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MÓDULO I

ÓPTICA BÁSICA

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MÓDULO I

INTRODUCCIÓN A LA ÓPTICA BÁSICA

1.1 OBJETIVOS

Explicar conceptos básicos en óptica al personal asesor óptico.

Revisar los conceptos relacionados con las propiedades de la luz

incluyendo dispersión, difusión y refracción.

Diferenciar las variantes relacionadas con defectos visuales y sus

posibles correcciones.

Reafirmar características generales de la anatomía y fisiología ocular y

su relación a la óptica ocular.

Evaluar los diferentes conceptos relacionados a prismas, lentes

positivos, lentes negativos, distancia focal, dioptría, índice de

refracción.

1.2 CONTENIDO TEMÁTICO

La luz.

Espectro Visual.

Índice de Refracción

Dioptrías

Interpretación de la hoja Técnica de lentes Oftálmicos

Prismas

Lentes

Materiales

Defectos Refractivos

Anatomía y Fisiología Ocular

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MÓDULO I. INTRODUCCIÓN A LA ÓPTICA BÁSICA

1. La luz.

La luz es aquella parte de las ondas electromagnéticas que permite estimular

los receptores de la retina produciendo sensación visual.

El Universo está formado por materia y energía. La energía que procede del

sol se denomina energía radiante y está formado por un conjunto de

radiaciones. Estas radiaciones se transmiten por un movimiento ondulatorio.

Este movimiento se caracteriza por unos parámetros físicos: longitud de

onda (λ) y/o frecuencia (ν).

1.1 Teorías.

A principios del siglo XVIII era creencia generalizada que la luz estaba

compuesta de pequeñas partículas. Fenómenos como la reflexión, la

refracción y las sombras de los cuerpos, se podían esperar de torrentes de

partículas. Isaac Newton demostró que la refracción estaba provocada por el

cambio de rapidez de la luz al cambiar de medio y trató de explicarlo

diciendo que las partículas aumentaban su rapidez al aumentar la densidad

del medio. La comunidad científica, consciente del prestigio de Newton,

aceptó su teoría corpuscular.

En la cuneta quedaba la teoría de Christian Huygens que en 1678 propuso

que la luz era un fenómeno ondulatorio que se transmitía a través de un

medio llamado éter. Esta teoría quedó olvidada hasta la primera mitad del

siglo XIX, cuando Thomas Young sólo era capaz de explicar el fenómeno de

las interferencias suponiendo que la luz fuese en realidad una onda. Otros

estudios de la misma época explicaron fenómenos como la difracción y la

polarización teniendo en cuenta la teoría ondulatoria.

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1.2 Radiación Electromagnética.

El conjunto de energía procedente del sol se denomina espectro de energía

radiante. Llamaremos espectro a la separación espacial de las distintas

radiaciones que componen una radiación más compleja. Se trata de un

espectro continuo y cada radiación se caracteriza por su frecuencia o por su

longitud de onda en vacío. En función de la radiación podemos agruparla en

Rayos Cósmicos, Rayos Gamma, Rayos X, Ultravioleta, Visible, Infrarrojo,

Radar, FM, Televisión, Onda Corta.

La mayoría de estas radiaciones son producidas por el sol, algunas de ellas

tienen efectos letales. Gracias a la atmósfera, en la superficie terrestre sólo

se reciben radiaciones cósmicas, ultravioletas, infrarrojas, y visibles,

comprendidas entre 290 nm y 20000 nm, siendo absorbidas las peligrosas

(inferiores a 290 nm).

2. Espectro Visual.

Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que

el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este

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rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No

hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá

a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden

ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

Estas radiaciones permiten observar colores. En función de la longitud de

onda de las mismas apreciaremos el color: violeta, índigo, azul, verde,

amarillo, anaranjado y rojo, además de todos los colores compuestos por

ellos. Este fenómeno se pone de manifiesto cuando la luz blanca (suma de

todos los colores visibles) se descompone, por ejemplo, al atravesar un

prisma o cuando incide con determinada inclinación en las gotas del vapor

de agua observándose el arco Iris. Como veremos más adelante la luz al

cambiar de medio cambia la velocidad de propagación, por lo que se

manifiesta visiblemente la dispersión de la luz en función de su longitud de

onda.

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3. Índice de Refracción.

El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la

velocidad de la luz cuando se pasa de un medio a otro. A mayor índice de

refracción, menor es la velocidad de la luz.

4. Dioptrías.

La dioptría es la unidad que expresa con valores positivos o negativos el

poder una lente y está expresado por el inverso de su distancia focal.

5. Interpretación de la hoja Técnica de lentes Oftálmicos

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La hoja técnica de los lentes oftálmicos nos muestra diferentes medidas (A,

B, ED) que nos ayudan a recomendarlas para diseños de lentes que

requieren medidas especificas. En especial aquellos diseños que requieren

altura de bifocal y multifocal. A través del sistema Boxing, podemos

entender el significado de cada una de las partes que conforma la montura.

A: horizontal

Mayor

B: Altura Vertical

ED: Diagonal

Mayor

DBL: puente

Para los diseños multifocales la altura B es de importancia, ya que esta

medida define el tipo de diseño de los lentes multifocales. Toda montura

debería tener una altura B promedio de 30 mm. La línea roja indica la altura

de 30 mm y la línea verde indica una altura mínima de 10 mm que deben

tener las monturas cuando se requiera realizar diseños multifocales.

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5.1 Distancia Pupilar

Es la medida que hay desde el centro de la pupila del ojo derecho hasta el

centro de la pupila del ojo izquierdo. Puede realizarse a través de reglas

milimetradas o con el pupilometro. Esta medida es de importancia en el

montaje de lentes oftálmicos.

5.2 Altura pupilar

Es la distancia que hay desde el aro inferior de la montura hasta el centro

pupilar. Esta medida es usada para el montaje de lentes progresivos. Para

los lentes bifocales se utiliza desde el aro inferior hasta borde palpebral

inferior.

Altura para Bifocal y visión sencilla

Altura para multifocal

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6. Prismas.

Un prisma es todo cuerpo transparente limitado por dos dioptrios planos no

paralelos. El ángulo que forman estos dos dioptrios se denomina ángulo

apical (α), y la intersección entre las dos caras del prisma se denomina

arista. La base del prisma será el lado opuesto y paralelo a la arista. Cuando

un rayo de luz incide sobre un prisma se refracta dos veces según la ley de

la refracción. Si el prisma está inmerso en aire, el rayo se desvía en

dirección a la base del prisma. Su uso en óptica está especializado en los

casos de desviación ocular o estrabismo, donde la implementación de prisma

ayuda a obtener una alineación de los ejes visuales, evitando la formación

de doble imagen.

7. Lentes.

Un lente oftálmico no es más que un medio refractante limitado por dos

superficies utilizado para compensar los diferentes defectos visuales. Existen

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dos tipos de lentes: positivos o convergentes y negativos o divergentes.

Pueden clasificarse en: monofocales, bifocales, multifocales.

Bifocales

Multifocal

Visión sencilla

Las características ópticas de la lente vienen determinadas tanto por la

geometría de dichas superficies como por la naturaleza óptica de dicho

medio. Por ello es importante conocer las propiedades y características de la

materia prima de la que están hechas las lentes.

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Según la combinación de las curvas de sus caras, las lentes se pueden

clasificar en varios tipos, tal y como se especifican en la Figura

8. Materiales.

8.1 Lentes orgánicas.

En ellas la materia prima es un producto de la química orgánica. Es lo que se

conoce vulgarmente como plástico, aunque realmente son polímeros muy

especializados los que se usan en óptica oftálmica por sus cualidades ópticas

y físicas.

8.2 Lentes minerales.

Son aquellas cuya materia prima es el vidrio. Se llaman así porque el vidrio

está hecho fundamentalmente de silicatos.

8.3 Vidrio.

Material mineral, compuesto de sílice principalmente, fundido con óxidos

metálicos como el titanio, bario, sodio. Algunas características del vidrio son:

Mayor peso y resistentes al rayado.

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8.4 CR39.

El CR39 es el primer material oftálmico orgánico que salió al mercado. Fue

Descubierto a principio de los años 40. Se trata del compuesto

correspondiente al tipo de material plástico llamado CR-39.

Su densidad es muy baja, casi la mitad del mineral, por lo que es muy

ligero. Sin embargo su índice de refracción bajo hace que las lentes sean

también más gruesas.

Su número de Abbe es alto, En física y óptica, el número del Abbe también

conocido como el V-número de un material transparente, es una medida de

la dispersión en lo referente al índice de refracción. Se debe su nombre al

físico alemán de Ernst Abbe que lo definió.

Los números de Abbe se usan para clasificar vidrios y otros tipos de

materiales transparentes. Materiales con baja dispersión tendrán un número

de Abbe grande. Así, cuanto mayor sea el número de Abbe, mejor será la

calidad de la lente. Una buena lente suele corresponder a valores de V

superiores a 40. Valores más bajos, en torno a 20 corresponden a vidrios

flint muy densos, y alrededor de 30 a policarbonato. Por tipos de vidrio, el

vidrio flint tiene valores de V< 50, mientras que para el vidrio crown V >50.

Están compuestas de polímeros orgánicos. Se caracterizan porque:

Tienen una densidad menor, lo que las hace muy ligeras.

Son más blandos y más propensos a rayarse que sus contrapartidas

minerales.

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Esto se solventa en la actualidad con tratamientos endurecedores que

colocan una película de material resistente al rayado sobre su superficie.

8.5 Policarbonato.

Polímero termoplástico fácil de moldearse; Baja densidad; Alto índice de

refracción; Resistente a los impactos; Protección UV. Las aplicaciones del

plástico de policarbonato (PC) son muy diversas englobando desde la óptica,

hasta la medicina, pasando por la electrónica y la mecánica. Algunos de los

productos fabricados en PC son los CD-ROMs, CDs, Minidiscs, DVDs,

carcasas de teléfonos móviles y relojes, ventanas de los aviones, visores

para astronautas. Un plástico de policarbonato (PC) es un polímero obtenido

por poli condensación lineal que en sus cadenas presentan la agrupación -O-

CO-O (ésteres del ácido carbónico). La macromolécula de PC esta formada

por largas cadenas paralelas con pocos enlaces entre ellas. Debido a esta

estructura lineal este material es susceptible de moldearse por calor y

endurecerse por el frío tantas veces como se quiera debido a que no sufre,

durante este proceso, ninguna transformación química, solamente un

cambio físico.

9. Defectos Refractivos.

9.1 Miopía.

En estos ojos la imagen se forma por delante de la retina, por una

convergencia excesiva en relación a la longitud ocular. El ojo ve borroso de

lejos y para ver nítido necesita acercarse al objeto.

Se compensa mediante lentes divergentes, que son cóncavas y negativas o

lentes de contacto.

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9.2 Hipermetropía.

En este defecto los rayos luminosos no se reúnen en la retina sino por detrás

de ella. Hay pues un defecto de convergencia o un ojo pequeño. La visión no

es nítida, sobre todo de los objetos cercanos.

El individuo joven puede recurrir a un esfuerzo de acomodación para

compensar parcialmente el defecto, pero esta capacidad acomodativa va

disminuyendo con los años. El esfuerzo que el niño o el joven realiza por

enfocar la visión da lugar a dolor frontal de cabeza, el niño cierra y se frota

los ojos, puede existir un estado nauseoso, sensación de ardor en los ojos y

cuadros inflamatorios frecuentes como blefaritis y orzuelos.

En la infancia puede producir estrabismo por el esfuerzo de acomodación y si

la diferencia visual entre los dos ojos es muy marcada desarrollarse una

ambliopía (ojo vago).

A partir de los 30 años la capacidad de acomodación va disminuyendo por lo

que los síntomas pueden hacerse más notorios a esta edad. Se compensa

mediante lentes convergentes, convexas y positivas.

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9.3 Astigmatismo.

La mayoría de los astigmatismos son de origen corneal. Se caracteriza

porque el poder de refracción del ojo no es el mismo en todos sus

meridianos. El astigmatismo puede ser regular (miópico, hipermetrópico o

mixto) o irregular. El paciente con astigmatismo no ve nítido a ninguna

distancia, puesto que nunca un punto objeto produce un punto imagen, sino

dos líneas focales Puede tener además de visión borrosa, dolor de cabeza,

fatiga ocular tras esfuerzos visuales, fotofobia (intolerancia anormal a la luz

por causa ocular), etc.

Se compensa con otro tipo de lentes, cilíndricas (las lentes divergentes

usadas en la miopía y las convergentes en la hipermetropía, son lentes

esféricas). Las lentes cilíndricas se caracterizan, además de por su carácter

convergente (+) o divergente (-) y por su potencia en dioptrías, por un eje

expresado en grados que varía de 0º a 180º.

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9.4 Presbicia.

La presbicia es una alteración fisiológica de la visión cercana. Esta palabra

proviene del griego presbys que significa viejo y opos – opto que significa

ojo. El sistema acomodativo del Ojo, mediante el cual éste se contrae y se

relaja modificando la forma del cristalino permite a la persona ver de lejos y

de cerca sin el auxilio de lentes correctivos o con el uso de ellos para visión

lejana corrigiendo un defecto preexistente como miopía, hipermetropía ó

astigmatismo.

Aproximadamente a la 4ta década de la persona, este sistema comienza a

mostrar debilidad para el enfoque cercano, teniendo que alejar los objetos o

el material de lectura a una distancia mayor que la normal para poderlos

observar con claridad hasta que se hace imposible dicho desempeño.

10. Anatomía y Fisiología Ocular.

10.1 La cornea.

Situada en el polo anterior del globo ocular, es la primera lente del sistema

óptico del ojo. Al no tener vasos sanguíneos es totalmente transparente, se

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nutre de la lágrima y el humor acuoso. Suele tener una potencia de unos 43

dioptrías y es el origen de la mayoría de los astigmatismos.

10.2 La esclera.

Es el esqueleto del globo ocular. Es una capa blanquecina y dura que

recubre todo el ojo formado por tejido conjuntiva. Su función es

fundamentalmente de protección. Se une a la córnea en el limbo corneal.

10.3 El iris.

El iris 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.

10.4 El cristalino.

Es la segunda lente del ojo. Tiene la capacidad de abombarse o estirarse

según estemos enfocando un objeto cercano o lejano. Su potencia varía

entre 20 y 30 dioptrías. Cuando enfocamos un objeto cercano, se dice que

estamos acomodando.

10.5 La retina.

Es la pantalla del sistema óptico ocular. Las imágenes le llegan invertidas y

son transformadas en pulsos nerviosos por los conos y bastones. Los conos

son los responsables de la visión fotópica o diurna y de la percepción de los

colores. Los bastones son sensibles a la luz escotópica o nocturna y no

perciben los colores. Los conos y bastones están conectados a las células

bipolares, que a su vea están conectados a las células ganglionares. Las

prolongaciones nerviosas de estas últimas forman una red (de ahí el nombre

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de retina) que pasa por la papila (el punto ciego) y forma el nervio óptico. La

retina en realidad se considera como una prolongación del cerebro.

10.6 Humor acuoso.

El humor acuoso es un líquido que se encuentra entre la córnea y el

cristalino. Este líquido claro e incoloro contribuye a mantener la presión

intraocular, también hace de medio nutriente de los tejidos avasculares del

ojo como son la córnea, cristalino y el humor vítreo.

10.7 Parpados.

Los parpados contribuyen a la protección del globo ocular. En primer lugar

reaccionan frente a cualquier cuerpo extraño. El continuo parpadeo

distribuye la película lagrimal. Mientras el párpado permanece cerrado, por

ejemplo, cuando dormimos, se mantienen las condiciones de humidificación

del ojo a la vez que se evita la entrada de luz. Este fenómeno también se

hace patente cuando estamos expuestos a radiaciones fuertes. El parpadeo

actúa como limitador de la entrada de luz, de esta manera protege a la

retina de una sobreexposición con sus posibles consecuencias.

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