Fundamentos de Ondas Electromagnéticas y Percepción Visual
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Relaciones Fundamentales en Ondas
La relación entre frecuencia (f) y periodo (T) se define como:
- T = 1/f
- f = 1/T
Ejemplo:
- Si T = 2 s, entonces f = 1/2 = 0.5 Hz.
- La velocidad angular (w) se calcula como w = 2πf, lo que resulta en w ≈ 3.14 rad/s.
Propiedades de la Luz y Ondas Electromagnéticas
La velocidad de la luz en el vacío (c) es una constante fundamental:
- c = 299,792,458 m/s.
- Una unidad astronómica de distancia es el año luz: D = 9.46 × 1015 m.
Conversión de Unidades Angulares
Para convertir radianes a grados y viceversa:
- radianes × 180 / π = grados (aproximadamente 57.296° por radián).
- grados × π / 180 = radianes.
Armónicos y Frecuencia
La frecuencia del segundo armónico (f2) se relaciona con la frecuencia fundamental (f0) de la siguiente manera:
- f2 = 2 · f0
Naturaleza de las Ondas Electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas son perturbaciones del campo eléctrico y magnético que se propagan en el vacío. Son el resultado de la electricidad en movimiento armónico simple.
- Velocidad de la luz en el vacío: c ≈ 3 × 108 m/s.
- La relación entre velocidad (c), longitud de onda (λ) y frecuencia (v) es: c = λ × v.
- También se expresa como: c/n = λ × v, donde n es el índice de refracción.
Relación General de Ondas
La relación fundamental entre velocidad (v), longitud de onda (λ) y frecuencia (f) para cualquier tipo de onda es:
- v = λ × f
- De esto se deriva: λ = v/f.
Comparación: Visión Humana y Cámara Fotográfica
La visión humana comparte principios con una cámara fotográfica:
- Córnea y Cristalino: Actúan como lentes que refractan la luz para enfocar la imagen en la retina.
- Iris: Similar al diafragma de una cámara, regula la cantidad de luz que entra.
- Esclerótica: La capa externa protectora del ojo.
- Humores (Acuoso y Vítreo): Contribuyen a la focalización de las imágenes.
- Músculos Ciliares: Controlan la curvatura del cristalino para ajustar el enfoque.
- Nervio Óptico: Transmite la información visual procesada al cerebro.
- Retina: Convierte la luz en impulsos eléctricos.
- Fóvea: Una región de la retina con alta concentración de receptores, crucial para la visión detallada y la memoria visual.
Movimiento Armónico Simple (MAS)
Características del Movimiento Armónico Simple:
- Todos los movimientos armónicos simples tienen la misma forma matemática.
- Cada oscilador posee una frecuencia característica, llamada frecuencia de oscilación.
- La energía de un oscilador es proporcional al cuadrado de la amplitud.
- El periodo de oscilación no depende de la amplitud.
Frecuencia de Muestreo
La frecuencia de muestreo (Fs) se define como:
- Fs = 1/T, donde T es el periodo de muestreo.
Campo Eléctrico
El campo eléctrico es una perturbación creada por cada carga eléctrica en el espacio, responsable de las fuerzas eléctricas.
Comparativa Detallada: Bastones y Conos en la Retina
| BASTONES | CONOS |
| Funcionan con bajas luces (Visión Escotópica). | Funcionan con luces medias y altas (Visión Fotópica). |
| Muy sensibles a la luz; puede bastar un solo fotón. | Entre 100 y 1,000 veces menos sensibles a la luz que los bastones. |
| Un solo tipo de fotorreceptor (rodopsina). | Tres tipos de fotorreceptores (L, M, S). |
| Ciegos al color. | Diferencian color entre 380 y 750 nm (una octava). |
| Aproximadamente 120 millones en cada retina. | Unos 6 millones en cada retina. |
| La pérdida genera ceguera nocturna. | Distintos tipos de ceguera al color (el más típico es el cruce Rojo-Verde). |
| Pico de sensibilidad en el azul verdoso. | Pico de sensibilidad (los tres tipos de conos juntos) en el amarillo verdoso. |
| Baja resolución espacial. | Muy alta resolución espacial (zonal). |
| Lenta respuesta a los cambios de estímulo (inercia). | Respuesta rápida a los cambios de luz. |
| Ausentes en la fóvea. | Se concentran en la fóvea y, en menor medida, en la mácula. |