LA OPTICA

ALBERTO DE LA VEGA BRAVO

Espectro electromagnético

• Si bien la Óptica se inició como una rama de la física distinta del electromagnetismo en la actualidad se sabe que la luz visible parte del espectro electromagnético, que no es más que el conjunto de todas las frecuencias de vibración de las ondas electromagnéticas. Los colores visibles al ojo humano se agrupan en la parte del espectro denominado visible.

TEORIAS CIENTIFICAS

• La óptica electromagnética: Considera a la luz como una onda electromagnética, explicando así la reflectancia y transmitancia, y los fenómenos de polarización y anisotropía.

Espectro electromagnético• Tipo de onda electromagnética • Límites aproximados de sus longitudes de onda • Dominio Ondas de radio y TV 1 000 m 0.5 m electrónico Microondas 50

cm 0.05 mm • Infrarrojo lejano 0.5 mm -0.03 mm • Infrarrojo cercano 30 mm- 0.72 mm • Dominio óptico Luz visible 720 nm- 400 nm • Ultravioleta 400 nm -200 nm • Extremo ultravioleta 2 000- 500 A• Física de Rayos X 500- 1 A• alta energía Rayos gamma 1 -.01 A

• donde las unidades usadas aquí son: 1 micra = 1 mm = 10-6 m 1 Angstrom = 1 = 10-10 m 1 nanómetro = 1 nm = 10-9 m

Microscopio

• Microscopio , cualquiera de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para obtener una imagen aumentada de objetos minúsculos o detalles muy pequeños de los mismos.

• El microscopio más utilizado es el óptico, El más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces.

MICROSCOPIO

Microscopio

• Hay diversos microscopios ópticos para funciones especiales. Uno de ellos es el microscopio estereoscópico, que no es sino un par de microscopios de baja potencia colocados de forma que convergen en el espécimen. Estos instrumentos producen una imagen tridimensional.

Microscopio

• Por lo general se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces.

Tipos de microscopios

• El microscopio de luz ultravioleta• El microscopio petrográfico• El microscopio en campo oscuro• El microscopio de fase• El microscopio electrónico utiliza electrones para

iluminar un objeto. • microscopio electrónico de barrido y transmisión

(Scanning Transmission Electron Microscope, STEM

Microscopio

Láser

• En 1916, Albert Einstein estableció los fundamentos para el desarrollo de los láseres y de los máseres (que emiten microondas), utilizando la ley de radiación de Max Planck basada en los conceptos de emisión espontánea e inducida de radiación. La teoría fue olvidada hasta después de la II GM, cuando fue demostrada definitivamente por Willis Eugene Lamb y R. C. Rutherford.

DEFINICION

• EL LÁSER, cuyo nombre se ha formado con la primera letra de cada palabra de la frase en inglés Light Amplification Simulated Emission of Radiation (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación), ha ampliado repentina y grandemente los horizontes de la óptica.

¿QUE ES EL LASER?

• El láser es simplemente una fuente luminosa con dos propiedades muy especiales e importantes de su luz, que técnicamente reciben los nombres de coherencia espacial y coherencia temporal.

USO DE ESPEJOS PARA HACER 1 LASER

LASER EN MEDICINA

• La mayoría de los láseres usados en cirugía son de bióxido de carbono. La intensidad y la velocidad del punto luminoso se regulan a fin de controlar la penetración del corte. Como el láser es en general un instrumento muy grande, el haz luminoso se lleva a la región deseada mediante un brazo plegable parecido al de los dentistas, con espejos en los codos del brazo. Mediante una lente al final de este brazo se enfoca el haz en el punto deseado.

Laser

• El rayo láser se emplea en el proceso de fabricación de grabar o marcar metales, plásticos y vidrio. Otros usos son:

• Diodos láser, usados en punteros láser, impresoras laser, y reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD;

• Láser de punto cuántico

Tipos de Láser

• Láser de dióxido de carbono - usado en industria para corte y soldado, cirugía

• Láser Excimer, que produce luz ultravioleta y se utiliza en la fabricación de semiconductores y en la cirugía ocular Lasik;

• Láser neodimio-YAG, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja; se utiliza para cortar, soldar y marcar metales y otros materiales.

Tipos de láser

• YAG dopado con holmio, 2090 nm, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja, es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer cálculos renales y vesiculares.

Tipos de Láser

• YAG dopado con erbio, 1645 nm • YAG dopado con tulio, 2015 nm• Láser de Zafiro dopado con Titanio, es un láser

infrarrojo fácilmente sintonizable que se utiliza en espectroscopía. Láser de fibra dopada con erbio, un tipo de láser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, que se utiliza como amplificador para comunicaciones ópticas.

Diodo láser

• El diodo láser es un dispositivo semiconductor • El diodo emite luz, que al ser coherente en su

mayor parte (debido a la emisión estimulada), posee una gran pureza espectral. Por tanto, como la luz emitida por este tipo de diodos es de tipo láser, a estos diodos se los conoce por el mismo nombre. LD o ILD (diodo láser por inyección

Diodo láser

Imagen de un chip del diodo LASER contenido en el paquete mostrado en la imagen izq. Se muestra en el ojo de una aguja que sirve de escala.

Diodo láser: Algunas aplicaciones

• Comunicaciones de datos por fibra óptica.• Lectores de CDs, DVDs y formatos derivados.• Interconexiones ópticas entre circuitos

integrados.• Impresoras láser.• Escáneres o digitalizadores.• Sensores.

Fibra óptica

• La fibra óptica es una guía de ondas dieléctricas que opera a frecuencias ópticas.

• Núcleo y revestimiento de la fibra óptica.• Cada filamento consta de un núcleo central de

plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) rodeado de una capa de un material similar

• en el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro.

Fibra óptica

APLICACIONES EN MEDICINA

• Los fibroscopios realizados con ayuda de las técnicas opticoelectrónicas cuentan con un extremo fijo o adaptable para la inserción de : agujas, pinzas para toma de muestras, electrodos de cauterización, tubos para la introducción de anestésicos, evacuación de líquidos, etc. Una fibra se encarga de transportar la luz al interior del organismo y la otra lleva la imagen a un monitor.

Fibroscopios.

• Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya esta tecnología, la cual nos permite con gran precisión la exploración de cavidades internas del cuerpo humano.

Los campos generales de empleo en medicina son

• - Diagnóstico: complementa a la radiología, al proporcionar visiones cercanas y amplificadas de puntos concretos y permitir la toma de muestras. El fibroscopio es particularmente útil para la detección de cánceres y úlceras en estado inicial que no son visibles a través de rayos X.

• - Terapéutico: permiten la actuación quirúrgica en vías biliares para eliminar cálculos, extraer cuerpos extraños, etc.

• - Postoperatorio: observación directa y prácticamente inmediata a la operación de las zonas afectadas.