PELICULA

LENTE

OBTURADOR

DIAFRAGMA

COMPARACION OJO - CAMARA FOTOGRAFICA.

PARPADO

IRIS

CRISTALINO

RETINA

Unidad 5. El mecanismo visual El ojo se compara con una cámara fotográfica, ya que tiene partes que realizan funciones similares a la de la cámara.

La cámara puede trabajar con niveles bajos de luz obteniendo las fotos de calidad de acuerdo a la iluminación y no se daña

La gran diferencia

Si el ojo se usa con luz insuficiente o de baja calidad se produce una fatiga innecesaria.

El ojo es un órgano viviente, que se adapta rápida y fácilmente, operando en un campo de iluminación variable con limites muy amplios, adaptándose de manera automática, sin esfuerzo conciente, por lo cual es muy fácil abusar de el.

La razón

a) Adaptación. El ojo es capaz de trabajar en un amplio campo de niveles de iluminación, incluye un cambio en la abertura de la pupila, que obedece a la cantidad de luz recibida, con luz tenue se dilata y al aumentar la luz se contrae.

Características visuales del ojo

b) Acomodación. Cuando el cristalino tiene forma aplanada, aprecia objetos a gran distancia, y para distancias cortas se aumenta la convexidad, igual sucede con la pupila, cuando el ojo se enfoca en objetos distantes, la pupila se agranda y con objeto cercano se contrae

c) Curva sensibilidad. El ojo no es igual de sensible a todas las longitudes de onda o colores, la máxima sensibilidad esta en el amarillo verdoso (5,500 Amstrong) mientras que en los extremos azul y rojo es muy baja

AMSTRONGS

100

80

60

40

20

04000 5000 6000 7000

SENSIBILID

RELATIVA

d) Campo visual. Este por lo general se extiende aproximadamente 180º en el plano horizontal y 130º en el vertical y los limites varían con el tipo de trabajo

a) El Tamaño. Generalmente es el de mas importancia, ya que entre más grande sea el objeto es mas visible, y la buena iluminación puede considerarse como el amplificador que hace ver los pequeños detalles.

Factores del proceso visual

b) Luminancia (brillo fotométrico). En un objeto la luminancia depende de la intensidad de luz que incide en el y de la proporción de esta que se refleja en dirección del ojo.

c) Contraste (color).- Ayuda cuando los objetos presentan diferentes contrastes y requieren de mayores niveles de iluminación.

d) El Tiempo. La visión no es instantánea, requiere de tiempo, por lo que el ojo puede ver detalles en niveles bajos de iluminación si se da el tiempo suficiente de adaptación, pero para una visión mas rápida se requiere mas luz, y aun mas cuando el objeto esta en movimiento.

Se

gu

nd

os

Luminancia en mililamberts

0.01 0.1 1 10 100

0.01

0.1

0.001

1

Es una enorme gama de energía radiante que se desplaza a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas. Todas las radiaciones son parecidas en su naturaleza y en la velocidad con que se transmiten (300, 000 Km por seg.).

El Espectro Electromagnético

ESPECTRO ELECTROMAGNETICOLONGITUDES DE ONDA EN AMSTRONG

ONDAS HERTZIANAS DE RADIO

1X10-4 0.01 1 100 10,000 1X10.6 10.8 10.10 10.12 10.14 10.16

RAYOS COSMICOS

RAYOS GAMMA

RAYOS X

ULTRA VIOLETA

INFRA ROJO

ONDAS HERTZIANAS

(RADIO) CALOR POR INDUCCION

LUZ Y FUERZA

VISIB

El espectro radianteLa luz es una forma de energía radiante que se evalúa en cuanto a su capacidad para producir la sensación de visión

La energía visible es una porción sumamente pequeña del espectro electromagnético. Las radiaciones son parecidas en su naturaleza y velocidad, diferenciándose solo en su frecuencia, longitud de onda y la forma de manifestarse.

RAYOS COSMICOS

RAYOS GAMMA

RAYOS X

ULTRAVIOLETA

INFRAROJO

ONDAS HERTZIANAS DE RADIO

CALOR POR INDUCCION

LUZ Y FUERZA

VISIBLE

1X10-4 0.01 1 100 10,000 1X10.6 10.8 10.10 10.12 10.14 10.16

ONDAS HERTZIANAS (DE RADIO)

2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 7,0006,000 6,500 7,500 10,000 15,000 20, 30, 40, 50,

BACTERICIDA

ERITEMATICA

LUZ NEGRA

AZUL VERDEAMARI

LLO ROJO INFRA ROJO

CALOR ARR. INCANDESC

C. RAD.

Los rayos infrarrojos y ultravioleta no son visibles, pero tienen aplicaciones en algunas instalaciones industriales y en medicina.

El colorLa distancia entre las crestas de dos ondas sucesivas se llama longitud de onda, y el color de la luz se determina por su longitud de onda.

la energía del extremo de las ondas cortas del espectro visible produce la sensación violeta (3,800–4,500 A), y el otro extremo, las ondas largas producen el rojo( 6,300–7,600 A)

Entre los extremos se encuentran las longitudes de onda que el ojo ve como azules (4,500 a 4,900 A.), verdes (4,900 a 5,600), amarillas (5,600 a 5,900 A.)Y naranjas (5,900 a 6,300 a.), en suma, los colores del arco iris.

Energía relativa de los diferentes tipos de fuentes de iluminación

ENERGIA RELATIVA

CALOR RADIANTE

2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 7,0006,000 6,500 7,500 10,000 15,000 20, 30, 40, 50,

LAMPGERMIC

FOSFORO FLUORESCENTE BLANCO 4500

LUZ SOLAR

FOSFOR 360 BCO.

MERCURIO SODIO

2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 7,0006,000 6,500 7,500 10,000 15,000 20, 30, 40, 50,

CURVA DE SENSIBILIDAD DEL OJO

SENSIBILIDAD RELATIVA

3. La luz es invisible a su paso por el espacio, a menos que algún medio (como el polvo) la disperse en dirección del ojo.

Comportamiento de los rayos de Luz

1. La luz se desplaza siempre en línea recta, a menos que su trayectoria sea modificada o redirigida por un medio reflejante, refractante o difusor

2. Las ondas luminosas pasan una a través de otras sin sufrir alteración. Por ejemplo, un rayo de luz roja pasa directamente a través de otro de luz azul sin cambiar de dirección ni de color

a) Reflexión. El fenómeno de reflexión se da cuando una superficie devuelve el rayo de luz que incide sobre ella, y esta reflexión a su vez puede ser de varios tipos, dependiendo de la forma en que el rayo de luz sea desviado

Existe varios tipos de reflexión:

Fenómenos físicos de la Luz

Reflexión especular. El rayo de luz se desvía en una dirección especifica, y entre mas grande sea el ángulo de desviación, mayor será la reflexión

X Y

REFLEXION ESPECULAR

Reflexión difusa. El rayo de luz se desvía en diferentes direcciones sin un control en particular al chocar con superficies rugosas.

REFLEXION DIFUSA

Tipos de Reflexión

Tipos de Reflexión Reflexión difusa dirigida. Similar a la anterior, solo que el ángulo se desvía a criterio

Reflexión mixta. Hace una combinación de las dos anteriores

REFLEXION DIFUSA DIRIGIDA

REFLEXION MIXTA

b) Transmisión. La transmisión se da cuando los rayos del sol pasan a través de materiales transparentes o translucidos, y el grado de difusión dependerá del tipo y densidad del material

VIDRIO TRANSPARENTE

c) Refracción. La refracción se presenta cuando los rayos de luz pasan a través de un material transparente pero cambiando su ángulo y su velocidad

VIDRIO DIFUSOR

d) Polarización. El efecto de polarización se presenta cuando las ondas de luz son transmitidas solamente en un plano, y se da en estructuras cristalinas que solo transmiten ondas en una sola dirección.

POLARIZACION

CANCELA PERMITE

Unidades y magnitudes relacionados con la luz

Intensidad luminosa (I).

Es la densidad de luz dentro de un ángulo sólido, extremadamente pequeño en una dirección determinada.

Su unidad es la candela y es cantidad física básica internacional de todas las medidas de luz, todas las demás unidades se derivan de ella. La luz de una vela tiene en dirección horizontal una intensidad luminosa de aproximadamente una candela

La ecuación fundamental es: I = E x d2

I es la intensidad luminosa, E el nivel de iluminación en lux, y d la distancia en metros desde la fuente de luz a la superficie iluminada.

Flujo luminoso (F ò ).

Es la cantidad luz emitida por unidad de tiempo. La luz es una forma de energía radiante en movimiento

Su unidad es el lumen y un lumen es el flujo de luz que incide sobre una superficie de un metro cuadrado, a un metro de distancia de una fuente que tenga una intensidad luminosa de una candela en todas direcciones (una vela)

La diferencia entre el lumen y la candela es que el lumen es una medida del flujo luminoso independientemente de la dirección.

Ecuación F () = E * Área = wt Donde ; F = flujo en lúmenes (watts * eficiencia de la lámpara), E = Nivel de iluminación, A = Área o superficie en m2

Fuente

Lumen.- Flujo de luz sobre sup. 1m2 a 1mt

Iluminación (E)

Densidad de flujo luminoso sobre una superficie.

Su unidad es el lux, que es la iluminación en un punto dado sobre una superficie que esta a un metro de una candela en dirección perpendicular.

Se dice que un lumen uniformemente distribuido en un metro cuadrado de superficie, produce una iluminación de 1 lux.

Ecuación fundamental: E = (t) / Área = lux

1 mt

Fuente puntual1 Candela

A

Iluminacion

Métodos de Iluminación

Fuente puntual1 Candela

1 mt2 mt

3 mt

1 Lux

1/4 Lux

1/8 LuxLey de la inversa de los cuadrados

La iluminación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la fuente de luz y la superficie iluminada.

De acuerdo a la distancia a que se tenga la fuente de iluminación, se aplica esta ley y el nivel de iluminación va reduciendo de acuerdo a la ley mencionada

a) Ley de la inversa de los cuadrados

b) Ley del coseno:

La iluminación es proporcional al coseno del ángulo de incidencia (ángulo formado por la dirección del rayo incidente y la perpendicular a la superficie).

Ejemplo: con ángulo de 0° , el coseno de 0 es igual 1 y es donde se tiene la mayor incidencia de iluminación, con ángulo de 30°, 60° se va haciendo menor el valor de iluminación y con ángulo de 90° la iluminación es cero ya que el coseno de 90° es cero y de acuerdo a la ecuación da ese valor de o iluminación.

D

Fuente

Superficie

D

Fuente

Superficie

X

E = I cos XD2

(Para un angulo de incidencia 0, cos 0 = 1)E = I

D2

Ley del Coseno

Cos de 0° =1, Cos de 30° = 0.866, Cos 45° = 0.7071, Cos de 60° = 0.5, Cos 90° = 0

Las medidas de la cantidad de luz son realizadas con el luxómetro, el cual lleva incorporadas células fotosensibles, la cual consiste de una película de material sensible a la luz, dispuesta sobre una placa metálica de base y cubierta con una capa translucida muy fina de metal pulverizado sobre su superficie exterior.

Instrumentos medidores de luz

Rayos de Luz

LuxómetroGalvanómetro

+

-

Placa de base

Material fotosensible

Colector

Electrodo Translucido

Cuando incide la luz contra la célula, se origina la emisión de electrones del material semiconductor sensible a la luz, que son recogidos por un colector de metal que esta en contacto con el electrodo frontal translucido,

estableciéndose así una diferencia de potencial entre el colector y la placa de base, y si se conecta un micro amperímetro entre ellos que mida la corriente generada por la célula, se obtiene un movimiento del indicador de galvanómetro. La corriente que se genera es proporcional a la luz incidente por lo que se lee directamente en lux.

1. Respuesta al color. Debido a que la célula fotosensible solo lee con precisión los tipos de iluminación con el que fue calibrado (lámpara de Filamento), la mayoría de los luxómetros llevan un filtro corrector de color el cual cambia la respuesta de la célula hasta obtener una aproximación razonable de la curva espectral del ojo

Características que afectan la medición del luxómetro:

2. Efecto del ángulo de incidencia (efecto coseno). La luz que incide oblicuamente contra la cara de la célula produce una iluminación proporcional al coseno del ángulo de incidencia

3. Fatiga. Las células muestran un grado de fatiga después de unos minutos de uso, lo cual hará que el indicador se mueva con lentitud, hasta alcanzar una lectura constante, esto es mas notorio para niveles altos de iluminación y que la célula ha estado previamente en la oscuridad o expuesta a niveles muy bajos de iluminación, por lo es conveniente dejar el luxómetro un tiempo de adaptación en el mismo nivel a medir

Tipos de fuente de luz1. Naturales. La fuente natural de luz es le sol2. Artificiales. Son creadas para este fin por medios del alcance del hombre y se clasifican en:

a) De radiación por efectos térmicos

• Lámparas incandescentes• Lámparas de cuarzo.

b) De descarga en gas:• Fluorescentes• Vapor de mercurio• Vapor de sodio.

LAMPARAS INCANDESCENTES:

Funcionamiento se basa en un filamento de tungsteno de espiral simple o doble que se lleva a la incandescencia con el paso deuna corriente a través de el.

Tipos de fuente de luzLámparas fluorescentes: producen la luz debido a que existe una descarga eléctrica que excita el gas (vapor de mercurio y un poco de argón) contenido en el tubo, generando una radiación sobre todo en el campo de luz ultravioleta.

Lámpara de vapor de mercurio: estas lámparas están constituidas por un pequeño tubo de cuarzo que con tiene vapor de mercurio a una presión elevada y un gas inerte (argón) para facilitar la descarga.•Lámparas de vapor de mercurio con bulbo fluorescente.*Lámparas de vapor de mercurio con luz mixta.*Lámparas de vapor de mercurio de alta eficiencia luminosa.

Lamparas de vapor de sodio:

Curvas de distribución luminosa

* Características de las curvas de iluminación

(que son y para que sirven)

* Tipos de curvas de iluminación

* Como se elaboran las curvas de iluminación

* Diagramas Isolux

* Diagramas Isocandelas

Trabajo de alumnos:

DESPLAYENSE….