OÍDO HUMANO
Sensibilidad del Oído Humano
El oído humano puede responder a diminutas variaciones de presión en el aire, si están en el rango de frecuencia audible, aproximadamente entre 20 Hz - 20 kHz.
Es capaz de detectar variaciones de presión de menos de una billonésima parte de la presión atmosférica. El umbral de audición corresponde a vibraciones del aire del orden de una décima de un diámetro atómico. Esta increible sensibilidad es mejorada por una amplificación efectiva de la señal del sonido, por medio de las estructuras del oído externo y medio. Contribuyendo al amplio rango dinámico de la audición humana, están los mecanismos protectores que reducen la respuesta del oído a sonidos muy altos. Las intensidades de sonido sobre este amplio rango, se expresan normalmente en decibelios.
Rango Dinámico de la Audición
El oído humano, además de su notable sensibilidad, es capaz de responder a un rango mas amplio de estimulación que cualquiera de los sentidos. Se puede decir que el rango dinámico práctico va desde el umbral de audición hasta el umbral de dolor:
Este notable rango dinámico, es mejorado por la estructura de amplificación efectiva, que amplía el extremo inferior del rango, y por el mecanismo protector que amplía su extremo superior.
| Niveles Dinámicos de Música |
Resolución del Tono
El tamaño extremadamente pequeño de la cóclea y la resolución extremadamente alta de la percepción deltono humano, pone en duda la suficiencia de la teoría del lugar para responder completamente sobre la resolución del tono por el oído humano. Algunos datos típicos:
|  | ||||||||||
Esto requeriría una detección de tonos separados cada 0,002 cm, lo cual es físicamente excesivo para una simple acción de pico sobre la membrana.
El oído humano normal puede detectar la diferencia entre 440 Hz y 441 Hz. Es difícil de creer que podría alcanzarse dicha resolución por picos selectivos de vibraciones de membrana. Debe estar operando algun otro mecanismo de agudización del tono.
Las estructuras del oído externo y medio, contribuyen tanto a la notable sensibilidad, como al amplio rango dinámico del oído humano. Se pueden considerar que son tanto un pre-amplificador, como un limitador para el proceso de la audición humana.
| The oído externo(pabellón auricular), recoge más energía de sonido que la que recibiría el canal auditivo sin él, y de esta manera contribuye a cierta amplificación de área. Los números aquí son sólo representativos ... no hay datos precisos. |
| |||||||||
Los oídos exterior y medio, contribuyen con algo así como un factor de 100, o unos 20decibelios de amplificación, bajo óptimas condiciones.
Sonido Audible
Por lo general, el "sonido" se utiliza para indicar el sonido que puede ser percibido por el oído humano, es decir, el "sonido" se refiere al sonido audible, a menos que se clasifique de otra forma. Una definición razonablemente estándar de sonido audible es, la de una onda de presión con frecuencia entre 20 Hz y 20.000 Hz, y con una intensidad por encima del umbral de audiciónestándar. Dado que el oído está rodeado por el aire, o tal vez bajo el agua, las ondas de sonido están limitadas a ser ondas longitudinales. También se pueden especificar los rangos normales depresión sonora y la intensidad del sonido.
| Frecuencia: | ||
| Intensidad: | ||
| Presión: |
Para una temperatura de aire de 20ºC donde la velocidad del sonido es 344 m/s, las ondas de sonido audible, tienen longitudes de onda desde 0,0172 m (0,68 pulgadas), a 17,2 metros (56,4 pies).
| Sonido Ultrasónico |
Ondas TransversalesEn las ondas transversales, el desplazamiento del medio es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Una ola en un estanque y una onda en una cuerda son ondas transversales que se visualizan facilmente. |
Ondas LongitudinalesEn las ondas longitudinales, el desplazamiento del medio es paralelo a la propagación de la onda. Una onda en un "slinky" (muelle en espiral), es un buen ejemplo de visualización. Las ondas sonoras en el aire son ondas longitudinales. |
Ondas Sonoras en el Aire
Una onda sonora de frecuencia única desplazándose a través del aire, provocará en el aire una variación de presión sinusoidal. Como característica de las ondaslongitudinales, el movimiento del aire que acompaña al paso de la onda de sonido, será adelante y atrás en la dirección de propagación del sonido.
Clint Sprott, profesor de física de la Universidad de Wisconsin, muestra una forma de visualizar estas ondas de presión longitudinales en su exposición de demostración "Wonders of Physics. Un generador de tonos produce sonidos de frecuencia única y alimenta un altavoz en un tubo que se llena con gas natural (metano). En el tubo se perfora una serie de agujeros para liberar una pequeña cantidad de gas. El encendido del gas produce llamas que aumentan de altura con la presión en la tubería. El patrón de las llamas muestra la variación de la presión y se puede utilizar para medir aproximadamente la longitud de onda de la onda de presión en la tubería.
 Frecuencia Baja |  Frecuencia Alta |
A continuación se muestran más detalles sobre la conexión de los altavoces a la tubería. El altavoz está alimentado por la salida amplificada de un oscilador sintonizable.
 | Se perforaron en el tubo una serie de pequeños agujeros regularmente espaciados. Sobre unos 8 mm. de separación entre ellos. |
OJO HUMANO
Los radiaciones luminosas que nuestro ojo es capaz de percibir constituyen una pequeño franja del conjunto de las ondas electromagnéticas.
Las radiaciones electromagnéticas que percibe el ojo humano, conforman una pequeña banda que va desde los 3,85xlO8 MHz., a los 7,9xlO8 MHz.
A las radiaciones por debajo del rojo se las denomina infrarrojas, y a las superiores al violeta, ultravioletas.
Estas radiaciones electromagnéticas se transmiten en forma de "cuantos de energía" (son los denominados fotones) que, dependiendo del foco que los emite, tienen una frecuencia determinada. La energía que portan los fotones es directamente proporcional a la frecuencia de la señal emisora y a una constante llamada constante de Plank. De tal manera que:
A las radiaciones por debajo del rojo se las denomina infrarrojas, y a las superiores al violeta, ultravioletas.
Estas radiaciones electromagnéticas se transmiten en forma de "cuantos de energía" (son los denominados fotones) que, dependiendo del foco que los emite, tienen una frecuencia determinada. La energía que portan los fotones es directamente proporcional a la frecuencia de la señal emisora y a una constante llamada constante de Plank. De tal manera que:
donde "h" es la constante de Plank y "f' la frecuencia del fotón.
Toda radiación electromagnética, visible o no, transporta una cierta cantidad de energía que depende de la propia energía del fotón y del número de fotones recibidos.
Estas cantidades de energía, tanto emitidas como recibidas, han sido ponderadas y delimitadas creándose unidades para que puedan ser medidas.
Si se dispone de una esfera con un cierto radio "R", que se toma como unidad, y en cuyo centro existe un punto emisor radiando fotones en todas direcciones y con la misma intensidad y que forma un cono sólido desde el centro de la esfera a su superficie. La base de este cono no será plana, sino que tendrá una cierta curvatura, y su superficie se mide en estereorradianes. El estereorradián es el ángulo que proporciona una unidad de superficie de la base del cono formado. Si el radio de la esfera tuviese 1 m. de longitud, un estereorradián será aquel ángulo que formaría un cono con una superficie en la base de 1 m2
La intensidad del foco emisor se mide en "candelas" y proporciona la cantidad de luz emitida que pasa por el ángulo sólido de un estereorradián. A la cantidad de energía que atraviesa la superficie del cono sólido en la unidad de tiempo se le denomina flujo luminoso, y se mide en "lumen".
La candela, el lumen y el estereorradián guardan relación entre sí, de tal manera que:
Estas cantidades de energía, tanto emitidas como recibidas, han sido ponderadas y delimitadas creándose unidades para que puedan ser medidas.
Si se dispone de una esfera con un cierto radio "R", que se toma como unidad, y en cuyo centro existe un punto emisor radiando fotones en todas direcciones y con la misma intensidad y que forma un cono sólido desde el centro de la esfera a su superficie. La base de este cono no será plana, sino que tendrá una cierta curvatura, y su superficie se mide en estereorradianes. El estereorradián es el ángulo que proporciona una unidad de superficie de la base del cono formado. Si el radio de la esfera tuviese 1 m. de longitud, un estereorradián será aquel ángulo que formaría un cono con una superficie en la base de 1 m2
La intensidad del foco emisor se mide en "candelas" y proporciona la cantidad de luz emitida que pasa por el ángulo sólido de un estereorradián. A la cantidad de energía que atraviesa la superficie del cono sólido en la unidad de tiempo se le denomina flujo luminoso, y se mide en "lumen".
La candela, el lumen y el estereorradián guardan relación entre sí, de tal manera que:
1 candela = 1 lumen / 1 estereoradián
Si se sitúa en el lugar del cuerpo receptor de luz, la cantidad de flujo luminoso recibido por una unidad de superficie se le denomina iluminación y viene expresada en "lux", estableciéndose la equivalencia siguiente:
1 lux = 1 lumen / 1 m2
El Ojo Humano y la Visión
La estructura de una cámara fotográfica es comparable con la constitución del ojo humano. La cámara negra del ojo está constituida por una esfera llena de un líquido denominado humor vítreo, el objetivo lo constituyen la córnea y el cristalino; el diafragma, el iris con la pupila; la superficie fotosensible, la retina; y el obturador, sería el párpado.
Si se comienza por la recepción de una imagen, se puede afirmar que lo que llega al ojo sólo es la luz reflejada por los objetos, excepción hecha de los cuerpos emisores.
Si se comienza por la recepción de una imagen, se puede afirmar que lo que llega al ojo sólo es la luz reflejada por los objetos, excepción hecha de los cuerpos emisores.
Partes del ojo humano
Así, dependiendo de la intensidad luminosa que llegue al ojo humano, la pupila se ajusta de forma automática e involuntario, abriendo o cerrando más o menos la apertura del iris para que la imagen recibida al pasar por el cristalino se proyecte sobre la retina.
El cristalino es una lente biconvexa de foco variable que proyecta la imagen sobre la retina llevándola al punto de la misma en que la imagen es más nítida y con un correcto enfoque.
La córnea es una membrana que envuelve al ojo y que encierra el humor acuoso, un líquido viscoso aposentado delante de la pupila que, junto al humor vítreo contenido en la cámara posterior, sirve para mantener turgente al ojo.
De todos los componentes del ojo, el más importante es la retina. Es aquí donde se realiza la percepción de la imagen. Es la décima capa de una película formada por diez. Las nueve primeras están compuestas de neuronas, en su mayor parte, y son atravesadas sin ningún tipo de dificultad por los fotones provenientes del exterior.
La retina está constituida por una enorme cantidad de captadores fotosensibles, cada uno de los cuales da en cada momento información correspondiente de la intensidad y el color de la radiación incidente. Estos captadores fotosensibles son de dos tipos: conos y cilindros o bastones; se los conoce con estos nombres debido a su forma. Los conos y los cilindros son las terminaciones de una gran cantidad de fibras nerviosas que forman el nervio óptico, el cual se encarga de transmitir todas las informaciones a las superficies estriadas del cerebro situadas en el lóbulo occipital. Los conos poseen un enlace nervioso individual con el cerebro, mientras que los bastones van unidos a un mismo conducto nervioso por grupos que pueden llegar a ser miles de ellos. De aquí que los conos den mensajes sensoriales más precisos y que los bastones tengan una mayor sensibilidad, incluso con niveles de energía luminosa muy bajos.
El cristalino es una lente biconvexa de foco variable que proyecta la imagen sobre la retina llevándola al punto de la misma en que la imagen es más nítida y con un correcto enfoque.
La córnea es una membrana que envuelve al ojo y que encierra el humor acuoso, un líquido viscoso aposentado delante de la pupila que, junto al humor vítreo contenido en la cámara posterior, sirve para mantener turgente al ojo.
De todos los componentes del ojo, el más importante es la retina. Es aquí donde se realiza la percepción de la imagen. Es la décima capa de una película formada por diez. Las nueve primeras están compuestas de neuronas, en su mayor parte, y son atravesadas sin ningún tipo de dificultad por los fotones provenientes del exterior.
La retina está constituida por una enorme cantidad de captadores fotosensibles, cada uno de los cuales da en cada momento información correspondiente de la intensidad y el color de la radiación incidente. Estos captadores fotosensibles son de dos tipos: conos y cilindros o bastones; se los conoce con estos nombres debido a su forma. Los conos y los cilindros son las terminaciones de una gran cantidad de fibras nerviosas que forman el nervio óptico, el cual se encarga de transmitir todas las informaciones a las superficies estriadas del cerebro situadas en el lóbulo occipital. Los conos poseen un enlace nervioso individual con el cerebro, mientras que los bastones van unidos a un mismo conducto nervioso por grupos que pueden llegar a ser miles de ellos. De aquí que los conos den mensajes sensoriales más precisos y que los bastones tengan una mayor sensibilidad, incluso con niveles de energía luminosa muy bajos.
Curva de sensibilidad relativa del ojo en función de las longitudes de onda de las radiaciones percibidas.
Esfera con un foco puntual de radiación uniforme y omnidireccional. Angulo sólido, cuya unidad es el estereorradian, desde el que se ve una superficie (S ) desde el foco puntual: es la superficie que determina en la esfera de radio unidad la figura geométrico que tiene por vértice el punto y, cuyas aristas, pasan por el contorno de la superficie.
Todo lo que se sabe acerca de la recepción de una imagen por el ojo, y la interpretación que de ella realiza el cerebro, se ha obtenido de una manera experimental estudiando y comparando el comportamiento del ojo ante los estímulos a que era sometido.
Examinando al microscopio la superficie de la retina se comprueba que la densidad de los conos es mucho mayor que la de los bastones en una zona situada en el extremos opuesto de la pupila, denominada mancha amarilla. La parte central de esta zona, denominada fóvea, está desprovista totalmente de bastones, mientras que la densidad de conos es máxima.
En la fóvea, los conos son de tres tipos diferentes dependiendo del tipo de radiación a la que sean sensibles.
Estos conos permiten realizar la percepción cromática de las imágenes. Los bastones son los encargados de la luminancia, o visión monocroma (de blanco y negro). Este hecho, junto con la mayor sensibilidad de los bastones, explica el porqué, ante bajos niveles de iluminación, se dejan de percibir los colores, y la imagen que nos queda es en blanco y negro (a la noche todos los gatos son pardos).
Los conos y los cilindros están inmersos en un medio líquido que toma instantáneamente color blanco ante la presencia de fotones, volviendo más lentamente a su estado inicial cuando se produce el cese de fotones en la fuente emisora. Este retardo en la vuelta al estado inicial, se admite que es debido al proceso inverso de la reacción fotoquímica que se produce ante la presencia de fotones y tiene una duración de, aproximadamente, 50 x 10-3 seg.
Examinando al microscopio la superficie de la retina se comprueba que la densidad de los conos es mucho mayor que la de los bastones en una zona situada en el extremos opuesto de la pupila, denominada mancha amarilla. La parte central de esta zona, denominada fóvea, está desprovista totalmente de bastones, mientras que la densidad de conos es máxima.
En la fóvea, los conos son de tres tipos diferentes dependiendo del tipo de radiación a la que sean sensibles.
Estos conos permiten realizar la percepción cromática de las imágenes. Los bastones son los encargados de la luminancia, o visión monocroma (de blanco y negro). Este hecho, junto con la mayor sensibilidad de los bastones, explica el porqué, ante bajos niveles de iluminación, se dejan de percibir los colores, y la imagen que nos queda es en blanco y negro (a la noche todos los gatos son pardos).
Los conos y los cilindros están inmersos en un medio líquido que toma instantáneamente color blanco ante la presencia de fotones, volviendo más lentamente a su estado inicial cuando se produce el cese de fotones en la fuente emisora. Este retardo en la vuelta al estado inicial, se admite que es debido al proceso inverso de la reacción fotoquímica que se produce ante la presencia de fotones y tiene una duración de, aproximadamente, 50 x 10-3 seg.
La luminancia
En una imagen en blanco y negro (monocromática) se atribuye más luminancia, brillo, a sus partes blancas que a las grises, y más a las grises que a las negras. Si ahora se observa una imagen en color, se establecen las mismas diferencias entre las partes muy iluminadas y las que quedan en la sombra, independientemente del color que tengan. El ojo no responde de igual manera ante igual intensidad de iluminación de dos colores diferentes; y así, ante dos colores con diferente iluminación, se produce la sensación de que tienen la misma. A la energía luminosa percibida se le denomina luminancia y es diferente de la realmente emitida.
Los experimentos realizados demuestran que el ojo puede distinguir cerca de mil niveles de luminancia diferentes, desde el umbral de percepción hasta el de deslumbramiento.El Tono o Matiz
Los experimentos realizados demuestran que el ojo puede distinguir cerca de mil niveles de luminancia diferentes, desde el umbral de percepción hasta el de deslumbramiento.El Tono o Matiz
El Tono se puede definir como el atributo que permite diferenciar y separar la longitud de onda predominante de la señal recibida, es decir, la visión distinta de los colores cromáticos. Son, aproximadamente, 250 tonos diferentes los que el ojo humano es capaz de distinguir, a los que hay que añadir los correspondientes a la gama de los púrpuras.
Fases en que se puede dividir el fenómeno de la visión.
CIBERGRAFIA: http://www.siste.com.ar/serv021.htm
Retina y sensibilidad luminosa
La visión humana está directamente relacionada con la radiación electromagnética correspondiente al espectro luminoso comprendido entre las radiaciones de longitudes de onda de entre 380 nm y 780 nm. Sin embargo, el sistema sensorial visual no es uniformemente sensible a la energía proveniente de las distintas longitudes de onda del espectro visible.
La principal razón de esta diferencia sensorial reside en la distinta proporción de pigmentos fotosensibles ubicados en un tipo de células especializadas de la retina: los conos. La retina central presenta tres tipos de conos en una proporción desigual que se estima en aproximadamente: 20:40:1 de rojos, verdes y azules respectivamente. En condiciones fotópicas (luz día), el verde produce una sensación visual con una eficacia 10.000 veces superior a la del violeta.
La sensibilidad del ojo tricrómata normal en condiciones de buena luminosidad puede representarse mediante la curva de luminosidad fotópica (Fig. 1). En esta curva se puede apreciar que el área de mayor sensibilidad del ojo normal corresponde a aquella comprendida entre los 480 y los 680 nm, mientras que la sensibilidad es mínima en el rango 380-480 nm (correspondiente a la luz violeta y parte del azul) y en el rango 680-780 nm (luz roja y parte del naranja). El pico de máxima sensibilidad del ojo humano se encuentra aproximadamente en los 555-560 nm, porción correspondiente a la luz de color verde. La sensibilidad a los distintos colores por la retina es, de menor a mayor la siguiente: violeta-azul-rojo-naranja-amarillo-verde.
Según la luminosidad ambiente, la sensibilidad del ojo a las distintas longitudes de onda incidentes varía. La visión cromática se produce por los estímulos de los conos en visión fotópica y mesópica (luz tenue) mientras que permanece ausente en la visión escotópica (oscuridad). Si bien en condiciones escotópicas no se perciben los colores porque no actúan los conos, se pueden distinguir formas, figuras y contornos con distintos contrastes, gracias a la contribución de los bastones de la retina. La curva de sensibilidad de la retina a distintas longitudes de onda en condiciones escotópicas se puede observar en la figura 1; como se puede apreciar, existe un corrimiento de la sensibilidad hacia las longitudes de onda más cortas, encontrándose el máximo de sensibilidad cercano a los 500 nm (correspondiente al color azul).
Existen patologías que determinan una curva de sensibilidad a las radiaciones electromagnéticas que difiere de la del ojo tricrómata normal. Personas con distintos tipos de dicromatismo, monocromatismo (acromatopsia) y tricromatismo anómalo, más allá de poder o no distinguir los colores, presentan curvas de eficiencia luminosa diferentes a las ya analizadas, pudiendo éstas estar desplazadas hacia longitudes de onda más corta o más larga, según la patología. Cuando una patología implica disfuncionalidad de los conos, si los bastones funcionan correctamente, la curva se verá desplazada hacia la izquierda (menores longitudes de onda) como ocurre con un ojo normal en condiciones escotópicas.
Hasta aquí hemos considerado las razones neuro-retinianas que determinan diferencias en la sensibilidad al contraste debidas a los distintos colores de la radiación incidente en el ojo humano. Sin embargo, también existen fenómenos ópticos que ocurren en el ojo antes de que entre en juego el sistema neuro-retiniano y que determinan en gran medida diferencias en la sensibilidad al contraste debidas a variaciones en la longitud de onda incidente en iguales condiciones de intensidad luminosa.
Existen diversos fenómenos ópticos que producen una reducción en el contraste de la imagen retiniana y por ende afectan la sensibilidad al contraste del paciente, estos son fundamentalmente: fluorescencia y esparcimiento.
OPINIÓN: Se puede
decir que tanto el sentido del oído, como el sentido de la vista se encuentran muy
desarrollados y sus rangos de vida son muy completos; en su finalidad de ser.
No hay comentarios:
Publicar un comentario