LA HISTORIA DE LA ÓPTICA
La base de la óptica se encuentra en la ciencia desarrollada por los musulmanes que establecieron el reino de Al-Andalus en la Península Ibérica en el año 711 DC. El legado musulmán sobrevive no solo en forma de arte arquitectónico sino también en forma de ciencia. La ciencia óptica florece con Alhazen en el mundo islámico. Se da cuenta del importante papel de la luz en la visión y la percepción del color. Pero no fue el único involucrado en el desarrollo de la óptica.
Los médicos árabes fueron clave en este proceso. En ese momento, la figura del experto en óptica era llevada principalmente por artesanos. Las gafas fueron producidas principalmente por plateros y orfebres. Mientras tanto, muchos charlatanes se graduaron en ferias sin ningún conocimiento para hacerlo. Pero esto cambia con la figura de Benito Daza de Valdes, uno de los primeros científicos en diseñar un método simple para el Examen Visual Describió la optometría y escribió el primer Tratado del mundo sobre este tema. Y lo logró justo en el siglo XVII.
Sin embargo, a pesar de todas sus contribuciones a la optometría y la óptica, el trabajo de Daza de Valdés no alcanzó en ese momento la transmisión o la atención que merecía y aún hoy tampoco lo tiene. Pero Benito Daza de Valdés no fue el único científico que contribuyó al estudio de la luz. Otros también fueron muy importantes como Al-Gafequi, Abulcasis o Manuel Márquez, mucho más tarde. Todos estos personajes históricos han sido clave para el desarrollo de esta disciplina, pero sabemos que vamos a ver qué es la luz y por qué es tan importante estudiarla. La luz es la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano.
Lo observamos como ondas que también pueden viajar a través del vacío porque no necesitan un medio físico para la transmisión. Por esta razón, la luz puede viajar desde las estrellas más distantes hasta nuestro pequeño planeta. Pero en física el concepto es mucho más amplio. El espectro electromagnético es un rango que abarca ondas muy diferentes. La mayoría de ellos se consideran luz.
Por lo tanto, los físicos usan un concepto particular, la luz visible para hablar de radiación que podemos ver con los ojos. Pero hay muchas más ondas más allá de nuestra percepción y también se consideran ligeras. Una de las cuestiones más sorprendentes es que la luz, así como una onda, también se comporta como una partícula. Estos corpúsculos son su unidad mínima básica y se llaman fotones. Son los bloques de construcción de la luz. El comportamiento onda-partícula de la luz es una de las situaciones más difíciles de entender para las personas.
Sin embargo, ya en 1801 Young diseñó un experimento simple para ver con sus propios ojos cómo sucedió esto. Al pasar un rayo láser a través de dos rendijas estrechas, se observa que la luz se comporta como una onda que difracta y luego cancela o agrega. Pero también podemos ver cómo este comportamiento es cierto para fotones individuales que están en varios puntos simultáneamente y se comportan como una sola partícula pero también como una onda al mismo tiempo. La forma de una onda se puede ilustrar muy bien con un resorte. Tienen características como la amplitud o la longitud de onda. El período es el tiempo que lleva completar un ciclo de la onda. La frecuencia es el número de veces que el período se repite en un tiempo dado. Además, las ondas siempre se transmiten en todas las direcciones, pero dependiendo de los obstáculos encontrados en su camino, se desvían. Algunos de los efectos que le ocurren a las ondas son la difracción, la refracción y la reflexión. ¿Quieres conocerlos?
Comencemos con saber ¿Qué es la difracción?
La difracción. La difracción es el efecto que ocurre cuando una ola encuentra un obstáculo y, por lo tanto, se desvía. Ocurre en todo tipo de ondas Ondas sonoras, en la superficie de un fluido u ondas electromagnéticas, como la luz misma. Tirar de la piedra crea una perturbación en la superficie en ondas que son puntos infinitos que se mueven sucesivamente hacia arriba y hacia abajo. La onda resultante viaja de manera lineal y este efecto se conoce como frente de onda. Si el frente de onda encuentra un obstáculo, golpea y se generan otros puntos que no están coordinados con los primeros y esto provoca un cambio de dirección en la propagación de la onda.
Las ondas interactúan agregando o cancelando y este fenómeno se conoce como difracción o interferencia. Young lo describió estudiando los fotones como partículas y, gracias a ello, se verificó que los fotones se comportan como ondas. En su propagación, la luz rebota en los objetos que nos rodean y llega a nuestros ojos, y esto es lo que se conoce como reflejo. Es un concepto que se refiere a la capacidad de las ondas de golpear una superficie y reflejarse.
Para esto, el tamaño del obstáculo debe ser similar o mayor que el tamaño de la longitud de onda.
También hay un fenómeno muy interesante conocido como refracción.
¿Qué es la refracción?
Ocurre cuando la luz va de un medio a otro y cambia automáticamente la dirección y la velocidad de propagación. Podemos ilustrar esto muy bien con un láser y una lente. Cuando lo encendemos, vemos cómo se transmite a través del aire, llega a ese punto. Pero tan pronto como coloco la lente, cambia la dirección en la que se propaga hacia la roca. La luz está compuesta de muchas ondas y la unión de todas ellas es lo que llamamos luz blanca.
Hemos mencionado fotones, conceptos de luz. Pero la fotónica, como disciplina, ¿qué es? ¿Qué cubre?
Es la ciencia que crea, controla y detecta fotones, pero no solo los fotones visibles, sino también los infrarrojos y los ultravioletas son parte de fotones. ¿Y exactamente cómo se aplica todo esto en la vida diaria? Se puede encontrar en Astronomía, pero en la vida diaria en particular podemos verlo en nuestros teléfonos móviles, en el control remoto del televisor en algunos instrumentos médicos.
Una de las principales características de los láseres es su color. Y ese color hace que el láser se pueda usar para algunas cosas u otras. Por ejemplo, en oftalmología, si usamos un láser verde podemos alcanzar la retina y hacer mediciones en ella. Sin embargo, la luz ultravioleta no puede ingresar al ojo. Se mantiene en la córnea y esta es una ventaja de usar láseres ultravioleta para la cirugía refractiva.
Entonces, por ejemplo, tenemos un láser como este, que es un láser infrarrojo. No puede ser visto por el ojo pero penetra dentro del ojo. Permitiéndonos realizar mediciones en personas sin que ellas sepan que se están midiendo. -Esto sería más cómodo para el paciente. -Sí, y esa persona no se movería, no se sentiría incómodo. Desde la longitud de onda, el láser de color, ¿puede haber diferencias en las medidas que realiza en el ojo? Por ejemplo, iluminando solo el exterior. Sí, se sabe que algunas medidas realizadas con luz infrarroja se distorsionarán porque el infrarrojo penetra más en el tejido y, por ejemplo, si desea medir con un láser la longitud del ojo, el tamaño sería mayor de lo que realmente es porque está penetrando un poco detrás del tejido ocular.
Es por eso que la optometría, que proviene de la antigua ciencia que estudia anteojos y lentes, ahora es una disciplina dedicada a la salud ocular. La luz rebota en todas partes debido al reflejo. El rebote también en nuestros ojos impacta los rayos de luz en la córnea que es curva, y a través de ella pasa a través del iris que se abre o cierra según la cantidad de luz que ingresa. En el caso de poca luz, el iris tenderá a dilatarse para capturar mucho más. Sin embargo, ocurrirá lo contrario si llega mucha luz al ojo, tiende a contraerse. Luego, el haz de luz llega a la lente cristalina que actúa como una lente, aplanando o engrosando. Y finalmente, los rayos golpearon la retina pero se invirtieron. La imagen que nos llega es una representación invertida de lo que vemos. Y el cerebro es el responsable de procesarlo para que tenga sentido.
Una vez que los fotones han alcanzado la retina, los pigmentos están excitados. Estos pigmentos se llaman bastones y conos y nos permiten detectar los colores de la realidad. Los ojos también nos permiten una visión profunda, la capacidad de identificar diferentes objetos y analizar también la imagen general. Toda esta información se transmite al cerebro y allí es donde se procesa y se entiende.
Los experimentos pueden ser bastante variados y los estímulos visuales aparecen en diferentes distancias, en diferentes situaciones para diferentes colores, diferentes formas, diferentes movimientos.
De alguna manera, lo que el sujeto tiene frente a él es la vida real. Cuando el sujeto está viendo diferentes estímulos, en todos los elementos ópticos que tenemos aquí, medimos parámetros como el tamaño de las pupilas del ojo, la posición entre ellos. Esto se llama convergencia porque cuando estás mirando algo cercano las pupilas se acercan, cuando miras a la distancia se separan un poco, dónde está realmente mirando, midiendo la posición de enfoque Medimos las aberraciones, los parámetros ópticos Y medimos todo esto usando una luz infrarroja de 1050 nm que haces no ver.
El año 2015 fue declarado como el Año Internacional de la Luz, un gesto que intenta mostrar la importancia de la luz para la ciencia, la vida y las personas. Esta iniciativa cuenta con la participación de toda la comunidad científica. También cuenta con el apoyo de organizaciones con amplia experiencia en el campo de la investigación, centros de alta tecnología y algunos de los científicos más brillantes de nuestro tiempo. Como hemos visto, la luz es bastante sorprendente y encierra aspectos increíbles. Hemos pasado mucho tiempo tratando de comprender y controlar los secretos de la luz. Y la verdad es que, en parte, lo hemos logrado. Gracias a lo que ya sabemos de la luz, podemos comunicarnos a largas distancias, detectar cáncer o construir cosas nunca antes posibles. Pero probablemente lo más importante es que gracias a la luz somos lo que somos.
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