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Seguridad

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cristianarielaguero

5/9/2023

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Seguridad

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MANUAL DE EDUCACIÓN

HIGIENE INDUSTRIAL–AMBIENTE DE TRABAJO II:
ILUMINACION Y COLOR

TECNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
Higiene Industrial – Ambiente De Trabajo II: Iluminación Y Color.

INDICE

 Programa de la materia
 Unidad 1: La luz
 Unidad 2: El ojo humano
 Unidad 3: Iluminación natural y artificial
 Unidad 4: El color
 Unidad 5: Fuentes luminosas
 Unidad 6: El color en la industria
 Unidad 7: Iluminación de seguridad
 Unidad 8: Código de colores
 Unidad 9: Efectos del color sobre las funciones
orgánicas y psicológicas
 Anexo

TECNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO
Higiene Industrial – Ambiente De Trabajo II: Iluminación Y Color.

ESCUELA SUPERIOR DE SEGURIDAD E HIGIENE INDUSTRIAL (A-706)

CARRERA: TECNICO SUPERIOR EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL
TRABAJO

CURSO: SEGUNDO AÑO CICLO LECTIVO: AÑO

ASIGNATURA: HIGIENE INDUSTRIAL–AMBIENTE DE TRABAJO II:
ILUMINACION Y COLOR.

NOMBRE DEL PROFESOR: LIC. JULIO ALBERTO PARODI

OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA

Al finalizar el curso Ud. logrará:

Conocer las técnicas adecuadas en materia de luminotecnia y
cromotecnia.
Adquirir los conocimientos básicos para el desarrollo de cálculos
de iluminación.
Desarrollar las aptitudes y aprehender los conocimientos
necesarios para la supervisión, el diseño de demarcación y la
señalización de áreas laborales en la materia cursada

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Higiene Industrial – Ambiente De Trabajo II: Iluminación Y Color.

NÚCLEOS TEMÁTICOS:

 UNIDAD 1: LA LUZ
1.1. Definición
1.2. Naturaleza y generación
1.3. Métodos de medición
1.4. Fenómenos de medición
1.5. Fenómenos de reflexión, refracción y transmisión de la luz
1.6. Radiación
1.7. Visión

 UNIDAD 2: EL OJO HUMANO
2.1. Descripción, captación de colores y luminosidad
2.2. Defectos estructurales
2.3. Defectos adquiridos por condiciones anómalas de trabajo
2.4. Fatiga ocular
2.5. Evaluación de las condiciones laborales como generadoras de riesgos

 UNIDAD 3: ILUMINACIÓN NATURAL Y ARTIFICIAL
3.1. Generalidades
3.2. Luminotecnia
3.3. Unidades
3.4. Método de evaluación sobre la calidad de luz en un ambiente de trabajo

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Higiene Industrial – Ambiente De Trabajo II: Iluminación Y Color.

 UNIDAD 4: EL COLOR
4.1. Definición
4.2. Temperatura de color
4.3. Métodos de medición
4.4. Colores cálidos y fríos
4.5. Colores aditivos y sustractivos
4.6. Interpretación

 UNIDAD 5: FUENTES LUMINOSAS
5.1. Lámparas incandescentes y de descarga en gases
5.2. Funcionamiento, rendimiento y explotación
5.3. Precauciones de instalación
5.4. Efecto estroboscópico
5.5. Definición: control y eliminación
5.6. Luminarias: tipos, construcción y características

 UNIDAD 6: EL COLOR EN LA INDUSTRIA
6.1. Factores de seguridad, confort y rendimiento
6.2. Criterios de selección y aprovechamiento
6.3. Empleos y elección del color

 UNIDAD 7: ILUMINACIÓN DE SEGURIDAD
7.1. Iluminación de emergencia y evacuación
7.2. Cálculo de distribución de las fuentes luminosas
7.3. Medición de luminarias
7.4. Estudio e interpretación del Decreto 351/79

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Higiene Industrial – Ambiente De Trabajo II: Iluminación Y Color.

 UNIDAD 8: CÓDIGO DE COLORES
8.1. Formas de empleo
8.2. Normas IRAM
8.3. Colores en cañerías y en recipientes contenedores de gases bajo
presión

 UNIDAD 9: EFECTOS DEL COLOR SOBRE LAS FUNCIONES
ORGÁNICAS Y PSICOLÓGICAS
9.1. Consideraciones según los requerimientos de las tareas

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Higiene Industrial – Ambiente De Trabajo II: Iluminación Y Color.

BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA
 Apuntes de la Carrera de Técnico Superior en Higiene y Seguridad en el
Trabajo, Asignatura: Iluminación y color” – I.A.S. 2005
 Manual de Luminotecnia – Taboada, J.A., Editorial DOSSAT. Madrid 1983
 Iluminación Natural. Método de cálculo y conceptos fundamentales. Girardin,
María- Editado por el Centro de Estudiantes de Arquitectura. Universidad de
Montevideo
 Luminotecnia. Luz Natural. – Mascaró, Lucia. Manual Summa 1. Ediciones
Summa, Buenos Aires, 1977
 Manual de Alumbrado WESTHINHOUSE (1979) Editorial Dossat.
 Luminotecnia. Enciclopedia CEAC de electricidad 7º edición- Ramírez
Vázquez, J (1990)
 Tratado de alumbrado público. Urraca Piñeiro, J – Editorial Donostiarra –
1988
 Manual de alumbrado PHILLIPS. Editorial Paraninfo – 1984
 Iluminación y color. Servicio de publicaciones de la Universidad Politécnica
de Valencia – Aguilar Rico, M y Blanca Jiménez, V – 1995
 Técnicas y aplicaciones de la iluminación. 1º edición – Mcgraw-Hill/ Ente
Vasco de la Energía – Fernández Salazar, L, De landa Amezua – 1993
 Manual Osram sobre electricidad, luminotecnia lámparas – Taboada J,
Manuel
 Sistemas de orden de color – Caivano J, - Secretaria de Investigaciones
FADU_UBA serie difusión 12 – 1995

BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA

 Manual de Seguridad e Higiene en el Trabajo”- I.A.S. 1978.
 “El color como concepto Psicofísico" – Caivano J, 1992 – Revista Color y
Textura – mes de abril

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INTRODUCCIÓN

En este manual el alumno encontrará el desarrollo de 9 unidades. Cada
unidad comienza con el planteo de sus objetivos y un cuadro conceptual
organizador de los conceptos centrales desarrollados en la misma.
A continuación se plantea el contenido y se proponen diferentes
actividades para promover un análisis en profundidad.
También encontrará un Trabajo Práctico que deberá ser entregado al
docente-tutor para su evaluación.
Para finalizar el alumno encontrará una serie de preguntas que
permitirán una autoevaluación integradora respecto de su proceso de
aprendizaje.

UNIDAD 1

LA LUZ

UNIDAD 1: LA LUZ

OBJETIVOS:
Al finalizar el estudio de esta unidad, UD será capaz de:
 Conocer los aspectos generales de la radiación luminosa y sus efectos
sobre el medio físico y humano.

 Adquirir el conocimiento de los desarrollos históricos que llevaron a la
situación técnica de la actualidad luminotécnica.

Cuadro conceptual de la unidad

LA LUZ

Concepto Fuentes naturales Óptica
y artificiales

Teorías

Fenómenos
Asociados
Definición histórica
Modernidad
Propagación de la luz
Naturaleza de la luz
Física
Geométrica
Reflexión
Transmisión
Absorción y difusión

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LA LUZ

Historia del concepto científico de luz

La luz y el color forman parte permanente de nuestra vida y tienen una decidida
acción sobre nuestras pautas de comportamiento. La luz artificial acompañó al hombre
desde que aprendió a controlar el fuego, y fue su único recurso desde los principios de
la historia hasta fines del siglo XIX.

Hoy,podemos afirmar que a lo largo de nuestra historia, han surgido
variaciones sobre el concepto del uso de la energía, tendiente a lograr su
empleo racional mediante la eficientización de instalaciones y equipos.

Ya en el siglo IV A.C, Aristóteles comenzó a mencionar la importancia de los
sentidos y como influían en nuestro quehacer. Él decía que los sentidos podían
dividirse en Internos y Externos. Los primeros correspondían al sentido común,
imaginación, valoración y memoria; los externos eran la visión, el oído, gusto, tacto y
olfato. Este concepto se mantuvo hasta el final de la era grecorromana.

El desarrollo de los conceptos ópticos se mantuvo detenido, en un período de
latencia, gracias a la poca importancia que le otorgaron otros filósofos como Platón y
sus seguidores, o reacciones de la propia Iglesia Católica de aquella época, quien se
negaba a incorporar conceptos científicos a las teorías divinas. Encontramos algunas
excepciones, que tuvieron poca repercusión como ser Galeno (129-200), Alkindi (813-
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873) y Alhazen (965-1035), pero que sin embargo fueron estableciendo las principales
pautas para la óptica moderna.

Hacia 1280 se produjo un hecho destinado a tener consecuencias imprevisibles:
algunos artesanos, colocando delante de los ojos de personas ancianas discos de
vidrio tallados, mejoraban ostensiblemente su visión. Como estos vidrios se
asemejaban a lentejas, se los llamó “Lentes” de vidrio. La aplicación de las lentes
de vidrio a los afectados de presbicia fue algo fortuito, porque, todavía, nadie
sabía sobre este defecto estructural del ojo. Como ocurre casi siempre, las lentes
fueron reprobadas por los científicos de la época. “Las lentes de vidrio son
engañosas. No miren a través de ellas si no quieren ser engañados”, era la frase
que mejor habían estudiado estos “científicos”.

El Nacimiento Del Hombre Moderno

Ortega y Gasset ubica la rebelión de las ciencias mundanas, en la primavera de
1609.
Considerándolo como un elemento con valor para observar las constelaciones,
Galileo presta atención al catalejo y comienza a perfeccionarlo, llegando a la
construcción del telescopio. Con él, vinieron luego los desarrollos de un sinnúmero de
elementos ópticos, y de la Óptica misma.

A partir de ese momento las imágenes adquirieron:

 Una existencia independiente del observador.

 Características físicas propias.

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Con posterioridad, y ya asentado el estudio científico de la Óptica, llegaron los
investigadores más famosos, como Isaac Newton (1642 ~ 1727), quien, entre otros
descubrimiento, pudo demostrar el principio de la Teoría Corpuscular usando la fuerza
de gravedad de los planetas.

ACTIVIDAD
Realice un cuadro con los aportes de los principales teóricos
con respecto a los conceptos ópticos

Contemporáneamente a Galileo, comienzan los
estudios de Descartes (1596 ~ 1650), y del
Jesuita Francisco María Grimaldi (1618 ~ 1663)
Robert Hooke (1635 ~ 1703)
Posteriormente, Bouguer, Thomas Young,
Agustín Fresnel, León Focault e Hipólito
Fizeau siguen avanzando en el estudio de la
fotometría óptica. Herschel descubre la
existencia del infrarrojo, Ritter y Wollaston
descubren las radiaciones ultravioletas,
abriendo el camino a los estudios de Maxwell,
Hertz.
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FUNDAMENTOS DE LA ÓPTICA - PROPAGACION DE LA LUZ

Sensación luminosa – Fuentes de luz

El sentido de la vista nos pone en comunicación con el medio exterior
proporcionándonos sensaciones de forma, color, distancia, de los objetos que nos
rodean, por la acción que ejercen en nuestros ojos ciertas radiaciones, cuya naturaleza
analizaremos más adelante y, que los cuerpos emiten o reflejan.

El primer concepto a que nos conduce nuestra intuición es que se trata de algo
que, saliendo de nuestros órganos visuales, se posa sobre los objetos como la mano se
apoya sobre ellos para trasmitirnos las sensaciones táctiles.

Sin embargo, una observación más detenida prueba que el camino es inverso.

Existen cuerpos, que llamamos fuentes luminosas, que producen o emiten
radiaciones capaces de impresionar nuestro sentido de la vista. El sol es
nuestra más importante fuente de luz.

Otros cuerpos, no siendo fuentes luminosas, reflejan la luz que reciben de ellas,
la que, de ese modo, llega a nuestros ojos en forma indirecta. Se dice que están
iluminados.

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Algunos conceptos importantes:

 Oscuridad significa, falta, de luz, ausencia de impresión luminosa.
 Fuente puntual es aquella cuyas dimensiones son muy pequeñas,
prácticamente nulas, respecto a la distancia que las separa de los objetos
iluminados. Así, por ejemplo, una estrella, es una fuente puntual para un
observador terrestre. En los laboratorios disponemos, como fuentes puntuales,
de lámparas o fuentes en que la luz es producida por un cuerpo incandescente
de muy pequeñas dimensiones.
 El color es una característica de nuestra impresión luminosa, cuyo origen
aclararemos oportunamente. Toda vez que no hagamos alusión a él
entenderemos que tratamos de luz blanca

Además de las fuentes luminosas naturales (sol, estrellas) utilizaremos
corrientemente fuentes artificiales como bujías, lámparas eléctricas y de
otros tipos.

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Teorías sobre la naturaleza de la luz

A lo largo de la historia, distintas teorías tratan de explicar el comportamiento y
la naturaleza de la luz.

 La TEORÍA CORPUSCULAR, enunciada por Newton (Siglo XVII), fundamentada
en tres aspectos
- Los cuerpos luminosos emiten energía radiante en forma de partículas.
- Estas partículas se propagan en línea recta.
- Estas partículas actúan sobre la retina, estimulando una respuesta, la que se da
en forma de sensación visual.

 La TEORÍA ONDULATORIA, enunciada por Huygens (Fin del siglo XVII),
basada en los siguientes aspectos:
- La luz es el resultado de las vibraciones moleculares en el elemento luminoso.
- Las vibraciones son transmitidas en un medio llamado “eter”, con
movimiento ondulatorio, similar al de las ondas en el agua.
- Estas vibraciones, así transmitidas, actúan sobre la retina, estimulándola.
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 La TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA, propuesta por Maxwel
en el Siglo XIX, establece:
- Los cuerpos luminosos emiten luz en la forma de energía radiante.
- La energía radiante se propaga en forma de ondas electromagnéticas.
- Las ondas electromagnéticas actúan sobre la retina, estimulándola.

 La TEORÍA CUÁNTICA, Formulada por Planck, a principios del siglo XX, la
cual se basa en:
- La energía es emitida y absorbida en cantidades discretas.
- El valor energético de cada fotón está determinado por el producto de H y V,
donde h es 6,626 x 10 -34, y V es la frecuencia de vibración del fotón medida en
Hertz.

 La TEORÍA UNIFICADA propuesta por De Broglie y Heisemberg (siglo XX),
basada en las siguientes premisas:
- Cada elemento de masa en movimiento tiene asociada una onda cuya
longitud está dada por la ecuación:λ = h / m.v

Donde λ es la longitud de onda asociada al movimiento de onda,
“h” es la constante de Planck, “m” es la masa de la partícula y “v” es la
velocidad de la partícula.

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Propagación rectilínea de la luz.

Si nos colocamos en el interior de una habitación perfectamente cerrada, de
paredes completamente opacas en toda su extensión, carecemos de toda sensación
luminosa.
Si abrimos un pequeño orificio en una de las paredes, habiendo luz en el
exterior, el polvillo que flota en el ambiente, nos permitirán verificar la trayectoria que
siguen las radiaciones luminosas.

A TENER EN CUENTA
 Las radiaciones que han pasado por un pequeño orificio, si la fuente
está muy alejada, constituyen lo que llamaremos un rayo luminoso.
 Un conjunto de rayos que pasa por un punto, constituye un haz de rayos.
 Los rayos luminosos tangentes a la superficie del cuerpo iluminado
delimitan una zona del espacio a la cual no llega ningún rayo, llamada
cono de sombra. Esos rayos forman una superficie cónica de vértice en
la fuente luminosa.
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Fig. 1. Haces de rayos

Fig. 2. Sombras producidas por una fuente puntual.

Si la fuente es extensa (Fig. 3), quedan determinadas, detrás del cuerpo, tres zonas:
 la zona de sombra a la cual no llegan rayos provenientes de ningún punto de
la fuente;
 la zona de luz, a la que llegan rayos de todos los puntos de la fuente;
 la zona de penumbra, a la que sólo llegan rayos luminosos de una parte de la
fuente pues los del resto son detenidos por el cuerpo opaco.
Una comprobación de que la propagación
de la luz es rectilínea (Fig. 1), la tenemos en
el hecho de que todo cuerpo iluminado por
una fuente puntual, proyecta una sombra
que, sobre una pantalla normal a la
dirección media de los rayos, es una figura
semejante a la que forma el contorno .del
cuerpo. Una esfera proyectará una sombra
circular, un cono, en determinadas
condiciones, proyectará una sombra
triangular (Fig. 2).
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Fig. 3. Sombra y penumbra producidas por una fuente luminosa extensa.

Fig. 4. Imagen en la cámara oscura

Consiste en una caja cerrada (Fig. 4), con una abertura muy pequeña en una de
sus caras, por donde penetran los rayos luminosos que forman la imagen en la cara
opuesta. Cada punto del objeto envía un rayo que pasa por la abertura e ilumina en un
punto la pared de la cámara en que se forma la imagen. En la figura puede verse cómo
la imagen resulta invertida.

La propagación rectilíneo de la luz se
cumple siempre que los objetos
interpuestos o las ranuras por donde se
la hace pasar no sean excesivamente
pequeños; pues entonces se producen
fenómenos llamados de difracción, para
los cuales, es necesario abandonar la
hipótesis de la propagación rectilínea.
Una aplicación interesante de la
propagación rectilínea de la luz la
constituye la cámara oscura, en la que
se forman imágenes de los objetos,
dadas por los rayos luminosos que
penetran en la cámara por un pequeño
orificio.
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ACTIVIDAD

Óptica geométrica y óptica física

El conjunto de los fenómenos que constituyen el objeto de la óptica puede
dividirse en dos grupos:

 óptica geométrica fenómenos en que sólo
interesa la radiación luminosa como rayo rectilíneo en cada medio
homogéneo, sin intervención de hipótesis sobre su naturaleza. modo de
propagación u origen.
 óptica física está constituida por el estudio de
aquellos fenómenos que se refieren a las características de la fuente o a la
velocidad y naturaleza de la radiación luminosa.

Ensáyese la experiencia dejando pasar luz solar por el
espacio que queda entre tres tarjetas cruzadas. Tome nota
de todos los efectos que pueda lograr
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Leyes fundamentales de la óptica geométrica

1º) Propagación rectilínea de la luz. Declarada en el siglo 2
2º) Independencia recíproca de las diversas partes de un haz luminoso,

Fig. 5. Interceptando con una pantalla una parte de un haz luminoso, los rayos restantes
no sufren modificaciones.

3º) Ley de la Reflexión y Ley de la Refracción. Se aplican al caso en que el rayo
luminoso llegue a la superficie de separación de dos medios homogéneos. Este rayo
llamado rayo incidente, se divide en otros dos: uno vuelve al primer medio, el otro se
propaga en el segundo si es transparente

Fig. 6 Reflexión y refracción de la luz.

Significa que, dado un haz de rayos luminosos, si con
una pantalla interceptamos una parte, los rayos
restantes no modifican su trayectoria ni experimentan
la más mínima perturbación (Fig. 5).
En la Figura, el rayo incidente SI, al llegar al
punto I de la superficie AB de separación de
dos medios, se divide en los rayos IS' que
vuelve al primer medio y el IS'' que penetra
en el segundo.
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La ley de la reflexión dice que el rayo que vuelve al primer medio (reflejado) se
mantiene en el plano determinado por el rayo incidente y la normal a la superficie de
separación, en el punto de incidencia y forma con dicha normal un ángulo de reflexión i,
igual al de incidencia i.

La ley de la refracción expresa que el rayo que pasa al 2º medio, o rayo
refractado, se mantiene en el mismo plano de incidencia y forma con la normal un
ángulo r que cumple la condición

n
r
i

sen
sen

Siendo una constante para cada par de medios colocados a uno y otro lado de la
superficie de separación.

Reversibilidad de los caminos de la luz

Si un rayo incide siguiendo el camino del rayo refractado en sentido S''I, el
correspondiente rayo refractado seguirá en sentido inverso el camino del rayo incidente
(IS).

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Como consecuencia el principio de la reversibilidad de los caminos ópticos se
enuncia de la siguiente manera:

Fig. 7. Reversibilidad del camino luminoso

Velocidad de propagación de la luz

Descartes afirmó que la propagación era instantánea y eso se creyó durante
mucho tiempo. Galileo intentó experiencias que lo llevaron a decidir que si la
propagación no era instantánea, por lo menos su velocidad era extraordinariamente
grande.
Si un rayo luminoso pasa por un punto A en una
dirección a y después de una serie de
reflexiones y refracciones pasa por otro punto B
en la dirección b; otro rayo que pase por B en la
dirección b, pero en sentido contrario, recorrerá
el mismo camino en sentido contrario pasando
por el punto A en la dirección a y en sentido
contrario al anterior. Esta ley se aplica
constantemente en la óptica geométrica.

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Los métodos más importantes para determinar la velocidad de
propagación son:
 el de Roemer, basado en observaciones astronómicas;
 el de Fizeau, realizable sobre la tierra, pero en distancias relativamente
grandes, del orden de los 10 Km.,
 el de Foucault, que puede calificarse como método de laboratorio, en que
se mide en distancias del orden de los 4 metros.
 el astronómico de Bradley, basado en el fenómeno de aberración de la luz.

Veamos alguno de ellos

Método de Roemer

En 1675, Olaf Roemer, analizando las tablas astronómicas que señalan el
momento en que se observan los eclipses de uno de los satélites de Júpiter, advierte
que se produce un atraso cuando la Tierra se aleja de Júpiter y recíprocamente. De esa
observación concluye que la velocidad de la luz ha de estar vinculada a ese fenómeno.

Sabemos que Júpiter es un planeta cuya distancia al Sol es 5,2 veces la
distancia Tierra-Sol y cuyo período de revolución es de 11,86 años. Entonces,
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Fig. 8. - Velocidad de la luz.
Método de Roemer

Sin embargo, si lo medimos cuando la Tierra y Júpiter se encuentran en
oposición, se comprueba que estas horas no concuerdan con las que se obtienen en la
observación. Roemer constató un atraso de 996 segundos.

La explicación surge inmediatamente: los rayos luminosos, que son los que
nos comunican la ocultación, deben recorrer, en la segunda posición, un
camino igual al de la primera, más el diámetro de la órbita terrestre.

Dividiendo el diámetro de la órbita por el atraso observado se obtiene la velocidad de la
luz.
v = diám. órbita terrestre = 2,99 X 108 Km. = 300 000 Km. / Seg.
atraso observado 996 seg.
(Observaciones posteriores dan, para el atraso, el valor de 1002 seg. con el cual resulta v = 298300 Km. /
seg.)

Sean S el Sol, TAT', la órbita terrestre, JJ' un
trozo de la órbita de Júpiter y l un satélite de
esta planeta, que gira alrededor de él como la
Luna alrededor de la Tierra. Como el
movimiento del satélite es sensiblemente
uniforme, las ocultaciones detrás del planeta,
vistas desde la Tierra, deben producirse a
intervalos regulares de tiempo.

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TABLA 1
SATELITES DE JÚPITER

Satélite Distancia Revolución sideral Revolución sinódica
I-Io 5,906 1 día 18 h, 27 m, 33 s, 5 1 día 18 h, 28 m, 35 s, 9
II-Europa 9,397 3 ds. 3 h, 13 m, 42 s 3 ds, 3 h, 17 m, 53 s, 7
III-Ganimedes 14,989 7 ds, 3 h, 42 m, 33 s, 4 7 ds, 3 h, 29 m, 35 s, 9
IV-Calixto 26,324 16 ds, 16.h, 32 m, 11 s, 2 16 ds, 18 h, 5 m, 6 s, 9

Supongamos, que el 1º de enero a cero horas, estando en oposición Júpiter y el
Sol, el satélite se sumerge en el cono de sombra iniciando su eclipse (posición S. T, J
de la figura 8).

Como el tiempo que media entre una conjunción y una oposición sucesivas de
Júpiter es de 199,44 días solares medios, podemos decir que la próxima conjunción
tendrá lugar el 19 de julio a las 10 h, 33 m, 6 (0.44 día = 10,56 horas), quedando los
astros en las posiciones S, T' J' de la figura 8.

Pero en este intervalo debe producirse el número de eclipses dado por el
cociente:
n =
199,44 días
=
4786,56 horas
=
112 + 30,37
42,466 horas 42,466 horas 42,466

Revolución sinódica: tiempo necesario para que el Sol, el planeta y su satélite vuelvan a estar en la
misma posición relativa. Los comienzos de los eclipses se suceden con este período.
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PROPIEDADES DE LA MATERIA

Fenómenos asociados a la propagación de la Luz

Reflexión

Reflexión es el retorno de la radiación que incide en una superficie sin que
se produzcan cambios de frecuencia en ninguno de los componentes
monocromáticos que la integran.

Cuando se refleja la luz que incide en una superficie, parte de aquella se pierde
por absorción. La relación entre el flujo reflejado y el incidente se llama reflectancia de
la superficie (antes, factor de reflexión).
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Hay diferentes tipos de reflexión, que dependen de la superficie y el ángulo
del rayo. Veamos,

Fig. 9. Diferentes tipos de reflexión: a) especular, b) difusa, c) compuesta (principalmente
difusa), d) Compuesta (principalmente especular).

Reflexión Especular
Una superficie pulida refleja especularmente, es decir, el ángulo entre el rayo
reflejado y la normal a la superficie de reflexión es igual al ángulo entre el rayo incidente
y la normal (Fig. 9 a).
Las superficies capaces de reflejar especularmente se emplean en luminotecnia
como espejos, incorporándose en algunos tipos de luminarias.
Materiales utilizados: aluminio anodizado, láminas de cromo, oro, plata y vidrios
o plásticos aluminizados o plateados.

Reflexión Difusa
Si una superficie es rugosa o está compuesta de partículas minúsculas
reflectantes (por ejemplo una superficie cristalina) la reflexión es difusa.
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Las partículas actúan como reflector especular, pero como la superficie de cada
una de ellas está orientada según planos diferentes aparece luz reflejada con diferentes
ángulos (Fig. 9 b).
Materiales utilizados: el papel blanco mate, los techos de yeso o escayola y la
nieve. La pintura blanca mate se emplea en reflectores donde se requiere un ángulo de
distribución de luz muy amplio.

Reflexión Mixta
Su reflexión no es especular ni difusa, sino una combinación de ambas
Por ejemplo, un reflector difuso cubierto con una delgada capa de barniz
transparente actuará como reflector casi difuso con ángulos pequeños de incidencia y
como reflector más bien especular con ángulos grandes (Fig. 9, c y d).

Reflexión Total
La reflexión total o reflexión interna total, como también se le llama a veces, es
una forma de reflexión especular que aparece en materiales transparentes (tales como
vidrio, plásticos y agua), en las superficies donde la luz normalmente debería salir del
medio.

Tiene lugar cuando el ángulo de
incidencia excede de un cierto valor
crítico. En este caso los rayos incidentes
se reflejan totalmente (Fig. 10).

Fig. 10 Reflexión interna total que muestra un rayo incidente según el ángulo crítico ic y un rayo
totalmente reflejado (línea de trazos).

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Transmisión

Se denomina transmisión al paso de los rayos de luz a través de un medio
sin que se produzca ninguna alteración de la frecuencia de sus
componentes monocromáticas.

Cuando pasa la luz a través del material se pierde una pequeña proporción de
ella por absorción. La relación entre el flujo transmitido y el incidente se llama
transmitancia o factor de transmisión del material.

Refracción

Cuando un rayo de luz sale de un medio y entra en otro puede cambiar su
dirección. Este cambio se debe a que la velocidad disminuye si el nuevo
medio es más denso que el anterior y aumenta cuando lo es menos. Este
cambio de velocidad va siempre acompañado de una desviación del rayo
luminoso que se conoce como refracción (Fig. 11).
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Fig. 11. Refracción en los límites de
separación entre dos medios.

Fig. 12 Dispersión a través de un
prisma de refracción

Para dirigir los rayos luminosos hacia direcciones particulares exactamente
calculadas se emplean mucho los prismas de refracción, las lentes y otros materiales
refractantes.

Se expresa por:
n1, sen a1 = n2 sen a2
Donde:
n1 = índice de refracción del primer medio,
n2 = índice de refracción del segundo
medio,
al = ángulo de incidencia,
a2 = ángulo de refracción.
Cuando el primer medio es el aire n1= 1 y la
fórmula se transforma en:
sen a1 = n2 sen a2
La descomposición de la luz blanca en
sus colores componentes al pasar a
través de un prisma que la refracta (Fig.
12) se llama dispersión.

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23
Absorción y difusión

La radiación luminosa, sufre pérdidas de energía a través de un medio
material debido a dos efectos, la absorción y el redireccionamiento de la
luz respecto de su dirección original – en inglés “scattering” o “difusión”-.

Cuando un rayo de luz atraviesa un medio material se produce absorción, que
es la conversión de la energía luminosa en otra forma de energía, generalmente, en
energía calórica; puede ocurrir que:

 cambie hacia una radiación de otra longitud de onda, lo que se llama
Fluorescencia,
 se transforme en energía eléctrica, como ocurre cuando incide en una célula
fotoeléctrica, o en energía química, fenómeno responsable del proceso de
fotosíntesis de las plantas.

Cuando una de rayos paralelos de una particular longitud de onda atraviesa un
medio homogéneo, la pérdida de intensidad sigue una ley exponencial de la forma:

I = I0 exp (- α x)

Donde I0 es la intensidad del haz inicial, I es la
intensidad después de viajar una distancia x en el
medio, y α es el coeficiente de absorción lineal del
medio, que generalmente depende de la longitud de
onda.
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24
Los valores del coeficiente de absorción, y su dependencia con la longitud de
onda, permiten clasificar los materiales de la siguiente manera:

 altamente transparentes, alfa es muy pequeño y, en ese caso, I solamente
difiere de I0 para valores de x muy grandes.

 opacos, alfa es muy grande para todas las longitudes de onda, de tal forma
que I se vuelve virtualmente cero en distancias muy cortas; tales materiales son
opacos a la luz, excepto en capas muy delgadas, como, por ejemplo, ocurre con
los metales.

En algunos materiales el PROCESO DE ABSORCIÓN depende de la
longitud de onda, de manera que estos materiales cambian a distribución
espectral de la luz que la atraviesa, constituyendo el FUNDAMENTO DE
LOS FILTROS DE COLORES. Prácticamente todos los objetos coloreados
deben su color a sus características de absorción selectiva en alguna parte
del espectro visible, con reflexión y transmisión en otra parte del mismo

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ANEXO RADIACIÓN

Las radiaciones luminosas visibles constituyen una pequeña parte del
conjunto de las radiaciones de igual naturaleza, que llamamos ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS, y que reciben distinta designación según su
longitud de onda.

Veamos en el siguiente gráfico las designaciones. Como abscisas, se han tomado
los logaritmos de X en centímetros.

Fig. 13.- Clasificación de las radiaciones según
su longitud de onda

La zona visible ocupa sólo una octava de la gama total de radiaciones, pues el
número de vibraciones que corresponde al violeta es el doble del que corresponde al
rojo. Si observamos el espectro luminoso emitido por un sólido incandescente vemos
todos los colores, del rojo al violeta, pero si los fotografiamos, observaremos algunas
radiaciones ultravioleta que impresionan la placa fotográfica.
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26
Si en cambio lo estudiamos con un bolómetro (aparato sensible al calor)
notaremos que hacia el extremo rojo, en el infrarrojo, existen también radiaciones.

Se llama radiación puramente térmica la que los cuerpos emiten a expensas,
exclusivamente, de su energía térmica.

La diferenciamos así de la radiación de luminiscencia cuya emisión es debida
a fenómenos eléctricos, mecánicos (choque), químicos o puramente ópticos, en los
cuales se producen las radiaciones que, dan origen a los distintos tipos de espectros:
continuas, de líneas o de bandas.

Se llama cuerpo negro a aquel que absorbe totalmente las radiaciones que
recibe. Se lo realiza idealmente por una cavidad con un pequeño orificio. Las
radiaciones que penetran por el orificio, experimentan múltiples reflexiones en las
paredes hasta ser totalmente absorbidas.

Fig. 14.- Modelo de cuerpo
negro perfecto

 A cada temperatura el cuerpo negro emite un
espectro continuo.
 Para medir la energía de un haz de radiaciones, lo
hacemos incidir sobre un cuerpo negro y medimos su
calentamiento; la cantidad de calor que recibe en la
unidad de tiempo, será la medida de la energía del
haz.
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27
Si la radiación total se hace pasar por un prisma y luego se recibe sobre el
cuerpo negro, la radiación correspondiente a una pequeña zona del espectro, se tendrá
así la medida de la energía correspondiente a esa zona. Repitiendo la experiencia a lo
largo de todo el espectro se obtendrá la distribución espectral de la energía.

Poder emisivo y poder absorbente

Dado un elemento de superficie de área s en un cuerpo, emitirá, para una
longitud de onda y en dirección normal a la superficie, una energía: AW = e . s, por
unidad de tiempo.

El factor e es el poder emisivo del elemento s para la longitud de onda k

Si sobre el mismo elemento de superficie incide
una radiación de longitud de onda k, en la dirección x
A cuya energía es A W, una parte sé reflejará, otra
atravesará al cuerpo si es transparente y finalmente,
una fracción a. AW será absorbida y transformada en
calor.
El factor a se llama poder absorbente del
elemento s para la longitud de onda k y la dirección
XA.

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c =  f

Por lo dicho anteriormente se comprende que el poder absorbente del cuerpo
negro es siempre igual a 1 y para todo otro cuerpo es menor que la unidad.

La RADIACIÓN se define como una emisión o transferencia de energía en
forma de ondas electromagnéticas o partículas.

Teorías

Una de las teorías más aceptadas en la actualidad es la TEORÍA
ELECTROMAGNÉTICA; según la cual, la radiación puede considerar
se como un tren de ondas electromagnéticas que se propagan en el
vacío, en línea recta, con una velocidad muy cercana a los 300.000
Km./s

Para cualquier tipo de onda, la velocidad de propagación c es igual al
producto de la longitud de onda X y de la frecuencia f.
donde la frecuencia se define
como el número de ondas que
pasan por un punto fijo en un
segundo.

La frecuencia no cambia con la naturaleza del medio a través del cual se
propaga la radiación, pero cualquier cambio de velocidad irá acompañado
de una modificación proporcionalde la longitud de onda: la relación c/ se
conserva pues constante.

c =  f
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Según la teoría de los cuantos de radiación o TEORÍA CUÁNTICA, la
energía se emite y absorbe en cuantos discretos (fotones).

La magnitud de cada cuanto es hf, siendo h la constante de Planck, que
tiene las dimensiones energía x tiempo, y f la frecuencia de la radiación
electromagnética. El valor de h aceptado actualmente es de 6,6256 x 10-34
julios / s.

Los efectos fotoeléctricos, químicos y biológicos de la radiación están
directamente relacionados con la teoría de los cuantos.

Radiación del cuerpo negro

El CUERPO NEGRO o RADIADOR INTEGRAL es un cuerpo que absorbe
todas las radiaciones que inciden en él; por tanto, no transmite ni refleja
nada.

Las características de radiación de tales cuerpos se conocen perfectamente y
pueden calcularse con gran precisión para todas las longitudes de onda y temperaturas.

El flujo radiante de un cuerpo negro, según la ley de Planck, es función de la
longitud de onda y la temperatura absoluta. No sólo aumenta rápidamente el flujo
radiante máximo con la temperatura de trabajo (Fig. 15) sino que la longitud de onda
correspondiente al máximo se hace más corta.
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Radiación visible (luz)

La luz puede definirse como radiación capaz de producir directamente sensación
visual.

Las ondas luminosas ocupan sólo una parte muy pequeña del espectro de
ondas electromagnéticas (Fig. 16).
Los límites de la radiación visible no están bien definidos y varían según el individuo: el
límite inferior se sitúa generalmente entre 380 y 400 nm; el superior, entre 760 y 780
nm (1 manómetro (nm) = 10-9 m).

Fig. 16 El espectro electromagnético
El radiador de cuerpo negro se utiliza
frecuentemente como patrón de referencia
primario para definir la emisión de fuentes de
luz reales.
Fig. 15 Radiación deL cuerpo negro de
acuerdo con la ley de Planck
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31
El ojo discrimina entre las distintas longitudes de onda en este rango por la
sensación de color.

El azul y el violeta corresponden a las longitudes de onda más cortas.
El rojo a las más largas.
En el medio, encontraremos al verde y el amarillo.
Una radiación luminosa monocromática corresponde a una sola longitud de
onda, hecho muy difícil de obtener en la práctica, dado que todas las fuentes
luminosas producen luz cubriendo, por lo menos, una banda estrecha de
longitudes de onda.
El Láser es la fuente de luz que, con mayor aproximación, emite radiación
monocromática.

Radiación ultravioleta e infrarrojo

Las radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda cercanas a los
extremos violeta y rojo del espectro visible se conocen respectivamente
como RADIACIÓN ULTRAVIOLETA E INFRARROJO.

Los límites del intervalo espectral de las radiaciones ultravioleta e infrarroja no
están bien definidos, pero el primero se considera en general entre 100 y 400 nm y el
segundo entre 780 nm y 1 nm.
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VISIÓN

El ojo contiene una lente que enfoca la imagen en una superficie sensible a
la luz: la RETINA. Esta superficie está formada por una delicada capa de
tejido nervioso en el que aparecen dos tipos de terminales, llamados
CONOS Y BASTONCILLOS.

La concentración de ambos no es uniforme: en el centro de la retina existe una
pequeña depresión de aproximadamente 0,5 Mm. de diámetro (la fóvea) que contiene
sólo conos. Fuera de la fóvea los conos y bastoncillos están mezclados, reduciéndose
paulatinamente la proporción de conos hacia la periferia. Estos influyen de maneras
diversas en nuestra visión.

Los distintos tipos son:

Visión central. Los conos de la fóvea producen una imagen muy definida,
alcanzándose aquí la máxima resolución de que es capaz el ojo.

Visión periférico. La periferia de la retina, compuesta principalmente de
bastones, no produce una visión nítida, sino que los objetos aparecen como
siluetas borrosas. Esta zona, no obstante, es muy sensible al movimiento y
parpadeo.

Visión escotópica. Cuando el ojo está adaptado a niveles de luminancia
inferiores a 0,05 cd/m2 la visión se denomina escotópica.

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33
En este caso, los bastones son los elementos activos principales y la detección
periférico es por tanto aquí superior a la foveal. En la visión escotópica no hay
sensación de color.

Visión fotópica. Si el ojo está adaptado a niveles de luminancia superiores a 3
cd/m2, la visión se llama fotópica. En este caso los conos son los elementos
activos principales, siendo posible una visión de colores normal.

Visión mesótopica. Se denomina así la visión correspondiente a niveles de
luminancia intermedios a los establecidos antes para las visiones escotópica y
fotópica. La capacidad para distinguir los colores disminuye con el nivel de
iluminación y, debido al desplazamiento de la curva de sensibilidad espectral
relativa, el ojo se hace más sensible a los colores correspondientes al extremo
azul del espectro.

Adaptación

Es el proceso por el cual el ojo es capaz de funcionar en un amplio margen
de niveles de iluminancia: implica un cambio de la abertura de la pupila,
junto con cambios fotoquímicos en la retina.

Para describir la situación en la que los ojos de un observador están
completamente adaptados a la visión fotópica o a la escotópica se utilizan
frecuentemente los términos "adaptado a la luz" y "adaptado a la oscuridad".
El proceso de adaptación total a la oscuridad después de una exposición a altas
luminancias requiere en general cerca de una hora; en el caso contrario esta
adaptación se establece mucho más rápidamente.

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34
Acomodación

La facultad del ojo de ajustar espontáneamente su distancia focal según
se fije en objetos situados a distancias variables se llama acomodación.

Durante ella los músculos ciliares que rodean la lente ajustan la tensión en ella,
cambiando su curvatura y por tanto su distancia focal.

Con los años, la capacidad de acomodación de la lente disminuye, debido a su
endurecimiento.

ACTIVIDAD
Piense en situaciones donde UD. en su vida cotidiana esté
expuesto a situaciones de adaptación y acomodación y
explique el fenómeno en función de los conceptos vistos en
el presente apartado.

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35
Contraste y sensibilidad de contraste

El factor determinante en la discriminación de objetos es la diferencia
de luminancia o color entre el objeto observado y el medio
circundante.

 Subjetivamente, el contraste es la valoración de la diferencia de aspecto de dos
partes de un campo de visión observadas simultánea o sucesivamente.

 Objetivamente, el contraste -de modo específico, contraste de luminancia- se
define por una de las fórmulas:

 12
12
2
1
12
1 21 LL
LL
L
L
LL
L




 ,

Sensibilidad de contraste.

La visión se facilita tanto si se aumenta el contrastecomo la luminancia, por
encima del valor umbral definido por la sensibilidad de contraste del ojo.
La sensibilidad de contraste, en un determinado ensayo, se mide ajustando el
nivel de luminancia de modo que el contraste observado sea apenas perceptible.
Cuantitativamente, sensibilidad de contraste (CS) es igual al valor recíproco del
umbral de contraste (C,), o a la luminancia del fondo dividida por la luminancia umbral
(L,) esto es:
12
11
1
1
LL
L
L
L
C
CS
t 


Donde L1 Y L2 representan la luminancia
del fondo y del objeto, respectivamente
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36
Agudeza visual
Puede definirse cualitativa o cuantitativamente.

 Cualitativamente es la capacidad para distinguir entre objetos que están muy
cerca entre sí.

 Cuantitativamente es el valor recíproco de la separación angular
(generalmente, minutos de arco) de dos objetos adyacentes que el ojo apenas
puede distinguir que están separados.

Por tanto, la agudeza visual mide el detalle más pequeño que puede
percibirse. Depende del nivel de iluminancia.

Velocidad de percepción

La velocidad de percepción depende del nivel de luminancia.

Se puede definir como el valor recíproco del intervalo de tiempo
transcurrido entre la presentación de un objeto y la percepción de su forma.

Correspondientemente, la velocidad de percepción del contraste es el valor
recíproco del intervalo de tiempo entre el instante en que el contraste aparece y se
percibe.

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CUESTIONARIO

1. ¿Qué concepto se tenía de la investigación óptica durante el auge de la
doctrina teologista?
2. ¿Quiénes fueron los descubridores de la existencia de la radiación
ultravioleta?
3. ¿Quién dio a conocer, por primera vez, la teoría cuántica de la luz?
4. ¿Cuáles son las otras teorías de propagación?
5. ¿Qué puede decir sobre os conceptos de Reflexión, refracción y absorción?
6. ¿Puede definir el significado de “Espectro de Luz Blanca?
7. ¿Que colores se obtienen en la descomposición de la luz?
8. ¿Cómo interactúa un filtro con la luz incidente?
9. ¿Qué método se utiliza para lograr dicha descomposición?
10. ¿Qué es el LASER?
11. ¿Que tipo de espectro da la luz solar?
12. ¿Como reaccionan las superficies de los cuerpos a la luz monocromática?
13. ¿Cómo se denominan las zonas situadas por sobre el rojo y por debajo del
Violeta?
14. En verano resulta conveniente usar ropa clara, y en invierno oscura.
¿Por qué?

UNIDAD 2

EL OJO HUMANO

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UNIDAD 2: EL OJO HUMANO

OBJETIVOS:

Al finalizar el estudio de esta unidad, UD. será capaz de:
 Conocer la estructura del Ojo Humano
 Entender el mecanismo de formación de las imágenes
 Conocer los defectos estructurales del ojo, para posteriores evaluaciones
desde la óptica de la Seguridad

Cuadro conceptual de la unidad

EL OJO HUMANO

 Descripción
 Constitución
Funciones Disfunciones

Acomodación

Acuidad Visiva
Acomodación retiniana
Ilusiones ópticas
 Miopía-
Hipermetropía
 Presbicia y
Astigmatismo
 Daltonismo
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40
EL OJO HUMANO
EL OJO HUMANO
Descripción somera del ojo

Fig. 1— Corte del ojo derecho visto desde arriba.

constituye un globo esferoidal de unos 24 mm de diámetro,
limitado exteriormente por una membrana blanca, dura y opaca
llamada esclerótica,
en la parte anterior en que esta membrana se interrumpe da lugar a la
córnea transparente, cuyo índice de refracción es: 1,376.
Adherida interiormente a la esclerótica se encuentra la túnica coroide,
membrana provista de un pigmento negro que convierte el interior de] ojo
en una especie de cámara oscura.
la retina, membrana sensible que constituye como una expansión del,
nervio óptico, recubre interiormente a la coroide.
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41
En el ojo, la luz penetra a través de la córnea y encuentra sucesivamente un
líquido llamado humor acuoso, una especie de lente biconvexa denominada cristalina,
envuelta en una membrana (cápsula del cristalino), y otro líquido, el humor vítreo,
llegando finalmente a la retina.
Delante del cristalino se observa el iris, diafragma opaco cuya abertura variable
de 2 a 8 Mm. constituye la pupila, que permite limitar el flujo luminoso que penetra en el
ojo.

La pupila posee las siguientes características:
 tiene su cara anterior de radio r = 10 Mm. y la posterior de radio r1 = 8 Mm.;
 su espesor es aproximadamente igual a su distancia de la córnea (4 Mm.).
 formado por capas superpuestas, lo que hace que la convergencia del cristalino
considerado como una lente, sea mayor en igualdad de curvatura de las caras, que
la que se obtendría si fuera homogéneo, aún con el índice máximo de refracción.
 Las capas son desigualmente refringentes, de índice que varia desde 1,386 hasta
1,404.

Músculos especiales (ciliares) producen la variación de la curvatura de las
caras del cristalino, cambiando la distancia focal para dar lugar a formación
de imágenes nítidas de los objetos sobre la retina; a esta función se la
denomina: ACOMODACIÓN.

La zona de la retina donde se inserta el nervio óptico constituye el punto ciego,
situado en ambos ojos en el plano horizontal que contiene el eje óptico del ojo, hacia el
centro de la cabeza. En él la sensibilidad es nula, de modo que las imágenes que se
forman sobre el mismo no se perciben.

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42
Alrededor del punto M, en que el eje del sistema óptico formado por los medios
transparentes del ojo toca a la retina, ésta tiene máxima sensibilidad. Dicha zona
constituye la mancha amarilla o mácula lútea; está limitada por un círculo de unos 2 Mm.
de diámetro dentro del cual una pequeña cavidad denominada fovea centralis presenta
el punto de sensibilidad óptima.

Las ramificaciones del nervio óptico terminan en elementos sensibles o
células ópticas de dos tipos diferentes, que por su forma se denominan
CONOS Y BASTONCITOS. En la fovea hay exclusivamente conos, mientras
que en el resto de la retina se mezclan los bastoncitos con los conos.

Función de los conos y los bastoncitos

A los CONOS se debe la percepción de los colores, mientras que los
BASTONCITOS, nos permiten percibir la luz, pero no las diferencias
cromáticas.

Luz recibida exclusivamente en los bastoncitos, cualquiera sea su color, nos da
percepciones de tono grisáceo. Una sustancia llamada púrpura retiniana cubre los
bastoncitos aumentando su sensibilidad, con la cual resultan capaces de excitarse con
iluminaciones tan débiles que no alcancen a ser percibidas por los conos.

Entre otras comprobaciones tenemos la siguiente: observando un objeto coloreado
con una pequeña iluminación, aparece de color gris, pues sólo actúa la luz sobre los
bastoncitos; aumentando gradualmente la iluminación van apareciendo las diferencias de
color.
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Formación de imágenes – Acomodación

Los rayos luminosos que partiendo de un objeto llegan al ojo, sufren
una serie de refracciones en los diversos medios que encuentran, hasta llegar a
la retina.

 Si la imagen del objeto observado se forma sobre los puntos sensibles de la
retina, se la percibirá nítidamente.
 En caso de que la imagen se forme delante o detrás de la retina, se percibirá el
objeto con sus bordes borrosos

La ACOMODACIÓN va siempre acompañada de un movimiento general del
ojo que tiende a colocar la imagen del punto observado en la fovea centralis.

Ojo reducido

El ojo es un sistema óptico complejo. Para estudiar la formación de imágenes
se simplifica el problema reemplazándolo por un sistema óptico ideal
equivalente, denominado OJO REDUCIDO.
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Fig. 2.-Ojo reducido que consiste en
una lente Convergente

Ojo miope y ojo hipermétrope

Cuando se miran dos objetos situados entre el punto próximo (15 cm.) y el
infinito, el ojo se acomoda formándose las imágenes sobre la retina. Cuando
estas condiciones no se cumplen decimos que el ojo es defectuoso o amétrope.
A este respecto los principales defectos son: LA MIOPÍA Y LA
HIPERMETROPÍA.

El OJO REDUCIDO:
- Se obtiene sustituyendo los diversos medios
refringentes por una única lente delgada
convergente,
- colocada en el aire a 15 Mm. de la mancha
amarilla y teniendo una distancia focal
también de 15 Mm.
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En el ojo miope

hay una mayor convergencia de los rayos que en el ojo normal;
la distancia focal, para el caso de observar un punto en el infinito, es menor que
la distancia OM.
la imagen del punto en el infinito se forma en F, delante de la retina
El defecto se corrige intercalando una lente divergente (bicóncava por lo general)
En el ojo hipermétrope

se presenta el defecto a la inversa: rayos paralelos a su eje óptico
concurren detrás de la retina (distancia focal mayor que OM).
Para que la imagen se forme en M, los rayos deben llegar al ojo dirigidos
hacia un punto R. situado detrás del ojo;
el punto remoto se encuentra detrás del ojo
El defecto se corrige colocando una lente convergente delante del ojo; con
ella la imagen del punto en el infinito se formaría en R y el ojo da de R, una
imagen en M.
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46
Presbicia y astigmatismo

A cierta edad los músculos que producen la acomodación se debilitan. Según la
distancia a que quiera ver, el présbita: deberá usar distintas lentes, pues su ojo no
acomoda o acomoda débilmente.

La PRESBICIA es simplemente la pérdida de la facultad de acomodación.
El ASTIGMATISMO es un defecto debido a la deformación de las superficies de
separación de los distintos medios que forman el ojo, es decir, se produce
cuando dichas superficies no son de revolución alrededor del eje óptico.

En el astigmatismo, las imágenes se deforman. Así, por ejemplo. de una
circunferencia dará el ojo una imagen que será una elipse.

Fig.3.- El ojo astigmático ve como la figura
de la derecha el dibujo de la izquierda.

Un astigmático que mire el círculo de la
izquierda en la Fig. 3 verá la imagen de la
derecha si la deformación de su ojo
corresponde a un cilindro de eje vertical.
Se corrige el astigmatismo con lentes
esférico-cilíndricas, colocadas en la
posición adecuada para compensar la
causa que lo produce.
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47
Anomalías en la percepción cromática – Daltonismo

Existen diversos defectos del ojo referentes a la percepción de los colores.

El más conocido de ellos consiste en la confusión de los colores rojo y verde. Se lo
llama corrientemente DALTONISMO, debido a que padeció de este defecto el conocido
físico inglés Dalton, pero su designación más correcta es DICROMATOPSIA.

El DALTÓNICO ve de un mismo color el rojo, el anaranjado el amarillo y el
verde, pudiendo distinguirlos sin embargo, como si fueran ligeras variantes de
intensidad de un mismo tono amarillo.

ACTIVIDAD
Este es un momento apropiado para que realice un Mapa Conceptual
con los componentes, funciones y disfunciones del ojo humano.
Ejemplifique los dos últimos

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48
Poder separador del ojo - Acuidad visiva

Para que dos puntos luminosos de un objeto puedan distinguirse, es
necesario que sus imágenes formadas sobre la retina originen dos
percepciones distintas. Esto equivale a decir que deben formarse sobre dos
puntos sensibles distintos, en la retina.

Teniendo en cuenta que la distancia media de los conos y bastoncitos, es de 0,005
mm (5 micrones), el ángulo que deben formar dos rayos que se cruzan en el campo óptico
del ojo para tocar a dos de ellos contiguos es tal que:
tg a = 0,005 mm = 0 00033
15 mm
Y por lo tanto el ángulo a es aproximadamente igual a 1’ (tg 1’ = 0,000291). Se lo
llama ángulo de separación. Su inversa mide el poder separador del ojo cuyo valor resulta
así igual a
15 mm = 3000.
0,005 mm
En un objeto situado a la distancia óptima de la visión (8 = 30 cm), dos puntos que
se pueden ver separados distan entre sí de:
30cm x tg a = 300 x 0,005 mm = 0, 1 mm
15

A este valor se lo llama acuidad visiva.

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49
Acomodación retiniana.

El valor del ángulo de separación que determina los del poder separador y de la
acuidad visiva, depende de la iluminación recibida por la retina.
Cuando el objeto observado envía al ojo un flujo luminoso muy débil, de modo
que la energía que incide sobre un cono o bastoncillo no alcanza para excitarle, se
conectan varias células nerviosas de modo que los otros elementos sensibles que
lo rodean forman con él un grupo, capaz de captar un flujo suficiente para producir
la sensación luminosa.

El ángulo de separación se determina entonces por las dimensiones que limitan el
grupo de conos o bastoncillos asociados, siendo por lo tanto mayor que 1’.

A medida que aumenta la iluminación se van desconectando los elementos
sensibles y el ángulo se aproxima al valor normal de 1’. Si el flujo sigue aumentando llega
un momento en que se produce deslumbramiento y la retina excesivamente excitada,
reacciona dejando de ver.

Es de especial interés al estudiar la iluminación de los ambientes,
disminuir este trabajo de acomodación retiniana; la luz difusa tiende a ese fin.

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50
Sensaciones normales - Visión binocular - Sensación de relieve

A través de nuestras sensaciones visuales nos formamos una imagen sobre la forma
y distribución de los objetos que nos rodean.

Formándose invertidas las imágenes en la retina, pues se trata de imágenes reales
dadas por un sistema óptico convergente, de distancia focal menor que la distancia a los
objetos, parece curioso que los veamosderechos; es que lo que miramos no son las
imágenes de la retina sino que ellas son un medio para transmitirnos la sensación
luminosa, de lo cual inferimos la existencia de los objetos localizándolos en el
espacio (percepción).
La noción de la distancia a los objetos (relieve) está también vinculada a nuestra
experiencia sensorial e íntimamente ligada a nuestra visión binocular.

Fig. 4.- En los ojos de un observador que mira desde un punto del eje
a una pirámide truncada, se forman imágenes diferentes. La
superposición de ambas impresiones produce la sensación de relieve.
La diferencia entre ambas imágenes (Fig. 4)
depende de la distancia a que se encuentren los
objetos que miramos y nuestra experiencia
sensorial nos ha enseñado a deducir, la distancia
en base a esa diferencia de "perspectivas".
En visión monocular (con un ojo cerrado)
también pueden apreciarse distancias, en base a
los ángulos visuales o diámetros aparentes, de
objetos de tamaños conocidos.
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Persistencia de las imágenes en la retina

Si nos encontramos en una habitación y bruscamente queda a
oscuras, las imágenes de los objetos que se habían formado en nuestra retina
no se borran instantáneamente.

La experiencia comprueba que, desaparecida la luz, la imagen persiste
aproximadamente 1 décimo de segundo si la intensidad de la luz no es excesiva, en cuyo
caso persiste durante más tiempo.
No debe confundirse la persistencia de las imágenes retinianas con los efectos del
cansancio provocado por una observación prolongada. En este caso, hay como una
persistencia de la impresión negativa de aquella.

Las fotografías obtenidas
corrientemente con las cámaras
fotográficas de un solo objetivo, no
nos dan la sensación de relieve,
pues falta esa doble imagen. Pero
hay cámaras con: dos objetivos,
situados aproximadamente a la
distancia de los dos ojos, con las que
se obtienen dos imágenes que,
observadas simultáneamente
producen la sensación de relieve.

En cinematografía se ha tratado de
resolver el problema proyectando sobre
la pantalla dos imágenes, una en rojo y
otra en verde, obtenidas desde puntos
próximos y que se observan con
anteojos de color en forma tal, que con
un ojo se ve la imagen roja y con el otro
la imagen verde.

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52
Ilusiones ópticas
El ojo normal al observar las figuras u objetos da lugar a curiosos errores de
apreciación denominados ilusiones ópticas.
Veamos algunas,

Mayor tamaño aparente de los objetos brillantes.
En la figura el cuadrado interior blanco sobre fondo negro parece más grande
que el cuadrado negro sobre fondo blanco. Sin embargo, son iguales. Esta
ilusión se debe al fenómeno llamado irradiación, por el cual en la imagen
retiniana de los objetos brillantes se impresionan los elementos sensibles
próximos, de modo que parecen de mayor tamaño.
Flechas y penachos de Tscherming.
Los dos segmentos horizontales de la figura son iguales aunque no lo
parecen. Se ha pretendido explicarlo por el hecho de que el ojo tiene que
moverse de mayor ángulo para recorrer la figura que parece presentar el
segmento mayor.
Se explica en esta ilusión el uso de plumas y penachos en uniformes para
agrandar la silueta del que lo lleva.
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Círculos de Delboeuf
Los círculos interiores de los dos dibujos tienen igual radio. La presencia
de las circunferencias exteriores provoca el engaño en la apreciación
sensorial por lo que el de la izquierda parece mayor.
Errores en la apreciación de la dirección
La figura muestra el modelo de Zollner. A la izquierda se ven 5 líneas
paralelas; y a la derecha el efecto de cortarlas con segmentos
transversales.
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En realidad no es sólo este problema el planteado respecto a la percepción visual,
pero se trata de cuestiones que escapan al dominio de la física y tal vez hasta de la
fisiología, pues están en el campo de la psicología.

Ilusiones cromáticas con el disco de Benham

Es un disco mitad negro y mitad blanco, con cuatro grupos de arcos de
distinto radio, abarcando sectores de ángulo de 45° en la parte blanca; todo
dibujado en negro, como muestra la figura 181. Haciéndolo girar en el sentido
de las agujas de un reloj con velocidad adecuada se ven los arcos negros de
diverso color. Los de mayor radio, (primer sector) se ven rojos; los otros se
ven sucesivamente de colores malva, verde y azul.
La explicación propuesta para el curioso fenómeno de ver de color las líneas
negras, se refiere a un retardo de la retina en la percepción coloreada, según
la cual el ojo ve rojo al blanco que sigue al primer sector; pero al nivel del
segundo sector, la retina ya excitada por el blanco del primero, aunque no
bien adaptada, percibe en color malva la zona correspondiente. En las otras
líneas, siendo más grandes los sectores blancos precedentes, la retina los
percibe en verde y en azul.
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CUESTIONARIO
1. ¿Cómo es el proceso de Decodificación de la información óptica que recibe
el ojo, para transformarla en visión?
2. Haga un esquema del ojo; dibuje en él al menos 6 componentes y ubíquelos
en el dibujo.
3. ¿Cuáles son las funciones de las terminales sensoriales que posee el ojo
rodeando la fovea en la retina?
4. ¿Que se conoce como “poder Separador del ojo”?
5. ¿Cómo se corrigen los defectos estructurales del ojo?
6. ¿Que son los fenómenos de Acomodación y adaptación de l ojo?

UNIDAD 3

ILUMINACIÓN NATURAL Y
ARTIFICIAL

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UNIDAD 3: ILUMINACIÓN NATURAL Y ARTIFICIAL

OBJETIVOS:
Al finalizar el estudio de esta unidad, UD será capaz de:

 diferenciar entre los distintos tipos de Iluminación.
 establecer criterios para el diseño de una Iluminación Natural eficiente
 seleccionar sistemas iluminación artificial adecuados.

Cuadro conceptual de la unidad

ILUMINACIÓN NATURAL
Y ARTIFICIAL

Energía y
Flujo
Luminoso
Alumbrado
Directo
E Indirecto
Sistemas de
iluminación
Intensidad
Rendimiento
Luminaria
Luminancia
Funciones Locales
Seguridad

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58
ENERGIA LUMINOSA O FLUJO BIBROETICO

La ENERGÍA LUMINOSA es aquella emitida por un manantial de
luz (o absorbida por un cuerpo iluminado), medida según la sensibilidad
del ojo.
Unidad 1: 1 lumen hora = 1 lm h
El FLUJO LUMINOSO es la relación entre la energía Q emitida (o
absorbida) en un tiempo t ydicho tiempo t, empleado en la emisión o
absorción. El tiempo se mide en horas. Unidad: ø = Q= lm t

Habiéndolos definido, cabe destacar que, el flujo luminoso se distribuye por el
espacio con intensidad variable, según la dirección.
Un haz de rayos dirigidos hacia una superficie F, delimitada en el espacio por
una superficie cómica, está ocupada por el flujo luminoso ø.
Veamos algunos conceptos importantes:

Ángulo Sólido

El vértice del cono ocupado por el flujo luminoso se encuentra en el punto
luminoso L y su superficie lateral está formada por rayos dirigidos hacia el
contorno de la superficie F. Tal división en el espacio se llama ÁNGULO
SÓLIDO; el mismo se mide por la porción de superficie esférica de radio
unidad que intercepta.

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Intensidad luminosa

Rendimiento luminoso

Luminaria

Es la relación entre el flujo luminoso y la unidad de superficie

Cuando la superficie iluminada F está a distancia r del punto
luminoso y es una porción de superficie esférica (o puede
integrarse como una suma de superficie esférica), el ángulo
sólido correspondiente (medido sobre la esfera unidad) viene
w = F
r2
Es la densidad de la luz en el ángulo sólido, o sea, la relación
entre el flujo abarcado por un ángulo sólido w y dicho ángulo
sólido.
Cuanto mayor sea el flujo luminoso ø y menor el ángulo sólido
w, mayor será la densidad de radiación luminosa en el ángulo
sólido.
I =
ø
W

Unidad:
1 candela = 1 cd

Es la relación entre el flujo emitido ø, expresado en lúmenes,
y la potencia eléctrica absorbida (P), expresada en vatios.
Indica el rendimiento de una lámpara o de una luminaria. Por lo
tanto, cuanto mayor sea la eficiencia luminosa, tanto más
económica resultará el empleo de la fuente luminosa.

n =
ø
=
lumen
P W

E =
ø
=
lumen
S m2
Unidad: 1 lux = 1 lx

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60
Luminancia

Factor de utilización en un local
Para poder iluminar correctamente un local es imprescindible tener en cuenta
algunos conceptos:
 El encandilamiento es mayor cuanto más cerca se encuentra la
fuente del plano horizontal que pasa por el ojo del observador

Entonces:
 El sistema de alumbrado en oficinas y talleres debe ser un alumbrado
general, más intenso y bien distribuido, a fin de obtener una
iluminación uniforme.

Es la intensidad luminosa emitida en una dirección dada por
una superficie luminosa o iluminada (fuente secundaria de
luz).
Dicho de otro modo, expresa el efecto de luminosidad que
una superficie produce en el ojo humano, ya sea dicha fuente
primaria o secundaria.
L = cd = nit
cm2

L = cd =stilb
m2

1stilb = 10000 nit

ACTIVIDAD
Completar cuadro con órdenes de magnitud según los distintos
conceptos

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Nunca deben colocarse en un artefacto lámparas de mayor
potencia que la indicada por el fabricante, dado que al ser éstas de mayor
potencia, se obtiene una curva de distribución distinta a la indicada por el
fabricante, y un brillo intenso que produce el encandilamiento.
Para los casos de ALUMBRADO DIRECTO, en locales cerrados es más
conveniente suspender los focos a mayor altura, con lo cual se eliminan las
posibilidades de encandilamiento.

Para el ALUMBRADO INDIRECTO deben utilizarse artefactos que
abarquen una superficie de 16 a 25 metros cuadrados, teniendo cuidado de que
no se produzcan zonas de sombra en la misma, la distancia del cielorraso al
centro del artefacto deberá fijarse de acuerdo a:

- La uniformidad de la distribución de la luz se determina por la relación entre
la intensidad mínima y la máxima dentro de la superficie considerada.
- La uniformidad es tanto mayor, cuando se acerca a 1 a 100 %.
- El porcentaje aconsejable de uniformidad varía entre el 70 % al 30 % en
locales cerrados y del 20 al 5 % en alumbrado público exterior.

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El cálculo se desarrolla de la siguiente forma:

Elección del sistema de alumbrado.
Elección del tipo de artefactos.
Elección del nivel luminoso.
Determinación del número de artefactos y su distribución.
Determinación del factor de utilización.
Determinación del factor de depreciación.
Cálculo del flujo luminoso por artefacto.
Elección de la lámpara.
Control del resultado.

Los elementos necesarios para calcular la iluminación son los siguientes.
Dimensiones del local (largo, ancho, alto).
Colores de cielorraso y paredes.
Clases de trabajo.
Circunstancias especiales (transmisiones por correas que producen sombras,
claraboyas, vigas, etc.).

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Para elegir el SISTEMA DE ALUMBRADO deben tenerse en cuenta las sombras
y brillo, por lo tanto:

 La iluminación sin sombras ni brillos es la indicada para lugares de lectura,
escritura y dibujo; esto es en oficinas, aulas y bibliotecas.
 La luz difusa sirve como iluminación general para trabajos medios finos.
 La luz directa y semi-directa conviene para talleres industriales.
 la luz indirecta no es aconsejable en museos de arte plástico, comedores,
etc. ya que imposibilita la visión plástica y no da ningún brillo a los objetos
susceptibles a brillar. Para estos casos, la solución es alumbrado indirecto en
combinación con la luz directa que producen las sombras o brillos necesarios.
Para la ELECCIÓN DEL ARTEFACTO usamos la tabla de factor de
utilización y factor de depreciación, donde están enumerados los artefactos más
corrientes con la curva de distribución de la luz al lado.
El VALOR DE ILUMINACIÓN NECESARIO se indica en la tabla de valores
de iluminación para distintos locales.

ACTIVIDAD

Diseñe la iluminación para una librería en un local con las
siguientes características:

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