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La luz dentro del espectro electromagnético
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Los vecinos de la luz visible
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La energía de la luz
E=h*c/? o equivalentemente E=h*?
Siendo h la cte. de Planck h=6.523*10-34 Js
Siendo c la velocidad de la luz c=(2.998 x 108 m s- 1)
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La luz visible
El lumen (lm) es el equivalente fotométrico al vatio, ponderado para corresponder con la respuesta del ojo de un “observador standard”. 1 watt at 555 nm = 683.0 lumens
El ojo humano es capaz de detectar un flujo de aprox.10 fotones a una ?= 555 nm; esto se corresponde con una fuente radiante de 3.58 x 10-18 W (or J s-1). Analogamente puede detectar un flujo mínimo de 214 fotones/s a 450
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Comportamiento luz: reflexión.
Reflexión:El ángulo entre el rayo
incidente y la normal es igual al que
forman el rayo reflejado y la normal.
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Comportamiento de la luz: transmisión.
La absorción de la luz por un filtro de cristal depende de su longitud de onda y del espesor del filtro. La ley de Lambert-Beer (o de Bouger) establece: log10(?1) / d1 = log10(?2) / d2
Donde ? i es la transmitancia interna y da idea de la fracción de luz incidente que es transmitida al exterior: ?i =T / Pd
T: Transmisión externa Pd Factor de reflexión
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Comportamiento de la luz: refracción
Es la distorsión que sufre la luz cuando atraviesa dos medios de distintos materiales. Sufre un cambio en velocidad y en dirección (este último más apreciable).
Sigue la ley de Snell y depende de dos factores, el ángulo de incidencia del rayo y el índice de refracción del material.
n sin(?)= n’sin(?’)
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Comportamiento de la luz: difracción
Es un fenómeno que también depende de la longitud de onda y se caracteriza por una desviación cuando la luz pasa junto al borde de una apertura estrecha. ?=?/D
Este efecto es despreciable en la mayor parte de sistemas ópticos. Es un efecto que puede usarse para dividir un rayo compuesto en sus longitudes de onda.
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Comportamiento de la luz: interferencia
Cuando dos ondas de luz se sobreponen en fase sus efectos se suman, cuando lo hacen en contrafase se contraponen.
Los filtros de interferencias usan este efecto para filtrar selectivamente ondas por su longitud
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Manipulación de la luz
Difusión
Colimación
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Perdidas por reflexión (ley de Fresnel)
Cuando la luz incide perpendicularmente sobre una superficie que separa dos medios distintos se produce una perdida por reflexión.
2 Filtros separados por aire transmiten un 8% menos que si estuvieran unidos por “cemento óptico” o incluso agua.
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Manipulación de la luz: espejos
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La ley de la inversa del cuadrado
Define la relación entre la irradiancia desde una fuente de luz y la distancia a esa fuente. Establece que la intensidad por unidad de área es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia :
E = I / d2 o también E1 d12 = E2 d22
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Ley del coseno de Lambert
La irradiancia o iluminancia que cae en una superficie varía con el coseno del ángulo incidente.
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Formas de representación
Las coordenadas polares son la mejor manera de representar la respuesta de un detector respecto al ángulo de la luz incidente Aquí se muestran 3 curvas
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Otras representaciones
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Iluminación
Imprescindible para la correcta toma de imágenes
FUENTE
Incandescencia
Fluorescente
Láser
LED
VENTAJAS
Económica
Alta potencia
Económica
Duración
Coherente
Alta potencia
Flexible
Instantaneidad
INCOVENIENTES
Baja duración
Calor
Frecuencia de red
Baja potencia
Cara
Seguridad
Baja potencia
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Métodos de iluminación
Difusa
Estructurada
Posterior
Direccional
Otros métodos:
Polarizada
Estroboscópica
En anillo
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Formación de la imagen
Objeto
(3-D)
Detector
(2-D)
A
B
.
.
Luz incidente
Luz reflejada
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Formación de la imagen
Objeto
(3-D)
Detector
(2-D)
A
A’
B
B’
pinhole
.
.
.
.
Luz incidente
Luz reflejada
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Formación de la imagen
Modelo pinhole
Uso de lentes
Objeto
Detector
A
A’
B
B’
pinhole
A
A’
B
B’
lente(s)
Centro óptico
df
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Formación de la imagen
Focal Velocidad Resolución Respuesta
Ojo 17 mm 15 fps 337.000 350-780 nm
Cámara 16 mm 25/30 fps 420.000 350-1100 nm
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Percepción de la luminancia por el ojo.
El ojo humano no responde uniformemente a todas las longitudes de onda (color).
La respuesta del ojo es más bien logarítmica antes que lineal.
Percibe las diferencias relativas de luminancia igualmente bien.
Puede resolver diferencias relativas del 2% (depende de ciertos factores).
Las cámaras CCD tienen un comportamiento lineal, que se puede modificar con una ley exponencial (corrección ? , típicamente 0.4).
Con esta práctica se mejora el contraste de las imágenes para ser observadas por personas.
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