zonas de **sombra** y de **penumbra** proyectadas por la Tierra sobre la Luna son más grandes que el diámetro lunar debido al mayor tamaño de nuestro planeta.
2. La Luz se Refleja
La **reflexión de la luz** es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar contra la superficie de los cuerpos.
Leyes Fundamentales de la Reflexión
- El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano perpendicular a la superficie.
- El ángulo de incidencia es igual al **ángulo de reflexión**.
¿Por qué Vemos los Objetos?
Podemos ver los objetos que nos rodean porque la luz reflejada en ellos llega hasta nuestros ojos. Si la superficie en la que se refleja la luz es perfectamente lisa, todos los rayos reflejados salen en la misma dirección: este tipo de reflexión luminosa se denomina **reflexión especular**. Si las superficies presentan rugosidades, los rayos salen reflejados en todas las direcciones. Este proceso se denomina **reflexión difusa**. Los espejos curvos pueden ser cóncavos o convexos.
3. La Luz se Refracta
Cuando la luz pasa de un medio a otro, su velocidad de propagación cambia y, como consecuencia de este cambio, sufre una desviación en su trayectoria. Decimos entonces que la luz se **refracta**.
Leyes Fundamentales de la Refracción
- El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo plano.
- El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro medio en el que se propaga a menor velocidad. Por el contrario, el rayo se aleja de la normal al pasar de un medio en el que se propaga a mayor velocidad.
Clasificación de los Cuerpos según su Interacción con la Luz
Según su comportamiento ante la interacción de la luz, los cuerpos se clasifican en:
Cuerpos Transparentes: Permiten que la luz se propague en su interior en una misma dirección. Se ven **imágenes nítidas** a su través.
Cuerpos Opacos: Absorben o reflejan la luz, pero no permiten que esta los atraviese.
Cuerpos Translúcidos: Absorben o reflejan parcialmente la luz y permiten que se propague parte de ella, pero la difunden en distintas direcciones. Por este motivo, no se ven imágenes completamente nítidas a su través.
El Ojo Humano: Mecanismo de la Visión
El **globo ocular** es una esfera gelatinosa protegida por una capa resistente denominada **esclerótica**. La luz penetra por la parte frontal y transparente de la esclerótica, que recibe el nombre de **córnea**. El **iris** regula la cantidad de luz que pasa a través de la **pupila**. En el interior del globo ocular, la luz es focalizada por una lente convergente (el **cristalino**) hacia la **retina**.
Células Receptoras de la Retina
Bastones: Son células receptoras que se excitan por la luz de baja intensidad, pero no son sensibles al color. Permiten la **visión nocturna**. Su insensibilidad al color explica que no se puedan distinguir colores de noche.
Conos: Son sensibles al **color**, se excitan por la luz intensa y son los responsables de la **visión en colores** bajo fuentes de luz.