L'òptica és la ciència que estudia les lleis i propietats de la llum, la seva refracció i absorció i els mitjans de l'ull en aquesta relació. També pot assenyalar-se com la pràctica professional que consisteix a preparar receptes per a lents oftàlmics, dispensar ulleres, fer i col·locar lents de contacte. Es refereix, a més, a l'aparell compost de lents i miralls, que serveix per veure estampes i dibuixos engrandits. També pot definir-se com punt de vista a l'considerar un assumpte o una altra cosa. Conèixer les lleis de l'òptica ens permet comprendre com es formen les imatges.
Què és Òptica
Taula de Continguts
És la ciència que pertany a la física que estudia les lleis, comportament, composició i expressions de la llum. Aquesta paraula ve de el llatí, que significa "relatiu a la visió". En general, s'estudia la llum visible, les radiacions infraroges i ultraviolada, ja que és un tipus de radiació electromagnètica.
A causa de que estudia la llum, la seva captació, interpretació i els seus diferents fenòmens, d'aquesta ciència es valen moltes altres. Gràcies a ella, es van poder desenvolupar dispositius com lents, que van servir per a la invenció d'aparells amb finalitats científiques com microscopis, telescopis, sistemes de fibra òptica, miralls, afavorint així als camps de la medicina, enginyeria, astronomia, biologia i la fotografia.
També quan es parla sobre què és l'òptica, el terme es refereix a la pràctica professional sobre aplicació de la correcció en la visió humana, la qual inclou a l'oftalmologia i la optometria, perquè, després de diferents estudis a la visió humana, puguin oferir la millora de la mateixa a través d'uns dispositius òptics transmissors denominats lents, i així les mancances en la forma de percebre la llum en els ulls, sigui complementada i millorada amb els ajustos necessaris.
La òptica involucra a la fotografia, ja que la càmera fotogràfica és un dispositiu que registra i processa la llum a través d'un complex sistema d'elements que treballa com l'ull humà, òrgan encarregat de percebre la llum i el color, per finalment interpretar-lo en el cervell. Les càmeres produirien així, el que en el cervell humà es plasmaria cada vegada que es veu alguna cosa a través dels ulls.
El terme, usualment també és referit a un punt de vista o opinió sobre algun aspecte o situació. Se li denomina "òptica", perquè aquest punt de vista serà d'acord a la "visió" o amb el "ull que li miri".
L'òptica i la visió humana
L'òptica, l'objecte d'estudi és la llum, està relacionada a la visió humana. L'ull és l'òrgan fotoreceptor perfecte, doncs la seva complexitat permet que la llum passi a través d'ells, ajustant la captura de la mateixa i donant forma, color, matisos, profunditat i textures als objectes, llocs o persones que es troben davant de ell.
Aquest complex sistema no només està conformat per l'ull, ja que també involucra el cervell, que és l'encarregat de processar les imatges captades per aquest òrgan visual.
L'ull està principalment compost per:
- La còrnia:
És la part que està en contacte amb l'exterior i la seva composició transparent recobreix el cristal·lí i l'iris.
- Iris:
És un múscul dilatador que augmenta i disminueix la mida de la pupil·la. S'hi defineix el color dels ulls.
- pupil·la:
És l'orifici que hi ha al centre de l'iris que regula el pas de la llum.
- cristal·lí:
Es troba darrere de l'iris i és el "lent" i realitza els enfocaments de la visió. La seva curvatura i gruix variaran mentre realitza aquests enfocaments d'acord a la distància del que estigui observant.
- Humor aquós:
És un líquid que es troba entre el cristal·lí i la còrnia, alimentant a ambdues parts, permetent que la pressió ocular sigui constant.
- escleròtica:
És el que recobreix i protegeix el globus ocular, que li atorga el seu color blanc. La part anterior està unida a la còrnia, i la posterior a l'nervi òptic.
- conjuntiva:
És una membrana que recobreix a l'escleròtica, permetent la desinfecció i lubricació de l'ull.
- coroide:
És la part on es troben els vasos sanguinis i el teixit connectiu, la qual cosa manté oxigenat, nodrit i amb una temperatura constant a l'ull.
- Humor vitri:
És un líquid de consistència gelatinosa que està present en tot el globus ocular, donant-li fermesa, per esmorteir impactes, fixar la retina i mantenir la pressió intraocular.
- retina:
És l'estructura més important, ja que és l'òrgan receptor de la visió en si. En ella es troba la presència de bastons o bastonets (cèl·lula foto receptora sensible a la llum i no percep colors) i cons (cèl·lules foto receptores encarregades de percebre el color).
- Nervi òptic:
És un dels dotze parells cranials, i és un conjunt de fibres que transmet a l'quiasma òptic cerebral (on s'entrecreuen les fibres d'ambdós ulls), on la informació visual captada és enviada a el cervell en forma de senyals elèctrics.
L'òptica de la fotografia
En el camp de la fotografia és una de les àrees que s'ha vist beneficiada pel que estudia l'òptica, ja que és el concepte bàsic i per excel·lència.
La càmera fotogràfica és un dispositiu que permet capturar imatges a través dels seus components presents en el cos de càmera. Aquesta invenció es va donar lloc emulant la visió orgànica (l'ull), aconseguint obtenir de forma permanent un moment únic i irrepetible.
En comparació amb l'ull, la càmera té elements símils i la seva funcionalitat és la mateixa. Per poder capturar una bona fotografia, s'han de conèixer alguns conceptes bàsics a tenir en compte:
- Velocitat d'obturació
És la rapidesa amb la qual la càmera fotogràfica deixa entrar la llum cap al seu sensor. Ho fa a través de l'obturador (disparador), en el qual es regularà el temps que el mateix romandrà obert. A aquest procés se li coneix com a exposició.
- Profunditat de camp
És el contrast entre aquelles àrees a fotografiar que es troben nítides respecte a les que no es troben ben enfocades. Aquí es fa servir el punt focal, que és aquell que tindrà el punt de nitidesa, podent tenir distància per davant i per darrere d'ell mateix, apareixent desenfocat.
- sensibilitat ISO
És un element important dins el triangle d'exposició (de què també formen part la velocitat d'obturació i l'obertura de l' diafragma). Aquest defineix la quantitat de llum que una càmera requereix per fer la fotografia.
- Balanç de blancs
Aquest procés és en el qual es contraresten els nivells de color a les fotos. S'aconsegueix a través d'l'ajust correcte dels tres colors bàsics en la llum (vermell, verd i blau).
Coneixent aquests aspectes, s'aconseguirà escollir més precisió un càmera fotogràfica d'acord amb la finalitat amb la que s'adquireixi. Les parts més importants de la mateixa són:
Què és l'òptica clàssica
És la que està conformada per l'òptica física i l'òptica geomètrica, on ambdues descriuen la llum com a fenòmens diferents, ja que una estableix que aquesta és ondulatòria, mentre que l'altra és un impuls que viatja en línia recta. Per comprendre què és l'òptica clàssica, cal conèixer dos models:
òptica geomètrica
L'òptica geomètrica explica que la llum té una velocitat constant i es propaga com raigs que viatgen en línia recta, els quals seran desviats a l'aconseguir-se amb una superfície o es reflectiran, per la qual cosa es regeix sota les lleis de la reflexió i refracció de la llum, sense prendre en compte altres fenòmens.
Aquest model permet obtenir les fórmules de miralls i lents a través de la geometria, i el estudi de fenòmens com el arc de sant Martí, els prismes i la propagació de la llum.
òptica física
En l'òptica física, la propagació de la llum és ondulatòria, que compleix les característiques d'una ona electromagnètica. D'això que prengui en compte fenòmens com la interferència, difracció, reflectivitat i transmitencia.
Aquest tipus d'òptica serveix per predir com serà el comportament d'un sistema òptic sense saber en quin mitjà les ones estan sent agitades. Són considerades ones electromagnètiques perquè també viatgen a la velocitat de les mateixes, de manera que així se li consideren en l'actualitat, a excepció de el model quàntic (la llum és partícula i és ona), amb el qual es complementaria el coneixement sobre què és l'òptica clàssica.
Elements de l'òptica
Hi ha diversos elements en aquest camp que s'han de conèixer per definir què és òptica. És a dir, els següents:
- ones electromagnètiques
Són aquelles ones que no requereixen de cap mitjà físic per a la seva propagació.
- freqüència
És la quantitat de vegades per segon que l'ona es repeteix. La freqüència d'aquestes ones determinarà un color, ja que cada un vibra a una diferent.
- Raigs i feixos de llum
Els raigs de llum provenen de l' model geomètric en el qual aquests vindrien sent la línia imaginària de l'recorregut dels mateixos. Els feixos de llum són el conjunt de raigs o partícules (mètode quàntic) d'un mateix origen propagats sense dispersar-se.
- Longitud d'ona i color
És la distància que ha recorregut la llum a l'realitzar una vibració completa. D'acord a la longitud de l'ona, es mesuren els colors.
- l'espectre
És un concepte important dins dels elements de l'òptica, ja que és el conjunt de totes les freqüències vibratòries de les ones electromagnètiques, en aquest cas, de la llum.
- reflexió
Hi ha dos tipus: la imatge especular i la reflexió difusa. La primera descriu la brillantor en miralls, el reflex és simple i predictible, la qual cosa permet imatges reflectides aproximades a la realitat. La segona, es refereix a la que es genera sobre superfícies no brillants, el reflex només pot descriure estadísticament.
- dispersió
És quan diferents freqüències de llum tenen velocitats diferents, ja que la llum és la combinació de tots els colors (freqüències). Un exemple en la naturalesa és el arc de sant Martí.
Què són il·lusions òptiques
És la percepció errònia sobre les característiques d'un objecte, conjunt, persona o qualsevol imatge que s'estigui veient, és a dir, que disten de la realitat objectiva. Per conèixer què són il·lusions òptiques, cal tenir en compte que en aquest procés, els factors psicològics i fisiològics prenen un paper important.
El psicològic, perquè en aquests casos el cervell interpreta de manera equivocada la informació visual que és captada, i fisiològic, perquè dependrà de si l'objecte està sent visualitzat de manera intensa, la qual cosa afecta els receptors de la retina.
Què és la fibra òptica
És un fil súper fi transparent, de plàstic o vidre, per on s'envien polsos de llum. És un mitjà de transmissió utilitzat generalment en xarxes de dades. El seu gruix és semblant a el d'un cabell humà. Aquests impulsos de llum transmeten grans quantitats d'informació, senyal de televisió, Internet, comunicació telefònica, etcètera.
Característiques de la fibra òptica
- Per al seu ús no és necessària l'electricitat.
- Està compost per un nucli, mantell, tensors, recobriment i jaqueta.
- El seu nucli és plàstic o de germani i òxid de silici.
- En el seu nucli es presenta una major refracció que en la seva coberta.
- És utilitzada en l'àrea de telecomunicacions.
- La seva velocitat de transmissió supera les dels cables corrents.
- Són immunes a les interferències electromagnètiques.
- S'utilitzen amb LAN per poder transmetre a llarg abast.
- El seu gruix és de 0.1 mil·límetres de gruix i transparent.
- Es compon d'una font de llum (LED o làser); un mitjà transmissor (fibra òptica); i el detector de llum (fotodíode).
Aplicacions de la fibra òptica
Les fibres òptiques poden usar-se com filferros convencionals, tant en ambients de sistemes de processament de dades en ambients autònoms. Per exemple, en els avions, en xarxes geogràfiques o els sistemes d'extenses línies urbanes sostinguts per companyies telefòniques.
