Las gafas correctivas suelen estar destinadas a ayudar a enfocar la luz en tu retina. Suponiendo que ya tengo una buena visión, pero simplemente quiero más luz, ¿podría hacer gafas que envíen más luz a mi ojo sin magnificar, enfocar o distorsionar la imagen? (Ignora la aberración cromática).
Primero, permíteme intentar aclarar la pregunta, porque no todos parecen entenderla ("¿de dónde vendrían los fotones?"). Si estoy comprando unos prismáticos, podría elegir entre unos 8x24, 8x36 o 8x50. El primer número es la ampliación; 8x en todos los ejemplos. El segundo número es el tamaño del objetivo en milímetros, de 24 a 50 milímetros en el ejemplo. Si todo lo demás es igual, los objetivos más grandes recogerán más luz y producirán una imagen más brillante. Los prismáticos 8x24 y 8x50 darán la misma ampliación 8x, pero el par 8x50 será más brillante.
Por lo tanto, es razonable preguntar si podrías hacer unos prismáticos 1x con un objetivo grande que ilumine la escena frente a ti. Aquí no hay un problema de conservación de energía; el objetivo frontal más grande recogería más luz. El problema es que hay una relación entre la ampliación y el tamaño de las pupilas de entrada y salida:
ampliación = tamaño_de_la_pupila_de_entrada / tamaño_de_la_pupila_de_salidaSi creas unos prismáticos con una pupila de entrada (básicamente, el objetivo) que sea más grande que la pupila de tu ojo, de modo que pueda recoger más luz que la pupila de tu ojo, entonces, con una ampliación de 1x, la pupila de salida será igual de grande que la lente objetivo. Y dado que es más grande que la pupila de tu ojo, la "luz extra" va a chocar con tu iris en lugar de pasar por la pupila, y no obtendrás ninguna ventaja de ella.
Sí, exactamente: hace una apertura enorme para recolectar mucha luz, y luego organiza la óptica de manera que no haya una magnificación aparente.
¡Gracias! ¿Puedes profundizar un poco en por qué esa ley de magnificación siempre debe cumplirse, o proporcionar un enlace? Estaría interesado en comprender esa ley a través de una óptica más básica.
Pero... nunca puedes usar una apertura más grande para hacer la imagen más brillante de lo que ya sería si la miraras sin prismáticos 1x. Por eso todos siguen preguntando de dónde vienen los fotones extra.
Ampliando un poco lo que dijo ptomato, creo que hay un problema con la segunda ley de la termodinámica independientemente de cualquier problema con la primera ley.
Supongamos que el universo consistiera en dos cosas: un cuerpo negro con forma de globos oculares y el fondo de microondas. Luego, el cuerpo negro entraría en equilibrio térmico con el fondo de microondas.
Ahora introducimos estas gafas que hacen que las cosas sean más brillantes, colocándolas frente al cuerpo negro. De repente, el cuerpo negro tiene más luz incidiendo sobre él. Absorbe toda esta luz, por lo que tiene que calentarse. Hicimos que el calor fluyera desde un lugar más frío (el fondo de microondas) hacia un lugar más caliente (el cuerpo negro) por un fenómeno óptico pasivo. Eso viola la segunda ley.
EDITAR: Resulta que este principio se llama "conservación de brillo" o "conservación de brillo superficial" y es bien conocido en óptica. Ver, por ejemplo, http://www.cv.nrao.edu/course/astr534/Brightness.html
Quieres un amplificador óptico. Utiliza la emisión estimulada para amplificar la luz, como en un láser, pero sin el bucle de retroalimentación. Generalmente se utiliza para amplificar la señal de fibra óptica a más de 200 km. Hacer gafas portátiles con esto no sería fácil. Invertir la población de electrones de un trozo de vidrio con suficiente ganancia para que sea útil. Como señaló ptomato, es un dispositivo activo, por lo tanto necesita una fuente de alimentación para alimentarlo. Pero no creo que te preocupe esto.
Otros han discutido cosas alrededor de esto, pero ¿no califica la visión nocturna como una respuesta a "gafas que hacen que todo sea más brillante"?
Se discuten 3 categorías principales. Lo más probable es que solo estés interesado en la primera categoría.
Intensificación de imagen
Las tecnologías de intensificación de imagen funcionan en el principio de amplificar la cantidad de fotones recibidos de varias fuentes naturales como la luz de las estrellas o la luz de la luna. Ejemplos de tales tecnologías incluyen las gafas de visión nocturna y las cámaras de poca luz.
Iluminación activa
Las tecnologías de iluminación activa funcionan en el principio de acoplar la tecnología de intensificación de imagen con una fuente activa de iluminación en el infrarrojo cercano (NIR) o en la banda de infrarrojo de onda corta (SWIR). Ejemplos de tales tecnologías incluyen cámaras de poca luz.
Imagen térmica
Las tecnologías de imagen térmica funcionan detectando la diferencia de temperatura entre el fondo y los objetos del primer plano.
Para más información sobre la primera categoría, el artículo sobre dispositivo de visión nocturna discute las tecnologías actuales. El artículo intensificador de imagen profundiza aún más. Aparentemente estos utilizan principalmente fotocátodos para intensificar imágenes. Son un poco diferentes de los amplificadores ópticos discutidos por Bernardo Kyotoku en que se basan en el efecto fotoeléctrico.
Parece que los dispositivos pasivos funcionan tomando la luz no visible y haciéndola visible, por lo que supongo que no hacen que más luz entre en el ojo, pero sin duda hacen que las cosas parezcan más brillantes.
"" Aparentemente, estos principalmente utilizan fotocátodos para intensificar imágenes. "" Este es un malentendido típico de los "jóvenes" en la electrónica clásica. Un fotocátodo no es en primer lugar un dispositivo, y en segundo lugar no "intensifica". Un fotocátodo produce electrones libres en el vacío, pero no hay ganancia con eso. El proceso será energéticamente neutral a lo sumo. La imagen electrónica es "intensificada" por amplificación. ""
No, no se usa óptica; necesitarías algún tipo de amplificación activa. Sin magnificar, enfocar o distorsionar la imagen, los lentes tendrían que ser planos. Pero considera la energía en la luz que entra en la cara frontal y sale de la cara trasera de las lentes - lo que quieres requeriría que hubiera más saliendo que entrando, lo cual viola la conservación de energía. La energía extra tiene que venir de algún lugar.
EDICIÓN
Esta pregunta causó mucha más discusión de la que esperaba. Me gustaría tratar de explicar un poco más mi respuesta, porque parece que la gente me malinterpretó.
Permíteme decir primero, quiero considerar el caso de usar solo lentes y dispositivos similares. En la respuesta de j.c. ya hemos establecido que lo que pides es posible usando amplificación, conversión de frecuencia, o imágenes térmicas - todos los cuales se utilizan en tecnología de visión nocturna/intensificación de imagen. Navegando en Wikipedia descubrí que algunos animales tienen un tapetum lucidum, una membrana reflectante detrás de la retina que devuelve cualquier luz que haya pasado a través de la retina sin ser absorbida, permitiendo que pase a través de las células de la retina una vez más y se absorba en el rebote. Esto aumenta la eficiencia de la retina, que también es una forma de hacer lo que pides, pero lo estoy descartando ya que no está disponible para nosotros los humanos sin recurrir a la cirugía.
Ahora, vamos al grano. Queremos crear gafas correctivas que hagan tu visión más brillante, pero sin
Esto significa, considerando el siguiente diagrama:
El sistema óptico que queremos crear está representado por la caja "?". La frente de onda a la izquierda tiene que ser igual que la frente de onda a la derecha, solo más brillante. (Excepto por los efectos de la propagación a través de la distancia que ocupa la caja, pero ignoremos eso.) Observa que he dibujado las frentes de onda como líneas onduladas con flechas por todas partes. Esto se debe a que las imágenes que nuestros ojos observan no son iguales a las fuentes puntuales con las que trabajamos en óptica de pregrado, están compuestas por muchos rayos diferentes viajando en diferentes direcciones y con diferentes fases (es decir, corriendo un poco delante o detrás unos de otros.) Así que no es suficiente con simplemente capturar "más luz" en el sistema, tiene que estar en el lugar correcto, viajando con el ángulo apropiado, con la cantidad adecuada de retraso en comparación con los otros rayos.
Ahora mira mi dibujo rudimentario de un ojo mirando un triángulo:
He dibujado los rayos externos de los puntos externos del triángulo que entran en el ojo. También he dibujado algunos rayos que van en diferentes direcciones y que no entran en el ojo. Para hacer la imagen más brillante, tendrías que asegurarte de que más de los rayos que divergen de un solo punto en el triángulo, también convergen en el mismo punto en la retina. Pero ¿cómo? Si el iris y la lente del ojo fueran infinitamente grandes, entonces naturalmente convergerían allí. Pero no tenemos ojos enormes, así que tendríamos que usar lentes externas para lograr eso. Sin embargo, no hay forma de construir un sistema de lentes que haga eso, sin cambiar los rayos que ya están en el camino correcto. No puedes refractar algunos de los rayos y no otros.
Así que lo que quiero dejar claro es que la idea de "si las gafas pueden capturar más luz, entonces iluminarán la imagen" es un concepto parcialmente erróneo. Digo 'parcialmente' porque lo que dice coneslayer es cierto: unos prismáticos con una apertura más grande producirán una imagen más brillante. Sin embargo, ¡esto solo es cierto si el brillo ya se redujo debido a una apertura más pequeña! ¡Piénsalo de esta manera: la ausencia de prismáticos es equivalente a unos prismáticos de 1x con una apertura infinitamente grande!
En última instancia, el brillo de la imagen en tu retina está limitado por la apertura natural de tu ojo: tu pupila. Por eso tus pupilas se dilatan en la oscuridad. Y no puedes hacer que tus pupilas sean más grandes de lo que ya haces instintivamente, al menos no sin recurrir a la cirugía.
Por cierto, me gustaría agradecer a todos los que contribuyeron aquí por hacer de esto una discusión tan animada. Esto me obligó a pensar más cuidadosamente sobre el problema de lo que hice al principio, y a poner todos mis argumentos en orden.
¿Podrías dar un poco más de detalle? ¿Por qué no podría tener una lente doble? La primera podría tener alguna combinación de aumento y enfoque, y la segunda desharía el aumento y enfoque, pero te dejaría con un poco más de luz. ¿O simplemente el argumento de energía se sostiene de manera más general?
Más luz de la misma escena no la hará más brillante. Es posible que tengas que capturar una fotografía en vivo de la escena y utilizar algunas técnicas de procesamiento de imágenes, por ejemplo, corrección gamma giassa.net/?page_id=475
No estoy realmente seguro de qué es eso, pero creo que más luz significa lo mismo que "más brillante" por mi interpretación de la palabra. Si está oscuro en una habitación, no puedo leer bien y quiero que entre más luz en mis ojos. Cuando más luz entra en mis ojos, puedo leer mejor. Eso es lo que quise decir con "más brillante".
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