Storyboard

La radiación electromagnética (EM) es el canal sensorial más rico en información: cubre 20 órdenes de magnitud en frecuencia, desde ondas de radio (f 10 Hz) hasta rayos gamma (f 10² Hz). Los ojos biológicos acceden principalmente al rango visible (380780 nm), aunque muchas especies detectan UV (insectos, aves), infrarrojo cercano (serpientes de foseta) o infrarrojo térmico (algunos peces, vampiros).

La energía del fotón E = hf determina qué fotones pueden desencadenar reacciones fotoquímicas en los fotorreceptores: en el ojo humano, los opsins absorben fotones en el visible (E 2.53.5 eV). Un fotón de UV tiene demasiada energía (daño celular); un fotón de infrarrojo térmico (E << 0.1 eV) es insuficiente para activar los fotoquímicos de los fotorreceptores visuales, razón por la que no vemos el calor directamente.

La ley de Planck y Wien explican el espectro del sol (T 5778 K, _max 500 nm) y del cuerpo humano (T 310 K, _max 9.5 m): el ojo evolicionó sensible al pico del sol; las serpientes de foseta y los drones infrarrojos capturan la radiación del cuerpo humano. La ventana atmosférica en 814 m coincide con el máximo de emisión de animales de sangre caliente.

La ley de Beer-Lambert I = I·exp(-_a·x) gobierna la absorción de luz en tejidos, agua y atmósferas. En agua, _a es mínimo en el azul-verde ( 480 nm), explicando por qué la visión submarina de peces está desplazada al azul. El globo ocular humano tiene _a muy alto para UV (protección de la retina) y bajo para visible.

La difracción de Fraunhofer fija la resolución de cualquier ojo: la pupila de diámetro D actúa como apertura circular, produciendo el patrón de Airy en la retina. El disco de Airy tiene radio 1.22/D: a D = 3 mm y = 550 nm, el mínimo angular es 2×10 rad, que coincide con la separación de los conos foveales (25 m con foco en 17 mm). Esta es la evidencia de que el ojo opera en el límite de difracción.

>Modelo

ID:('ky', 573)

Storyboard

$c=\lambda f$

Variables

$f$

Frecuencia

$Hz$

$c$

Velocidad de la luz

$m/s$

$lambda$

Longitud de onda

$m$

>Modelo

ID:('gm', 5182)

Storyboard

$E_{\rm foton}=hf=hc/\lambda$

Variables

$f$

Frecuencia

$Hz$

$c$

Velocidad de la luz

$m/s$

$h$

Constante de Planck

$J·s$

$E_{ m foton}$

Energía del fotón

$J$

$lambda$

Longitud de onda

$m$

>Modelo

ID:('gm', 5183)

Storyboard

$B_\lambda=\frac{2hc^2/\lambda^5}{e^{hc/(\lambda k_BT)}-1}$

Variables

$T$

Temperatura absoluta

$K$

$B_lambda$

Radiancia espectral

$W/m³sr$

$c$

Velocidad de la luz

$m/s$

$h$

Constante de Planck

$J·s$

$lambda$

Longitud de onda

$m$

$k_B$

Constante de Boltzmann

$J/K$

>Modelo

ID:('gm', 5184)

Storyboard

$\lambda_{\max}T=2.898\times10^{-3}$

Variables

$T$

Temperatura absoluta

$K$

$lambda_{max}$

Longitud de onda máxima

$m$

>Modelo

ID:('gm', 5185)

Storyboard

$I=I_0e^{-\mu_a x}$

Variables

$mu_a$

Coeficiente de absorción

$1/m$

$I_0$

Irradiancia inicial

$W/m²$

$I$

Irradiancia transmitida

$W/m²$

$x$

Espesor recorrido

$m$

>Modelo

ID:('gm', 5186)

Storyboard

$\sin\theta_c=n_2/n_1$

Variables

$n_2$

Índice de refracción externo

$1$

$n_1$

Índice de refracción interno

$1$

$\theta_c$

Ángulo crítico

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 5187)

Storyboard

$I(\theta)=I_0\left[\frac{2J_1(\pi D\sin\theta/\lambda)}{\pi D\sin\theta/\lambda}\right]^2$

Variables

$J_1$

Función de Bessel orden 1

$1$

$I( heta)$

Intensidad difractada

$W/m²$

$I_0$

Irradiancia inicial

$W/m²$

$D$

Diámetro de apertura

$m$

$lambda$

Longitud de onda

$m$

$\theta$

Ángulo de observación

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 5188)

Storyboard

$\theta_R=1.22\lambda/D$

Variables

$D$

Diámetro de apertura

$m$

$lambda$

Longitud de onda

$m$

$\theta_R$

Ángulo de Rayleigh

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 5189)

Descripción

Red de modelo

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estrategia
• 2D
• 3D

Ecuación

Número

Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

---

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Cálculos

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar

Variables

$J_1$

J1

Función de Bessel orden 1

1

$n_2$

n_2

Índice de refracción externo

1

$n_1$

n_1

Índice de refracción interno

1

$mu_a$

mu_a

Coeficiente de absorción

1/m

$f$

f

Frecuencia

Hz

$T$

T

Temperatura absoluta

K

$I( heta)$

I_theta

Intensidad difractada

W/m²

$I_0$

I_0

Irradiancia inicial

W/m²

$I$

I

Irradiancia transmitida

W/m²

$B_lambda$

B_lambda

Radiancia espectral

W/m³sr

$c$

c

Velocidad de la luz

m/s

$h$

h

Constante de Planck

J·s

$E_{ m foton}$

E_foton

Energía del fotón

J

$D$

D

Diámetro de apertura

m

$x$

x

Espesor recorrido

m

$lambda$

lambda

Longitud de onda

m

$lambda_{max}$

lambda_max

Longitud de onda máxima

m

$k_B$

k_B

Constante de Boltzmann

J/K

$\theta_c$

theta_c

Ángulo crítico

rad

$\theta$

theta

Ángulo de observación

rad

$\theta_R$

theta_R

Ángulo de Rayleigh

rad

ID:(0, 573)