LUZ - LASER
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PROPIEDADES FíSICAS PROPIEDADES FíSICAS DE LUZ, LÁSER , ECODE LUZ, LÁSER , ECO
Prof. Angela SantorsolaProf. Angela Santorsola
LUZLUZ
Es una radiación electromagnética cuya Es una radiación electromagnética cuya longitud de onda en el vacío está longitud de onda en el vacío está comprendida entre 400nm – 700nm.comprendida entre 400nm – 700nm.
Es una propagación de la oscilación Es una propagación de la oscilación armónica de un campo eléctrico y uno armónica de un campo eléctrico y uno magnético perpendiculares entre sí . magnético perpendiculares entre sí .
LUZLUZ
La velocidadLa velocidad de propagación varía con el de propagación varía con el medio ( c ) medio ( c )
La frecuenciaLa frecuencia ( v ) ( v )
La longitud de ondaLa longitud de onda depende del medio de depende del medio de propagación ( propagación ( λλ ) )
C = C = λλ . v . v
ORIGEN DE LA LUZORIGEN DE LA LUZ
Movimientos de las Movimientos de las moléculas.moléculas.
Del salto de un e de Del salto de un e de un nivel energético un nivel energético superior a otro inferiorsuperior a otro inferior
Teoría cuánticaTeoría cuántica
Teoría Planck la luz es emitida y viaja en Teoría Planck la luz es emitida y viaja en forma de pequeños trenes de ondas o forma de pequeños trenes de ondas o paquetes ( cuantos de luz o fotones ) .paquetes ( cuantos de luz o fotones ) .
La E transportada por un fotón viene La E transportada por un fotón viene determinada por :determinada por :
E = h.vE = h.v
h es la contante de Planck (6.6x10h es la contante de Planck (6.6x10-34 -34 j.s ) j.s )
v la fr de la radiación . v la fr de la radiación .
Propiedades de la Luz Propiedades de la Luz Magnitudes radiométricasMagnitudes radiométricas
Flujo energético :Flujo energético : es la E que proviene de es la E que proviene de una superficie dada por unidad de tiempo.una superficie dada por unidad de tiempo.
Se mide en watts ( W )Se mide en watts ( W )
F = E / t F = E / t
LUZLUZ
Intensidad energética :Intensidad energética : El flujo energético emitido por unidad de ángulo sólido en una El flujo energético emitido por unidad de ángulo sólido en una
dirección determinada .dirección determinada .
IIee = F/ W = F/ W
Se mide W / srSe mide W / sr
Propiedades de la luzPropiedades de la luz
Reflexión : Reflexión : cuando los cuando los rayos llegan a un rayos llegan a un cuerpo en el cual no cuerpo en el cual no pueden continuar pueden continuar propagándose , se propagándose , se desvían en otra desvían en otra direccióndirección
Propiedades de la luzPropiedades de la luz
Absorción :Absorción : cuando cuando pasa un haz de rayos pasa un haz de rayos a través de un cuerpo a través de un cuerpo transparente la transparente la intensidad de la luz intensidad de la luz que emerge por su que emerge por su extremo es inferior a extremo es inferior a la intensidad que la intensidad que llega al cuerpo.llega al cuerpo.
Propiedades de la luzPropiedades de la luz
Refracción :Refracción :
el cambio de dirección el cambio de dirección que sufren los rayos que sufren los rayos luminosos al pasar de luminosos al pasar de un medio a otro, con un medio a otro, con velocidad distinta velocidad distinta
Indice de RefracciónIndice de Refracción
Aire.............1.00Aire.............1.00
Agua...........1.33Agua...........1.33
H.acuoso.....1.34H.acuoso.....1.34
Cornea.........1.37Cornea.........1.37
L. Cristalino...1.39L. Cristalino...1.39
Indice Indice
Refractivo :Refractivo :
V luz en el vacioV luz en el vacio
______________________________________
V.de la luz en una V.de la luz en una sustancia específicasustancia específica
INTERFERENCIAINTERFERENCIA
Son el resultado de la Son el resultado de la naturaleza ondulatoria de la luz.naturaleza ondulatoria de la luz.Cuando 2 ondas se superponen Cuando 2 ondas se superponen los vectores resultantes son la los vectores resultantes son la suma de los componentes suma de los componentes ( interferencia constructiva )( interferencia constructiva )Las dos ondas tienen Las dos ondas tienen amplitudes iguales y opuestas. amplitudes iguales y opuestas. El vector resultante , se anulan El vector resultante , se anulan totalmente. Esto efecto de totalmente. Esto efecto de anulación se conoce como anulación se conoce como "interferencia destructiva", ya "interferencia destructiva", ya que las ondas desaparecen que las ondas desaparecen temporalmente cuando se temporalmente cuando se encuentran. encuentran.
ESPECTROSCOPIAESPECTROSCOPIA
Rama de la física que Rama de la física que estudia la constitución estudia la constitución de los espectros de de los espectros de gases , líquidos y gases , líquidos y sólidossólidos
Nos permite Nos permite reconocer un reconocer un elemento o sustancia elemento o sustancia por la longitud de por la longitud de onda de su espectro . onda de su espectro .
ESPECTROFOTOMETRÍAESPECTROFOTOMETRÍA
El funcionamiento de un El funcionamiento de un espectrofotómetro consiste espectrofotómetro consiste básicamente en iluminar la muestra básicamente en iluminar la muestra con luz blanca y calcular la cantidad con luz blanca y calcular la cantidad de luz que refleja dicha muestra en de luz que refleja dicha muestra en una serie de intervalos de longitudes una serie de intervalos de longitudes de onda. Esto se consigue haciendo de onda. Esto se consigue haciendo pasar la luz a través de un dispositivo pasar la luz a través de un dispositivo monocromático que fracciona la luz en monocromático que fracciona la luz en distintos intérvalos de longitudes de distintos intérvalos de longitudes de onda. El instrumento se calibra con onda. El instrumento se calibra con una muestra o loseta blanca cuya una muestra o loseta blanca cuya reflectancia en cada segmento de reflectancia en cada segmento de longitudes de onda se conoce en longitudes de onda se conoce en comparación con una superficie de comparación con una superficie de reflexión difusa perfecta.reflexión difusa perfecta.
LUZLUZ
Newton creía que la luz era un flujo de partículas. Sus experimentos con prismas de cristal demostraron que la luzse podía fraccionar en varios colores individuales.
LÁSERLÁSER
Amplificación de la luz mediante emisión Amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación.estimulada de radiación.
Principios.Principios.
LÁSERLÁSER
1916 Albert Einstein sugiere que los e- 1916 Albert Einstein sugiere que los e- son capaces de absorber o emitir luz son capaces de absorber o emitir luz espontáneamenteespontáneamente
1951 Fabrikant propuso la idea de 1951 Fabrikant propuso la idea de amplificación dela luz estimulada . amplificación dela luz estimulada .
1960 H Maiman crea dispositivo que 1960 H Maiman crea dispositivo que emite luz visible. emite luz visible.
Componentes del láserComponentes del láser
Medio Activo : sólido , líquido , gaseoso.Medio Activo : sólido , líquido , gaseoso.
Cavidad óptica . Cavidad óptica .
Fuente externa de energía . Fuente externa de energía .
Proceso emisión LáserProceso emisión Láser
Bombeo : fuente eléctrica o por radiación Bombeo : fuente eléctrica o por radiación
Emisión espontánea de radiación Emisión espontánea de radiación
Emisión estimulada de radiaciónEmisión estimulada de radiación
AbsorciónAbsorción
LÁSERLÁSER_____________________________S
___________________________M
______________________________I
545nm
694nm
Amplificación por estimulaciónAmplificación por estimulación
Los puntos representan los átomos de cromo que van quedando en estado metaestable
PROPIEDADES DE LA PROPIEDADES DE LA ENERGÍA LÁSERENERGÍA LÁSER
Coherencia.Coherencia.
Colimación.Colimación.
Monocromatismo.Monocromatismo.
Alta intensidad.Alta intensidad.
Tipos de láserTipos de láser
Según el medio activo : sólido , líquido , Según el medio activo : sólido , líquido , gas . gas .
Según la longitud de onda : espectro Según la longitud de onda : espectro visible o infrarrojo .visible o infrarrojo .
El método de excitación del medio activo : El método de excitación del medio activo : bombeo óptico , bombeo eléctrico .bombeo óptico , bombeo eléctrico .
El # de niveles de energía que participan El # de niveles de energía que participan en el procesoen el proceso
Láser de GasLáser de Gas
Helio- Neón Helio- Neón
Helio Cadmio Helio Cadmio
ArgónArgón
CO2CO2
N2N2
Láser infrarrojo lejanoLáser infrarrojo lejano
Láser Argón Láser Argón
Onda continua 488 - 514 nmOnda continua 488 - 514 nm
Absorbido por la HbAbsorbido por la Hb
TTO : lesiones vascularesTTO : lesiones vasculares
Láser CO2Láser CO2
Longitud de onda : 10600 nm Longitud de onda : 10600 nm
Cromóforo : Agua intra y extracelular .Cromóforo : Agua intra y extracelular .
Uso : onda contínua o pulsadaUso : onda contínua o pulsada
TTO : lesiones piel , rejuvenecimiento , TTO : lesiones piel , rejuvenecimiento , cosméticacosmética
LÁSER CO2LÁSER CO2
Energía láser Co2 Papilas Dermis Adelgazamiento Piel
Producción continúa de colágeno
Láser SólidosLáser Sólidos
ND YAGND YAG
Láser RubíLáser Rubí
Alexandrita Alexandrita
Titanio ZáfiroTitanio Záfiro
Nd YAGNd YAG
Siglas : Neodimio : Itrio – Aluminio-GarnetSiglas : Neodimio : Itrio – Aluminio-Garnet
Longitud de onda : 1060 – 1320 nmLongitud de onda : 1060 – 1320 nm
Cromóforo : Agua intra y extracelular . Cromóforo : Agua intra y extracelular .
Alto poder de penetración .Alto poder de penetración .
Uso : Lesiones vasculares , Uso : Lesiones vasculares , rejuvenecimiento cutáneorejuvenecimiento cutáneo
ALTERACIONES TISULARES ALTERACIONES TISULARES INDUCIDAS POR LÁSERINDUCIDAS POR LÁSER
Fotocoagulación.Fotocoagulación.
Fotodisrupción.Fotodisrupción.
Fotoevaporización.Fotoevaporización.
Fotodescomposición.Fotodescomposición.
FOTOCOAGULACIÓNFOTOCOAGULACIÓN
La energía láser es absorbida por el tejido La energía láser es absorbida por el tejido pigmentario.pigmentario.
Convertida en energía térmica .Convertida en energía térmica .
Vaporización tisular .Vaporización tisular .
Necrosis celular.Necrosis celular.
Coagulación intravascular.Coagulación intravascular.
Ej : Lasér Argón Ej : Lasér Argón λλ 400-600 nm 400-600 nm
FOTODISRUPCIÓNFOTODISRUPCIÓN
La E. Láser es focalizada en una zona pequeña La E. Láser es focalizada en una zona pequeña Campo eléctrico que fragmenta los eCampo eléctrico que fragmenta los e-- de los átomos. de los átomos. Estado gaseoso - Plasma .Estado gaseoso - Plasma .Emisión de fotones .Emisión de fotones .Daño mecánico celular.Daño mecánico celular.Fx. de estructuras pig. y no pig.Fx. de estructuras pig. y no pig.Ej : Láser YAG : neodimio Ej : Láser YAG : neodimio λλ 1060 nm(infrarrojo ) 1060 nm(infrarrojo )
FOTOEVAPORIZACIÓNFOTOEVAPORIZACIÓN
Tipo de láser : dióxido de carbonoTipo de láser : dióxido de carbono
Produce r . infrarrojo l. de onda largaProduce r . infrarrojo l. de onda larga
El haz es absorbido por el agua.El haz es absorbido por el agua.
No penetra al interior del ojo .No penetra al interior del ojo .
Desaparece por evaporización lesiones Desaparece por evaporización lesiones superficiales.superficiales.
FOTODESCOMPOSICIÓN.FOTODESCOMPOSICIÓN.
Láser : fluoruro de argón .Láser : fluoruro de argón .
Producción de luz ultravioleta de Producción de luz ultravioleta de λλ corta.corta.
Interactúa con los enlaces químicos de Interactúa con los enlaces químicos de materiales biológicos.materiales biológicos.
Rompiéndolos en móleculas que se Rompiéndolos en móleculas que se separan por difusión. Ej: Excimer Láser.separan por difusión. Ej: Excimer Láser.
ULTRASONIDOULTRASONIDO
Método diagnósticoMétodo diagnóstico
Ondas mecánicas, originadas por la Ondas mecánicas, originadas por la vibración de un cuerpo elástico y vibración de un cuerpo elástico y propagadas por un material , cuya propagadas por un material , cuya frecuencia 20.000 ciclos /sfrecuencia 20.000 ciclos /s
ECOECO
Es el fenómeno Es el fenómeno acústico producido acústico producido por la reflexión de por la reflexión de ondas sonoras y que ondas sonoras y que consiste en la consiste en la percepción de un percepción de un segmento análogo . segmento análogo .
FrecuenciaFrecuencia
El Nº de veces que una onda sonora se El Nº de veces que una onda sonora se repite en la unidad de tiemporepite en la unidad de tiempo
Se expresa en ciclos por segSe expresa en ciclos por seg
La unidad hertz ( 1 Hz : un ciclo por La unidad hertz ( 1 Hz : un ciclo por segundo )segundo )
Las F perceptibles 16 – 20.000 HzLas F perceptibles 16 – 20.000 Hz
Sobre 20.000 Hz ultrasonido. Sobre 20.000 Hz ultrasonido.
Interacción del sonido con la Interacción del sonido con la materiamateria
La propagación de la onda tiene como La propagación de la onda tiene como soporte las partículas del medio que soporte las partículas del medio que atraviesa .atraviesa .
El movimiento de las partículas produce El movimiento de las partículas produce cambios en su posición y en la pr del cambios en su posición y en la pr del medio .medio .
Interacción del sonido con la Interacción del sonido con la materiamateria
Durante el paso de la onda la distancia Durante el paso de la onda la distancia entre las partículas cambia , produciendo entre las partículas cambia , produciendo cambios en su posición y en la pr del cambios en su posición y en la pr del medio medio
La pr es directamente proporcional a la La pr es directamente proporcional a la concentración de partículas, produciendo concentración de partículas, produciendo un movimiento ondulatorioun movimiento ondulatorio
Propagación de la onda sonora
Longitud de onda Un ciclo
Amplitud
Desplazamiento de las partículas en el medio
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
IntensidadIntensidad
Es la energía sónica que se transmite a Es la energía sónica que se transmite a los tejidos y produce ondas de compresión los tejidos y produce ondas de compresión y descompresión . y descompresión .
Se mide en watts/cmSe mide en watts/cm2 .2 .
El (dB) compara la intensidad relativa de El (dB) compara la intensidad relativa de dos niveles de sonido dos niveles de sonido
Equivale a la décima parte del bell .Equivale a la décima parte del bell .
Impedancia AcústicaImpedancia Acústica
Es la propiedad de los tejidos responsable Es la propiedad de los tejidos responsable de la reflexión del sonido (eco ). ( Z )de la reflexión del sonido (eco ). ( Z )
Z : V . P Z : V . P
Cada tejido tiene un valor Z , por lo tanto Cada tejido tiene un valor Z , por lo tanto diversa capacidad para reflejar las ondas diversa capacidad para reflejar las ondas sónicas . sónicas .
Impedancia Acústica (Z)Impedancia Acústica (Z)
TejidoTejido Z ( g / cm.seg )Z ( g / cm.seg )
AireAire 0.00010.0001
Humor acuoso-lentesHumor acuoso-lentes 0.070.07
Humor vitreo -retinaHumor vitreo -retina 0.010.01
Retina-coroideRetina-coroide 0.0010.001
GrasaGrasa 1.41.4
AguaAgua 1.51.5
HuesoHueso 88
Interfase AcústicaInterfase Acústica
Los límites entre dos medios con Los límites entre dos medios con diferente capacidad de reflexión .diferente capacidad de reflexión .
La proporción reflejada depende de La proporción reflejada depende de ángulo de incidencia y de la diferencia en ángulo de incidencia y de la diferencia en la impedancia de los dos medios . la impedancia de los dos medios .
VelocidadVelocidad
La velocidad ( v ) a la que se transmite La velocidad ( v ) a la que se transmite la onda depende de la densidad y la onda depende de la densidad y elasticidad del medio en que viaja y es elasticidad del medio en que viaja y es independiente de la Findependiente de la F
v:v:√E ( elasticidad )√E ( elasticidad )
P (densidad del medio )P (densidad del medio )
Velocidad del sonidoVelocidad del sonido
Tejido /materiaTejido /materia Velocidad ( m / seg)Velocidad ( m / seg)
aireaire 331331
GrasaGrasa 14501450
AguaAgua 14981498
Humor acuosoHumor acuoso 15321532
EscleraEsclera 16301630
CorneaCornea 15501550
Lente intraocular Lente intraocular 16291629
MúsculoMúsculo 15851585
HuesoHueso 40804080
Transmisión del sonidoTransmisión del sonido
La V , F , La V , F , λ , son determinantes en la λ , son determinantes en la capacidad de resolución del haz capacidad de resolución del haz ultrasónico ultrasónico V : F. V : F. λλ A mayor F , mayor resolución ,menor A mayor F , mayor resolución ,menor penetración del sonido .penetración del sonido .Explorar estructuras corporales cercanas Explorar estructuras corporales cercanas al transductor se utilizan F altas al transductor se utilizan F altas
Instrumentación Instrumentación Efecto PiezoeléctricoEfecto Piezoeléctrico
Hmnos CurieHmnos Curie
Los materiales actúan como Los materiales actúan como transductores, relacionando la energía transductores, relacionando la energía eléctrica en mecánica . eléctrica en mecánica .
Ej : cristales de cerámica : Zirconato de Ej : cristales de cerámica : Zirconato de plomo , titanio de bario . plomo , titanio de bario .
+ + + + + + + ++ + + +
- - - - - - - - - - - - - - - -
-- - - - - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + + + +
+ -
+ -
+ - +
-+
-
+ -+
-+
-
- +- +
- +1 2 3
1. Centro de las cargas coinciden no hay potencial
2. Asimetría de las cargas con deformidad del transductor
3. Si se comprime el cristal , genera carga transductor , deformación mecánica
EFECTO PIEZOELÉCTRICO
Haz UltrasónicoHaz Ultrasónico
______________________________
PULSO ECO
EMISIÓN CONTINUA
Requiere otro receptor
Cristal emisor - receptor
Modalidades de aplicación clínicaModalidades de aplicación clínica
Modo A : Modo A : modulación de amplitud.modulación de amplitud.La sonda se mantiene fija y el equipo La sonda se mantiene fija y el equipo registra la amplitud de los ecos . registra la amplitud de los ecos . La señal aparece como una series de La señal aparece como una series de deflexiones verticales sobre la línea basaldeflexiones verticales sobre la línea basalLa altura de los picos = la amplitud del ecoLa altura de los picos = la amplitud del ecoDistancia entre las deflexiones = distancia Distancia entre las deflexiones = distancia entre las estructuras.entre las estructuras.
ModalidadesModalidades
Modo B : Modo B : Modalidad de brillantez.Modalidad de brillantez.El eco se representa por un punto El eco se representa por un punto brillante cuyo tamaño es proporcional a la brillante cuyo tamaño es proporcional a la amplitud de la señal .amplitud de la señal .Es la base de las modalidades M y Es la base de las modalidades M y rastreo B rastreo B Se obtienen imágenes bidimensionales.Se obtienen imágenes bidimensionales.
Efecto DopplerEfecto Doppler
Cuando un haz ultrasónico incide en una Cuando un haz ultrasónico incide en una sup. Inmóvil, la onda reflejada,tiene la sup. Inmóvil, la onda reflejada,tiene la misma fr que la onda que fue transmitida misma fr que la onda que fue transmitida
Si la sup está en movimiento, la onda Si la sup está en movimiento, la onda reflejada tendrá una fr diferente de la reflejada tendrá una fr diferente de la transmitida . (Cambio de fr Doppler )transmitida . (Cambio de fr Doppler )
Ej : arteria supraorbitaria o la oftálmicaEj : arteria supraorbitaria o la oftálmica
Cambio de Frecuencia DopplerCambio de Frecuencia Doppler
>V g.rojos > Fd>V g.rojos > Fd
Al explorar un vaso el Al explorar un vaso el operador deberá operador deberá mantener un haz mantener un haz entre 40º – 60º , para entre 40º – 60º , para obtener una señal obtener una señal adecuada.adecuada.