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• Diana Carolina Monzon Cardenas

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ÍNDICE 1.

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................... 2

2.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................ 3

3.

OBJETIVOS .............................................................................................................................. 3

4.

HIPÓTESIS ............................................................................................................................... 3

5.

ANTECEDENTES .................................................................................................................... 3 5.1.

6.

EVOLUCIÓN DEL OJO HUMANO .............................................................................. 4

5.1.1.

Primer paso ................................................................................................................ 4

5.1.2.

Segundo paso ............................................................................................................. 4

5.1.3.

Tercer paso................................................................................................................. 4

5.1.4.

Cuarto paso y más importante ................................................................................. 4

FUNDAMENTO TEÓRICO .................................................................................................... 6 6.1.

OJO HUMANO ................................................................................................................. 6

6.1.1.

DEFINICION ............................................................................................................ 6

6.1.2.

ANATOMIA DEL OJO ............................................................................................ 9

6.1.3. INTERPRETACION DE POR QUE EL OJO DIFERENCIA VARIOS COLORES ............................................................................................................................... 10 6.1.4.

ANOMALIAS DE LA VISION .............................................................................. 12

6.1.5.

DEFECTOS DE LA VISIÓN ................................................................................. 12

6.2.

HOLOGRAFÍA ............................................................................................................... 16

6.2.1.

BASES DE LA HOLOGRAFÍA ............................................................................ 16

6.2.2.

TIPOS DE HOLOGRAMAS.................................................................................. 16

6.2.3.

APLICACIONES DE LA HOLOGRAFÍA .......................................................... 18

7.

METODOLOGÍA ................................................................................................................... 19

8.

RESULTADOS ........................................................................................................................ 19

9.

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 20

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1. INTRODUCCIÓN Este presente trabajo está realizado para la informar la importancia de estudio del ojo humano y como se aprovecha estos conocimientos para poder descubrir más sobre los fenómenos que pueden percibir los ojos del ser humano, como más ayuda a entender el comportamiento de los ojos dentro de la física. El estudio del ojo humano es importante para la física ya que nos ayuda a entender mejor que es lo que realmente pasa de una manera científica. En el primer capítulo hablaremos sobre las definiciones del ojo humano y su anatomía (su forma, aspecto), propiedades del ojo humano En el segundo capítulo hablaremos sobre las propiedades que tiene el ojo huma, como saber por qué podemos ver diferentes colores, las anomalías que tiene el ojo humano, cuales son los defectos de la visión, y por qué ocurren todas estas facetas del ojo human En el último capítulo se dará las conclusiones, la respuesta a nuestra hipótesis

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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3. OBJETIVOS 3.1.

OBJETIVO GENERAL

3.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

4. HIPÓTESIS 4.1. 4.2.

HIPÓTESIS GENERAL HIPÓTESIS ESPECÍFICAS

5. ANTECEDENTES Los primeros seres que poseyeran la facultad de ver tuvieron que evolucionar muy rápido. En un mundo oscuro en el que se encontraba alimento “a tientas” o, simplemente, esperando quietos a que éste llegara, un ser que pudiera ver y además pudiera moverse (con un flagelo, por ejemplo) tendría una ventaja enorme sobre sus competidores. ● ¿CUÁL ES EL PRIMER OJO DE LA HISTORIA NATURAL? No lo sabemos con demasiada seguridad, pero los estudios apuntan a algún ser marino de una antigüedad de unos 1.000 millones de años. Los fósiles más antiguos son de una especie de trilobites llamada Roduchia, cuyos ojos de 543 millones de años de antigüedad se asemejan mucho a los de los insectos modernos. Entre las especies hoy existentes tenemos a la euglena, un protista unicelular con el “ojo” más pequeño del mundo (0,0003 cm). En realidad hablar de ojo sería decir mucho, simplemente es una mancha pigmentada que funciona de modo binario: sólo capta la luz o su ausencia mediante un fotorreceptor de adenilato ciclasa. A partir de esta información regula su conducta: cuando hay luz realiza la fotosíntesis (es autótrofa) y cuando no se alimenta del entorno (es heterótrofa). Muchas células fotorreceptoras juntas forman lo que se denomina “ojo plano” propio de muchas especies de medusas. Un conjunto de células fotosensibles ya pueden captar formas en dos dimensiones como si formaran un panel publicitario lleno de bombillas. Si los fotorreceptores se hacen más sensibles y pueden captar la intensidad de la luz, podemos percibir el volumen. Sin embargo, hace falta un cerebro más evolucionado para interpretar bien esas señales.

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5.1.EVOLUCIÓN DEL OJO HUMANO Las estructuras del ojo son tan complejas y precisas que en su momento hasta el mismísimo Charles Darwin descartó la idea de que fueran fruto de la evolución, dicha suposición la llegó a calificar de extremadamente absurda. Unos siglos después la ciencia ha demostrado que efectivamente nuestros ojos son fruto de la evolución. Las estructuras del ojo son tan complejas y precisas que en su momento hasta el mismísimo Charles Darwin descartó la idea de que fueran fruto de la evolución, dicha suposición la llegó a calificar de extremadamente absurda. Unos siglos después la ciencia ha demostrado que efectivamente nuestros ojos son fruto de la evolución.

5.1.1. Primer paso La evolución del ojo humano se origina a partir de una simple mancha sensible a la luz compuesta de fotorreceptores. Unos mecanismos capaces de transformar la energía óptica de la luz que incide sobre ellos en energía eléctrica, este sorprendente proceso se conoce como transducción. En la naturaleza existe un género de algas unicelulares llamado Euglena que cuenta con este mecanismo para guiarse hacia su alimento. Es un ojo muy primitivo pero un primer paso en la historia del ojo humano.

5.1.2.

Segundo paso

El siguiente paso en la evolución lo podemos observar en los gusanos planos (turbelarios) cuyo ojo no es plano como una mancha sino que tiene forma de copa. Esto les permite detectar mejor la dirección de donde viene la luz. Así se pueden orientar mejor y eventualmente les ayuda a encontrar refugio a la sombra cuando vienen depredadores.

5.1.3. Tercer paso Para el siguiente paso se necesitaron cientos de años de evolución, ya que dicha copa fue ganando profundidad y al mismo tiempo se fue cerrando la entrada de luz, dando lugar al efecto estenopeico, con el que se consigue una mayor resolución y mejor enfoque.

5.1.4. Cuarto paso y más importante El paso definitivo en la evolución del ojo fue el desarrollo de la lente, es decir, una fina capa de células transparentes fue cubriendo el agujero probablemente para evitar infecciones. 4

Estas lentes son las que hoy en día operamos para corregir problemas como la miopía, la hipermetropía, el astigmatismo, la presbicia y la catarata. Posteriormente el globo ocular se llenó de líquido para mantener su forma, lo que mejoró la sensibilidad a la luz y la concentración de luz en un sólo punto, la retina. Con el paso del tiempo se fueron mejorando los mecanismos: enfoque de cerca y de lejos gracias a una lente flexible, control de la cantidad de luz que entra mediante el iris y su pupila, una parte frontal blanca y rígida que ayuda a mantener la estructura y glándulas lagrimales que generan una película que lubrica y protege el ojo. 5.2.DIVERSIDAD DE OJOS EN EL REINO ANIMAL Evidentemente no somos los únicos seres vivos con estas capacidades. Existe una amplia diversidad de ojos en el reino animal, cada uno con sus adaptaciones particulares, podemos ver un par de ejemplos curiosos: ✔ Los peces cuatro ojos: poseen unos ojos divididos en dos secciones, una que mira hacia arriba y otra que mira hacia bajo. Esto les permite avistar tanto a sus depredadores como a las presas por encima o por debajo del agua.

✔ Los gatos: debido a sus extraordinarios ojos son capaces de cazar de noche o en condiciones de poca luz. Esto es gracias a la capa reflectante que tiene su globo ocular. Dicha capa aumenta la cantidad de luz que detectan sus ojos y los dota de una visión nocturna envidiable.

✔ Ojo en copa: El caracol marino tiene lo que se denomina “ojo en copa”, que no es más que una superficie cóncava llena de foto receptores. El ojo se hace aquí tridimensional y puede percibir con precisión la dirección de donde proviene la luz. A lo largo de la evolución, la concavidad de este ojo se hizo más profunda y sus bordes fueron estrangulándola hasta llegar al siguiente hito evolutivo: “la cámara oscura”. El ojo del Nautilus deja pasar la luz por un diminuto orificio para proyectar la imagen invertida en una retina llena de foto receptores. Este ojo permite percibir todo tipo de imágenes, incluso esquemáticas o débilmente iluminadas.

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6. FUNDAMENTO TEÓRICO 6.1.

OJO HUMANO

Cuando las personas son encuestadas acerca de sus cinco sentidos (vista, oído, tacto, gusto y olfato) sistemáticamente informan que su vista es el modo de percepción que más valoran y que más temen perder. A pesar de ello, no se conoce bien la anatomía del ojo, cómo funciona la visión y los problemas de salud que pueden afectar el ojo. A continuación, encontrará una descripción y explicación básica de la estructura (anatomía) de los ojos y cómo funcionan (funcionamiento) para ayudarle a ver claramente e interactuar con el mundo. 6.1.1. DEFINICION El 50 % de la información que recibimos de nuestro entorno la recibimos a través de los ojos. La ingente información que recibimos en un simple vistazo a nuestro entorno se guarda durante un segundo en nuestra memoria y luego la desechamos casi toda. ¡No nos fijamos en casi nada! El ojo humano es un sistema óptico formado por un dioptrio esférico y una lente, que reciben, respectivamente, el nombre de córnea y cristalino, y que son capaces de formar una imagen de los objetos sobre la superficie interna del ojo, en una zona denominada retina, que es sensible a la luz.

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En la figura anterior se ven claramente las partes que forman el ojo. Tiene forma aproximadamente esférica y está rodeado por una membrana llamada esclerótica que por la parte anterior se hace transparente para formar la córnea. Tras la córnea hay un diafragma, el iris, que posee una abertura, la pupila, por la que pasa la luz hacia el interior del ojo. El iris es el que define el color de nuestros ojos y el que controla automáticamente el diámetro de la pupila para regular la intensidad luminosa que recibe el ojo. El cristalino está unido por ligamentos al músculo ciliar. De esta manera el ojo queda dividido en dos partes: la posterior que contiene humor vítreo y la anterior que contiene humor acuoso. El índice de refracción del cristalino es 1,437 y los del humor acuoso y humor vítreo son similares al del agua. El cristalino enfoca las imágenes sobre la envoltura interna del ojo, la retina. Esta envoltura contiene fibras nerviosas (prolongaciones del nervio óptico) que terminan en unas pequeñas estructuras denominadas conos y bastones muy sensibles a la luz. Existe un punto en la retina, llamado fóvea, alrededor del cual hay una zona que sólo tiene conos (para ver el color). Durante el día la fóvea es la parte más sensible de la retina y sobre ella se forma la imagen del objeto que miramos. Los millones de nervios que van al cerebro se combinan para formar un nervio óptico que sale de la retina por un punto que no contiene células receptoras. Es el llamado punto ciego. La córnea refracta los rayos luminosos y el cristalino actúa como ajuste para enfocar objetos situados a diferentes distancias. De esto se encargan los músculos ciliares que modifican la 7

curvatura de la lente y cambian su potencia. Para enfocar un objeto que está próximo, es decir, para que la imagen se forme en la retina, los músculos ciliares se contraen, y el grosor del cristalino aumenta, acortando la distancia focal imagen. Por el contrario, si el objeto está distante los músculos ciliares se relajan y la lente adelgaza. Este ajuste se denomina acomodación o adaptación. El ojo sano y normal ve los objetos situados en el infinito sin acomodación enfocados en la retina. Esto quiere decir que el foco está en la retina y el llamado punto remoto (Pr) está en el infinito. Se llama punto remoto la distancia máxima a la que puede estar situado un objeto para que una persona lo distinga claramente y punto próximo a la distancia mínima. Un ojo normal será el que tiene un punto próximo a una distancia "d" de 25 cm, (para un niño puede ser de 10 cm) y un punto remoto situado en el infinito. Si no cumple estos requisitos el ojo tiene algún defecto.

. El ojos es un sistema óptico que concentra y logra enfocar en la retina los rayos que salen divergentes de un objeto (de otro modo los rayos salientes de un punto no podrían recogerse sobre una pantalla para dar su imagen). Juega con la acomodación del ojo arrastrando el payaso de este applet. ¿Que le pasa al foco mientras varía la acomodación? Practica con esta aplicación . "Glisser l'object avec la souris" significa que puedes arrastrar el objeto con el ratón. En ella puedes ver que cuando el objeto se sitúa en cualquier punto entre el punto remoto y el punto próximo la imagen se forma en la retina del ojo normal. También puedes comparar y ver lo que ocurre cuando los ojos tienen algún defecto. 8

Si un objeto está situado en el punto próximo del ojo, se ve del mayor tamaño y bajo el mayor ángulo que es posible verlo a simple vista. 6.1.2. ANATOMIA DEL OJO En varios aspectos el ojo humano funciona de forma muy similar a una cámara digital: 1. Primero, la luz se enfoca en la córnea, la superficie transparente de la parte frontal del ojo, la cual actúa como el lente de una cámara. 2. El iris del ojo funciona como el diafragma de una cámara, controlando la cantidad de luz que llega a la parte de atrás del ojo, ajustando automáticamente el tamaño de la pupila (apertura). 3. El cristalino (lente) del ojo está ubicado directamente detrás de la pupila y enfoca la luz. A través de un proceso llamado acomodación, este lente (cristalino) ayuda a que el ojo se enfoque automáticamente en una distancia de cerca y que se acerque a los objetos, como el lente de autoenfoque de una cámara. 4. La luz que es enfocada en la córnea y el cristalino, y limitada por el iris y la pupila, llega a la retina (el revestimiento interior sensible a la luz de la parte posterior del ojo). La retina actúa como el sensor de imagen electrónico de una cámara digital y convierte las imágenes ópticas en señales electrónicas. Por último, el nervio óptico trasmite estas señales a la corteza visual, la parte del cerebro que controla el sentido de la vista.

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6.1.3. INTERPRETACION DE POR QUE EL OJO DIFERENCIA VARIOS COLORES El Ojo (globo ocular) es casi esférico y tiene un diámetro ligeramente superior a los 2 cm, está lleno de flujo gelatinoso, el humor vitreo, que lo mantiene rígido. La córnea transparente forma parte de la superficie externa del ojo y es la principal responsable de la formación de la imagen. El iris, detrás de la córnea es un diafragma ajustable que controla la intensidad luminosa y el cristalino que ajusta el enfoque fino cambiando de forma al achatarlo los ligamentos suspensores. La imagen se proyecta sobre la retina, zona sensible a la luz, que convierte las radiaciones electromagnéticas en señales eléctricas que se trasmiten al cerebro a través del nervio óptico.

El Ojo humano y sus partes En la retina para conseguir esta sensibilidad a la luz se encuentran unas células especializadas 10

en la conversión radiación electromagnética-señal electrica que son los bastones y los conos, estando estes últimos más concentrados en la zona central de la retina (fóvea) y su concentración disminuye hacia el exterior. En toda la retina existen más de 100 millones de bastones, que tienen un pigmento llamado rodopsina que hace que estas células sean sensibles a luz con poca intensidad pero sin diferenciar colores ni tonalidades, reciben este nombre por ser alargadas y recordar ligeramente a la forma de un bastón. Los Conos son otro tipo de células que hai en menor cantidad (unos 6 millones) pero que diferencian colores, ya que un tipo de conos es sensible (convierte luz en impulsos nerviosos)a las longitudes de onda de entre 400 y 500 nm (Azul violeta), otros son sensibles a las longitudes de de onda de entre 500 y 600 nm (verdes), existiendo otro tipo de conos sensibles a las radiaciones de entre 600 y 700 nm (rojo), sumando las tres sensibilidades alcanzamos un máximo de sensibilidad en el entorno de los 550 nm (amarillo verdoso). La visión humana es una visión tricromática, ya que parte de la visión separada de tres colores AZUL (Azul violeta u oscuro) VERDE y ROJO, y con estas tres percepciones se crean todos los colores. Esto que se ha comprobado en el siglo XX ya fue enunciado a principios del siglo XIX por Thomas Young como teoría clásica de la visión del color Además de eso también se explica que la visón se observa debido a que la retina tiene dos tipos distintos de células que detectan la luz y reaccionan frente a ella. Se trata de los conos y los bastones, unas células sensibles a la luz conocidas como foto receptores. Los bastones se activan en condiciones de baja luminosidad. Los conos, por su lado, se ven estimulados en entornos con mayor iluminación. La mayoría de personas tienen alrededor de 6 millones de conos y 110 millones de bastones. Los conos contienen pigmentos o moléculas que detectan el color. Los seres humanos tienen habitualmente tres tipos de pigmentos: rojo, verde y azul. Cada tipo de cono es sensible a longitudes de onda de luz visible distintas. Durante el día, la luz reflejada sobre un limón activa tanto los conos rojos como los verdes. Los conos envían una señal por el nervio óptico hasta el córtex visual en el cerebro, que procesa la cantidad de conos activados y la fuerza de la señal que envían. Tras procesar los impulsos nerviosos, vemos el color, que en este caso sería el amarillo. Sin embargo, en un entorno más oscuro, la luz que refleja el limón estimularía únicamente los bastones, por lo que no veríamos el color, sino únicamente tonalidades de gris. Nuestra experiencia visual anterior con los objetos también influye en la percepción del color. Es lo que se conoce como constancia perceptiva del color. Dicha constancia garantiza que la percepción del color de un objeto permanezca inalterable en distintas condiciones de iluminación. Si colocásemos el limón bajo una luz roja, probablemente seguiríamos percibiéndolo como amarillo.

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6.1.4. ANOMALIAS DE LA VISION Las anomalías en la visión del color pueden darse cuando uno o más tipos de conos no funcionan como deberían. Puede ser que los conos sean inexistentes, que no funcionen o que detecten un color distinto al normal. El daltonismo (confusión rojo-verde) es la anomalía más habitual. Investigadores estiman que hasta un 12 % de las mujeres tienen 4 tipos de conos distintos en vez de 3, lo que les permite poder percibir una cantidad de colores 100 veces superior a quienes solo tienen 3. En el mundo animal, algunos pájaros, insectos y peces también tienen 4 tipos de conos, lo que les permite ver la luz ultravioleta, de longitudes de onda imperceptibles para el ojo humano. Otros animales, como los perros, tienen menos tipos de conos, lo que hace que vean menos colores que los humanos. 6.1.5. DEFECTOS DE LA VISIÓN 1. Miopía. El ojo miope tiene un sistema óptico con un exceso de convergencia. El foco está delante de la retina cuando el ojo está relajado, sin efectuar acomodación, y al alcanzar la máxima acomodación está más cerca del cristalino que en el ojo normal. La persona miope no ve bien de lejos. Al estar el punto focal del ojo más cerca de la córnea que en un ojo normal, los objetos situados en el infinito forman la imagen delante de la retina y se ven borrosos. Empiezan a verse bien cuando están cerca (en el punto remoto). Del punto remoto al punto próximo realiza acomodación como el ojo normal. En consecuencia: El punto remoto y el punto próximo están más cerca que en el ojo normal.

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Para corregir la miopía se necesitan lentes divergentes: divergen los rayos que llegan. El foco de las lentes divergentes empleadas para corregir la miopía debe estar en el punto remoto para que los rayos que salen de ellas se enfoquen en la retina.

2. Hipermetropía Es un defecto de convergencia del sistema óptico del ojo. El foco imagen del ojo está detrás de la retina cuando el ojo está en actitud de descanso sin empezar la acomodación. El foco está fuera del globo ocular. El ojo miope cuando está en reposo (sin iniciar la acomodación), tiene la lente del cristalino muy poco convergente.

Para ver los objetos situados en el infinito tiene que realizar acomodación. Ve bien a lo lejos, pero para hacerlo ya gasta recorrido de acomodación.

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Tiene el punto próximo más lejos que el ojo normal (más de 25 cm) porque "gasta antes" el recorrido de acomodación que es capaz de hacer. El punto remoto es virtual y está detrás del ojo. La hipermetropía se corrige con lentes convergentes. En algunos casos se corrige al crecer la persona y agrandarse el globo ocular.

3. Presbicia Vista cansada.

Con el paso de los años se reduce la capacidad de adaptación del cristalino (pierde flexibilidad) y aumenta la distancia a la que se encuentra el punto próximo. Este defecto se llama presbicia y se corrige con lentes convergentes.

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4. Astigmatismo

Si el ojo tiene una córnea deformada (como si la córnea fuese esférica con una superficie cilíndrica superpuesta) los objetos puntuales dan como imágenes líneas cortas. Este defecto se llama astigmatismo y para corregirlo es necesario una lente cilíndrica compensadora.

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6.2.

HOLOGRAFÍA

La holografía es una técnica avanzada de fotografía, que consiste en crear imágenes tridimensionales. Para esto se utiliza un rayo láser, que graba microscópicamente una película fotosensible. Ésta, al recibir la luz desde la perspectiva adecuada, proyecta una imagen en tres dimensiones. La holografía fue inventada en el año 1947 por el físico húngaro Dennis Gabor, que recibió por esto el Premio Nobel de Física en 1971. Recibió la patente GB685286 por su invención. Sin embargo, se perfeccionó años más tarde con el desarrollo del láser, pues los hologramas de Gabor eran muy primitivos a causa de las fuentes de luz tan pobres que se utilizaban en sus tiempos. Originalmente, Gabor sólo quería encontrar una manera para mejorar la resolución y definición de las imágenes del microscopio electrónico. Llamó a este proceso holografía, del griego holos, "completo", ya que los hologramas mostraban un objeto completamente y no sólo una perspectiva. Los primeros hologramas que verdaderamente representaban un objeto tridimensional bien definido fueron hechos por Emmett Leith y Juris Upatnieks, en Estados Unidos en 1963, y por Yuri Denisyuk en la Unión Soviética. Uno de los avances más prometedores hechos recientemente ha sido su uso para los reproductores de DVD y otras aplicaciones. También se utiliza actualmente en tarjetas de crédito, billetes y discos compactos, además de su uso como símbolo de originalidad y seguridad.

6.2.1. BASES DE LA HOLOGRAFÍA El método inventado por Leith y Upatnieks para hacer los hologramas consiste primeramente en la iluminación con el haz luminoso de un láser, del objeto cuya imagen se quiere registrar. Se coloca después una placa fotográfica en una posición tal que a ella llegue la luz tanto directa del láser, o reflejada en espejos planos, como la que se refleja en el objeto cuya imagen se desea registrar (Figura 1a). Al haz directo que no proviene del objeto se le llama haz de referencia y al otro se le llama haz del objeto. Estos dos haces luminosos interfieren al coincidir sobre la placa fotográfica. La imagen que se obtiene después de revelar la placa es un patrón de franjas de interferencia. Esta es una complicada red de líneas similares a las de una rejilla de difracción, pero bastante más complejas pues no son rectas, sino muy curvas e irregulares. Para construir la imagen se espera que este revelado el holograma y se coloca frente al haz directo del láser, en la posición original donde se colocó para exponerlo, como se ilustra en la figura 1(b). La luz que llega al holograma es entonces difractada por las franjas impresas en el holograma, generando tres haces luminosos. Uno de los haces es el que pasa directamente sin difractarse, el cual sigue en la dirección del haz iluminador y no forma ninguna imagen. El segundo haz es difractado y es el que forma una imagen virtual del objeto en la misma posición donde estaba al tomar el holograma. El tercer haz también es difractado, pero en la dirección opuesta al haz anterior con respecto al haz directo. Este haz forma una imagen real del objeto. Estos tres haces son los que se mezclaban en los hologramas de Gabor.

6.2.2. TIPOS DE HOLOGRAMAS La holografía gracias a la cantidad de aplicaciones que se le han encontrado ha podido progresar de manera impresionante. Los hologramas se pueden ahora hacer de muy diferentes maneras, pero todos con el mismo principio básico. Podemos encontrar diferentes tipos de hologramas como:

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Hologramas de Fresnel: Éstos son los hologramas más simples, reales e impresionantes, pero sólo pueden ser observados con la luz de un láser. Hologramas de reflexión: Estos fueron inventados por Y. N. Denisyuk en la Unión Soviética, se diferencian de los de Fresnel en que el haz de referencia, a la hora de tomar el holograma, llega por detrás y no por el frente, como se muestra en la figura 5. Este tipo de hologramas tienen una gran ventaja ya que puede ser observada con una lámpara de tungsteno común y corriente. En cambio en la toma del holograma se necesita gran mucha estabilidad y no pueden haber vibraciones, mucho mayor que con los hologramas de Fresnel. Este tipo de holograma tiene mucho en común con el método de fotografía a color por medio de capas de interferencia, inventado en Francia en 1891 por Gabriel Lippmann, y por el cual obtuvo el premio Nobel en 1908. Hologramas de plano imagen: Este es aquel en el que el objeto se coloca sobre el plano del holograma. Naturalmente el objeto no puede colocarse físicamente ya que esto no puede ser posible, la imagen real del objeto, la cual se encuentra formada por una lente o cualquier otro holograma, es la que se coloca en el plano fotográfico. Al igual que los hologramas de reflexión, se pueden observar con una fuente luminosa ordinaria, aunque sí es necesario un láser para su exposición. Hologramas de arco iris: Estos hologramas fueron inventados por Stephen Benton, de la Polaroid Corporation, en 1969. Con estos no solamente se reproduce la imagen del objeto deseado, sino que además se reproduce la imagen real de una rendija horizontal sobre los ojos del observador. A través de esta imagen de la rendija que aparece flotando en el aire se observa el objeto holografiado, como se muestra en la figura 6. Naturalmente, esta rendija hace que se pierda la tridimensionalidad de la imagen si los ojos se colocan sobre una línea vertical, es decir, si el observador está acostado. Como segunda condición el haz de referencia debe estar colocado abajo del objeto. Esto nos permite que la imagen se pueda observar iluminando el holograma con la luz blanca de una lámpara incandescente común. Durante la reconstrucción se forma una multitud de rendijas frente a los ojos del observador, todas ellas horizontales y paralelas entre sí, pero de diferentes colores, cada color a diferente altura. El color de la imagen observada depende de la altura a que coloque los ojos el observador. A esto se debe el nombre de holograma de arco iris. Hologramas de color: Esto se obtienen mediante la utilización de varios láseres de diferentes colores tanto durante la exposición como la observación. Tiene como desventaja que las técnicas usadas para llevar a cabo estos hologramas son complicadas y caras y además la fidelidad de los colores no es muy alta. Hologramas prensados: Estos hologramas son generalmente de plano imagen o de arco iris, a fin de hacerlos observables con luz blanca ordinaria. Sin embargo, el proceso para obtenerlos es diferente. En lugar de registrarlos sobre una placa fotográfica, se usa una capa de una resina fotosensible, llamada Fotoresist, depositada sobre una placa de vidrio. Con la exposición a la luz, la placa fotográfica se ennegrece. En cambio, la capa de Fotoresist se adelgaza en esos puntos. Este adelgazamiento, sin embargo, es suficiente para difractar la luz y poder producir la imagen. La figura 7 muestra un holograma prensado. El siguiente paso es recubrir el holograma de Fotoresist, mediante un proceso químico o por evaporación, de un metal, generalmente níquel. A continuación se separa el holograma, para que quede solamente la película metálica, con el holograma grabado en ella. El paso final es mediante un prensado con calor: imprimir este holograma grabado en la superficie del metal, sobre una película de plástico transparente. Este plástico es el holograma final. 17

Este proceso tiene la enorme ventaja de ser adecuado para producción de hologramas en muy grandes cantidades, pues una sola película metálica es suficiente para prensar miles de hologramas. Este tipo de hologramas es muy caro si se hace en pequeñas cantidades, pero es sumamente barato en grandes producciones. Hologramas de computadora: Las franjas de interferencia que se obtienen con cualquier objeto imaginario o real se pueden calcular mediante una computadora. Luego se pueden mostrar en una pantalla y fotografiar dichas franjas lo que sería un holograma sintético. Tiene la gran desventaja de que no es fácil representar objetos muy complicados con detalle, y la ventaja es que se puede representar cualquier objeto imaginario. Esta técnica se usa mucho para generar frentes de onda de una forma cualquiera, con alta precisión. Esto es muy útil en interferometría.

6.2.3. APLICACIONES DE LA HOLOGRAFÍA Los hologramas tienen una gran variedad de usos y aplicaciones, se utilizan para la realización de empaques y promocionales, pero también son empleados en la protección y autentificación de documentos y productos entre sus usos más comunes podemos citar La holografía de exhibición: es la aplicación más frecuente y popular de la holografía, se utiliza en exhibiciones de piezas arqueológicas o de mucho valor en museos, así se puede lograr una imagen muy real que solo un experto podría distinguir la diferencia, por ejemplo, la exhibición que hizo una famosa joyería de la Quinta Avenida de Nueva York, donde por medio de un holograma sobre el vidrio de un escaparate se proyectaba hacia la calle la imagen tridimensional de una mano femenina, mostrando un collar de esmeraldas. La imagen era tan real que provocó la admiración de muchísimas personas, e incluso temor en algunas. Se dice que una anciana, al ver la imagen, se atemorizó tanto que comenzó a tratar de golpear la mano con su bastón, pero al no lograrlo, corrió despavorida.

En el campo de la medicina se ha estudiado la generación de imágenes médicas tridimensionales que no pueden ser observadas de otra manera. Ejemplo, el trabajo desarrollado en Japón por el doctor Jumpei Tsujiuchi donde el primer paso fue obtener una serie de imágenes de rayos X de una cabeza de una persona viva. Estas imágenes estaban tomadas desde muchas direcciones, al igual que se hace al tomar una tomografía. El resultado fue un holograma que al ser iluminado con una lámpara ordinaria producía una imagen tridimensional del interior del cráneo. Esta imagen cubre 360 grados, pues el holograma tiene forma cilíndrica. El observador podía moverse alrededor del holograma para observar cualquier detalle que desee. La imagen es realmente impresionante si se considera que se está viendo el interior del cráneo de una persona viva, lamentablemente, por el momento es tan alto el costo, sobre todo por el equipo que se requiere, que no se ha podido comercializar y hacer popular. Esto permite determinar las deformaciones de cualquier objeto con una gran exactitud, aunque los cambios sean tan pequeños como la longitud de onda de la luz, Ejemplos 1. Deformaciones muy pequeñas en objetos sujetos a tensiones o presiones. Mediante holografía interferométrica ha sido posible determinar y medir las deformaciones de objetos sujetos a tensiones o presiones. Por ejemplo, las deformaciones de una máquina, de un gran espejo de telescopio o de cualquier otro aparato se pueden evaluar con la holografía. 2. Deformaciones muy pequeñas en objetos sujetos a calentamiento. De manera idéntica a las deformaciones producidas mecánicamente, se pueden evaluar las deformaciones producidas por pequeños calentamientos. Ejemplo de esto es el examen de posibles zonas calientes en circuitos impresos en operación, en partes de maquinaria en operación, y muchos más. 18

3. Determinación de la forma de superficies ópticas de alta calidad. Como ya se ha comentado antes, la unión de la interferometría con el láser y las técnicas holográficas les da un nuevo vigor y poder a los métodos interferométricos para medir la calidad de superficies ópticas. La holografía también es útil para almacenar información. Esta se puede registrar como la dirección del rayo que sale del holograma, donde diferentes direcciones corresponderían a diferentes valores numéricos o lógicos. Esto es particularmente útil, ya que existen materiales holográficos que se pueden grabar y borrar a voluntad, de forma muy rápida y sencilla. Con el tiempo, cuando se resuelvan algunos problemas prácticos que no se ven ahora como muy complicados, será sin duda posible substituir las memorias magnéticas o las de estado sólido que se usan ahora en las computadoras, por memorias holográficas. La holografía como dispositivo de seguridad: Hacer un holograma no es un trabajo muy simple, pues requiere en primer lugar de conocimientos y en segundo lugar de un equipo que no todos poseen, como láseres y mesas estables. Esto hace que los hologramas sean difíciles de falsificar por lo que se utilizan en dispositivos de seguridad, ejemplo una tarjeta para controlar el acceso a ciertos lugares en los que no se desea permitir libremente la entrada a cualquier persona. La tarjeta puede ser tan sólo un holograma con la huella digital de la persona. Al solicitar la entrada al lugar con acceso controlado, se introduce la tarjeta en un aparato, sobre el que también se coloca el dedo pulgar. El aparato compara la huella digital del holograma con la de la persona. Si las huellas no son idénticas, la entrada es negada. De esta manera, aunque se extravíe la tarjeta, ninguna otra persona podría usarla.

7. METODOLOGÍA La monografía realizada es del tipo cualitativa y de compilación. Por lo que reunimos bastante información de distintas bibliografías y es compilativa porque no se realizó ningún tipo de estudio estadístico ni consideramos los datos para realizar el estudio. Buscamos que esta monografía contenga los aspectos necesarios para ser comprendida y entendida correctamente. Para realizar esta monografía, primero se decidieron los fenómenos ópticos de la naturaleza que abarcaríamos en el presente trabajo, de los cuales incluimos. Luego procedimos a separar los temas, fueron de libre elección en su mayoría. Luego de reunir toda la información necesaria, la juntamos y desarrollamos la monografía. Se tomó en cuenta el formato que nos proporcionó la docente para su correcta estructuración. Finalmente, la monografía se compartió para que todos pudiesen tener la información contenida del trabajo.

8. RESULTADOS

La holografía es simplemente un sistema de fotografía tridimensional, sin el uso de lentes para formar la imagen. Ésta es una de las técnicas ópticas que ya se veían teóricamente posibles antes de la invención del láser, pero que no se pudieron volver realidad antes de él. La utilización de las técnicas holográficas en sistemas de vídeo es un proceso bastante complejo que supone un reto a nivel tecnológico. Siguen apareciendo dispositivos en el mercado como pantallas planas, y para ellas se requiere una tarjeta de tratamiento gráfico que 19

puede resolver estos retos. Podría convertirse en el sistema que se utilizaría en una futura televisión tridimensional; sin embargo, no existen estándares ni grupos de trabajo sectoriales, algo que dificulta su avance y popularización. Hoy en día aún existen problemas para registrar escenas reales porque requieren unas condiciones lumínicas muy complejas, así como también es necesario disponer de dispositivos electrónicos que permitan captar franjas de interferencia con una resolución más elevada de la que podemos encontrar hoy en día. Otro de los problemas que se tendrán que solucionar en un futuro para poder implementar esta tecnología es el del ancho de banda tan grande que se tiene que utilizar para la transmisión de una señal de estas características.

9. BIBLIOGRAFÍA        

"Ingeniería Humana", John Lenizan, 1974, Madrid. El Cuerpo Humano, Karten Editora, 1974, Buenos Aires. Enciclopedia Espasa Calpe, Espasa, 2001, Madrid. Wikipedia, www.wikipedia.org Enciclopedia Multimedia Encarta 2005, Microsoft. El cuerpo Humano, Sintesoft. Holography. En línea. Disponible en : http://en.wikipedia.org Consultado: 9/10/2013 Sears, Francis W; Mark W Zemansky, Hugh D. Young y Roger A. Freedman. Física Universitaria. Volumen II. Parte II. Editorial ¨Félix Varela¨. La Habana, 2008.

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