El Ojo Humano: Un Sistema Óptico Fascinante

El ojo es un sistema óptico que produce imágenes reales de los objetos, las cuales se recogen en una pantalla.

El ojo tiene forma esférica y está rodeado por una membrana externa llamada esclerótica, la cual forma la córnea en la parte anterior del ojo. Detrás de la córnea hay un líquido transparente, el humor acuoso, y reteniendo a este se encuentra el cristalino, que es un cuerpo elástico y transparente unido al globo ocular por los músculos ciliares, que le permiten variar su curvatura. Detrás del cristalino hay un líquido gelatinoso llamado humor vítreo. La luz entra al ojo por la pupila, una abertura en el centro del iris que puede cambiar de diámetro, actuando como un diafragma que regula la entrada de luz. La coroides es la membrana que cubre la parte interna del ojo. En el fondo del globo ocular están las células nerviosas que forman la retina, y cuyas prolongaciones originan el nervio óptico, encargado de llevar la información al cerebro.

Lentes del Ojo y su Potencia

En el ojo hay dos lentes principales: el conjunto de córnea y humor acuoso, que se comporta como una lente de unas 40 dioptrías, y el cristalino, una lente convergente biconvexa de distancia focal variable, cuya mínima potencia es de unas 20 dioptrías.

Acomodación Visual

La acomodación es un proceso involuntario en el que los músculos ciliares hacen variar la distancia focal del cristalino, según sea la distancia del objeto que se mira. Cuando el objeto se acerca, estos músculos oprimen al cristalino, que aumenta su curvatura y la distancia focal se hace menor. Este proceso permite que podamos ver los objetos situados a diferentes distancias.

Punto Remoto y Visión Lejana

El punto remoto es el punto más alejado donde puede estar un objeto para que se vea nítidamente (imagen puntual en la retina). La distancia del punto remoto al ojo es la distancia máxima de visión nítida. Cuando un objeto se encuentra muy alejado de una lente convergente, la imagen se forma prácticamente en el foco. Al mirar un objeto lejano, el cristalino forma la imagen en la retina, y su foco está prácticamente en ella.

Esquema de Formación de la Imagen en el Punto Remoto

El esquema de formación de la imagen es el siguiente: se dibujan dos rayos que entran paralelos de dos puntos diferentes del dibujo. Al tratarse de un objeto en el punto remoto, su imagen es puntual, es decir, todos los rayos procedentes de cualquier punto son paralelos y convergen en el mismo punto (Dibujo).

Visión de Objetos Próximos y Punto Próximo

Si el objeto lejano se acerca al cristalino y este no modificara su potencia, la imagen se formaría cada vez más lejos del foco. Al no estar la imagen en la retina, esta no estaría bien enfocada (Dibujo).

La visión de objetos próximos es posible porque el cristalino se acomoda, reduce la distancia focal y entonces la imagen se forma en la retina (Dibujo). La acomodación tiene un límite. Hay un punto próximo: si el objeto está más cerca, no se aprecia nítidamente. La distancia entre el punto próximo y el ojo se llama distancia mínima de visión nítida.

Radiactividad Natural: Fenómenos y Leyes

La radiactividad natural es el proceso por el cual los núcleos atómicos de ciertas sustancias emiten radiación de manera espontánea y se transforman en núcleos de elementos diferentes, o bien en núcleos del mismo elemento en un estado de menor energía.

Desintegración Radiactiva y Actividad (A)

Llamamos actividad radiactiva (A) al número de núclidos que se desintegran por unidad de tiempo. Su valor depende del número de núclidos presentes (N).

La fórmula de la actividad es: A = -dN/dt = λN

El signo negativo se debe a que el número de núclidos presentes disminuye en el tiempo. λ (lambda) es la constante de desintegración, que representa la probabilidad de desintegración de un núclido por unidad de tiempo. Se mide en s⁻¹ en el SI y su valor es una característica del tipo de núclido.

La unidad de la actividad radiactiva en el SI se llama Becquerel (Bq).

La ley de desintegración radiactiva se expresa como: ln(N/N₀) = -λt o N = N₀e^(-λt)

Periodo de Semidesintegración (T½)

Se denomina periodo de semidesintegración (T½) al tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos que había en la muestra.

T½ = ln(2)/λ

Vida Media (τ)

Se denomina vida media (τ) de un núclido al tiempo que dura un núclido por término medio. Es un concepto estadístico comparable a lo que conocemos como «esperanza de vida». Se relaciona con el periodo de semidesintegración:

τ = 1/λ = T½/ln(2)

Emisión de Partículas Alfa, Beta y Rayos Gamma

La desintegración radiactiva puede implicar la emisión de diferentes tipos de radiación:

• Rayos Alfa (α): Son partículas positivas formadas por dos protones y dos neutrones (partícula alfa, ⁴₂He). Se les considera núcleos de Helio. Forman una radiación ionizante (capaz de arrancar partículas cargadas a la materia) que tiene muy poco poder de penetración: un papel o la piel humana la pueden detener.
• Rayos Beta (β): Son partículas negativas idénticas a los electrones. Su poder de penetración es mayor que el de las partículas alfa, pero son retenidas por una lámina delgada de metal, por ejemplo, el aluminio.
• La desintegración Beta que se produce en algunos procesos radiactivos supone la conversión de un neutrón en un protón. Es consecuencia de la interacción nuclear débil.
• El proceso de desintegración beta se puede expresar así: (Fórmula de desintegración beta, no proporcionada en el texto original, pero se menciona «se puede expresar así»).
• El electrón liberado procede del núcleo del átomo como resultado de la desintegración de un neutrón; su origen no está relacionado con los electrones que existen en los orbitales atómicos.
• Rayos Gamma (γ): Es radiación electromagnética; por eso no se desvía al atravesar el campo eléctrico. Tiene un gran poder de penetración, más que los rayos X. Para detenerla es preciso utilizar gruesas capas de hormigón.

Leyes de Soddy-Fajans

1. Primera Ley: Cuando un núclido emite una partícula alfa, se transforma en otro núclido cuyo número atómico desciende en dos unidades y su número de masa en cuatro.
2. Segunda Ley: Cuando un núclido emite una partícula Beta, se transforma en otro núclido cuyo número atómico aumenta en una unidad y su número de masa no varía.
3. Tercera Ley: Cuando un núclido emite una radiación gamma, sigue siendo el mismo núclido, pero en un estado energético diferente.