Tema 18: Elementos básicos de la física nuclear. Constitución del átomo y modelos atómicos. Radiación y Radiobiología. Orígenes de las radiaciones ionizantes. Radiaciones: naturaleza y propiedades. Radioactividad. Los rayos X. Estructura y generación del tubo de Coolidge.

ELEMENTOS BÁSICOS DE FÍSICA NUCLEAR

Es una pequeña región central del átomo donde se encuentran distribuidos los neutrones y protones, partículas fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de nucleones.

ENERGÍA DE ENLACE NUCLEAR

Para explicar la naturaleza de las fuerzas nucleares que mantienen unidas a las partículas dentro de los núcleos, es necesario analizar sus propiedades. En general, un núcleo tiene una masa y está cargado eléctricamente. Además, tiene un tamaño que se puede medir por su radio. Los nucleones se mueven bajo la acción de sus interacciones mutuas y la intensidad de sus interacciones se puede medir por su energía de enlace o energía de ligadura nuclear.

ΔE = Δm · c²

Donde le llamado “defecto de masa” (Δm ) es igual a la masa de los nucleones menos la masa del núcleo. 

La energía de enlace nuclear se define como la energía necesaria para separar los nucleones de un núcleo, o bien como la energía que se libera cuando se unen los nucleones para formar el núcleo.

El origen de la energía de ligadura o de enlace nuclear reside en la desaparición de una parte de la masa de los nucleones que se combinan para formar el núcleo. Esta diferencia de masa recibe el nombre de defecto másico, y se transforma en energía cuyo cálculo se puede realizar por la ecuación de Einstein, E=m.c²

A mayor energía de enlace nuclear más estable será el núcleo.

Constitución del Átomo y Modelos Atómicos

La descripción básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.

El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.

El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos está comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.

La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llama número másico y se designa por la letra "A".

Si designamos por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología: _ZX^A

Por ejemplo, para el Hidrogeno tenemos: ₁H¹.

Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos módelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:

a) El Modelo de Thomson.

Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford demostró la inexactitud de tales ideas.

b) El Modelo de Rutherford.

Basado en los resultados de su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.

El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.

c) El Modelo de Bohr.

El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida ( por ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear.

d) Modelo Mecano - Cuántico.

Se inicia con los estudios del físico francés Luis De Broglie, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1929. Según De Broglie, una partícula con cierta cantidad de movimiento se comporta como una onda. En tal sentido, el electrón tiene un comportamiento dual de onda y corpúsculo, pues tiene masa y se mueve a velocidades elevadas. Al comportarse el electrón como una onda, es imposible conocer en forma simultánea su posición exacta y su velocidad, por lo tanto, sólo existe la probabilidad de encontrar un electrón en cierto momento y en una región dada en el átomo, denominando a tales regiones como niveles de energía. La idea principal del postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre de Heisenberg, el cual en estricto rigor indica que "variables canónicamentes conjugadas no pueden determinarse simultáneamente con una precisión mejor que "

RADIACIÓN Y RADIOBIOLOGÍA.

RADIOBIOLOGÍA
La radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos tras la absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes.

Las dos grandes razones que han impulsado la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes son:

1. Protección Radiológica: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran.
2. Radioterapia: Utilización de las radiaciones ionizantes principalmente en neoplasias, preservando al máximo los órganos críticos (tejido humano sano).

RADIACIÓN

La radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas.

Una onda electromagnética es una forma de transportar energía (por ejemplo, el calor que transmite la luz del sol).

Las ondas o radiaciones electromagnéticas se pueden clasificar en:

• Radiación no ionizante: No tienen la suficiente energía como para romper los enlaces que unen los átomos del medio que irradian (ondas de radio y TV, microondas, luz visible, etc.).
• Radiación ionizante: Tienen suficiente energía como para producir ionizaciones de los átomos del medio o materia que es irradiado. Van desde los rayos X hasta la radiación cósmica.

EFECTOS DE LA RADIACIÓN EN LOS SERES VIVO

Efectos sobre el hombre

Según la intensidad de la radiación y en que parte del cuerpo se produjo, el enfermo puede llegar a morir en el plazo de unas horas a varias semanas. Si sobreviene, sus expectativas de vida quedan sensiblemente reducidas.

Los efectos nocivos de la radiactividad se acumulan hasta que una exposición mínima se convierte en peligrosa después de cierto tiempo. Las condiciones que se expresan cuando alguien es víctima de enfermedad por radiación son:

Ø  náuseas 
Ø  vómitos 
Ø  convulsiones 
Ø  delirios 
Ø  dolores de cabeza 
Ø  diarrea 
Ø  pérdida de cabellera 
Ø  pérdida de dentadura 
Ø  reducción de los glóbulos rojos en la sangre 
Ø  reducción de los glóbulos blancos en la sangre 
Ø  daño al conducto gastrointestinal 
Ø  pérdida de la mucosa de los intestinos 
Ø  hemorragias 
Ø  esterilidad 
Ø  infecciones bacterianas 
Ø  cáncer 
Ø  leucemia 
Ø  cataratas 
Ø  daños genéticos 
Ø  daño cerebral 
Ø  daños al sistema nervioso 
Ø  cambio del color de pelo a gris 
Ø  quemaduras

ESTRUCTURA Y GENERACIÓN DEL TUBO DE COOLIDGE

En 1913, William Coolidge realizó varias mejoras al tubo de Crookes. El tubo de Coolidge, también conocido como «tubo de cátodo caliente», ha estado en uso desde entonces con algunas modificaciones sobre el diseño básico. 

Funciona en un alto vacío, de unos 10−4 Pa, o 10−6 Torr y los electrones son generados por emisión termoiónica en un filamento de wolframio —el cátodo— calentado por una corriente eléctrica. El haz de electrones emitido por el cátodo es acelerado aplicando una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo; al colisionar con el ánodo, los electrones producen rayos X por los mismos procesos que en el tubo de Crookes.

Tipos

Esquema de un tubo de ánodo rotatorio. A: ánodo; R: rotor; T: área donde incide el haz de electrones; C: cátodo; E: superficie del tubo en vacío; S: estátor; O: volumen ocupado por el aceite refrigerador; B: fuelle que permite la expansión termal del aceite; W: ventana de salida de los rayos X

Ánodo rotatorio

El tubo de ánodo rotatorio es un tubo de Coolidge en el que se hace girar el ánodo mediante inducción electromagnéticagenerada por estátores situados alrededor del tubo. Al girar, el calor generado por el impacto del haz de electrones se distribuye sobre una mayor superficie, lo que permite aumentar la intensidad del haz de electrones en aplicaciones que requieran una alta dosis de rayos X.

Tubos de microfoco

Ciertas técnicas, como la microtomografía, precisan de imágenes de muy alta resolución que pueden conseguirse usando un haz de rayos X de sección reducida. Los tubos de microfoco producen haces con un diámetro típico menor de 50 µm in diameter. 

Los tubos de microfoco de ánodo sólido son similares a un tubo de Coolidge convencional, pero con el haz de electrones incide sobre una área muy pequeña del ánodo, normalmente entre 5 y 20 µm; la densidad de potencia del haz de electrones está limitada a un valor máximo de 0.4-0.8 W/µm para no derretir el ánodo, por lo que estas fuentes son poco potentes, por ejemplo, 4-8 W para un haz de electrones de 10 µm de diámetro.

Los tubos de ánodo de metal líquido, en cambio, pueden funcionar con una potencia de 3-6 W/µm. En estos instrumentos, el ánodo sólido es reemplazado por un chorro de metal líquido, generalmente galio en circulación continua. La potencia total es un orden de magnitud mayor que en las fuentes de ánodo fijo, lo que permite disminuir el foco hasta los 5 µm de diámetro, acompañado de una mejora de la resolución de las imágenes y un menor tiempo de exposición.

Cátodo de nanotubos de carbono

El cátodo empleado en los tubos convencionales se puede reemplazar por una serie de nanotubos de carbono que emiten electrones al aplicárseles un voltaje, en vez de por calentamiento, como el filamento de wolframio, por lo que pueden funcionar a temperatura ambiente. 

Este diseño fue concebido por un grupo de científicos de la Universidad de Carolina del Norte y patentado en el año 2000. Además de mejorar el consumo de energía, este diseño presenta ventajas en aplicaciones que requieran imágenes de objetos en movimiento: los haces de electrones provenientes de distintos nanotubos emiten rayos X en direcciones distintas, por lo que no es necesario mover el aparato, como ocurre con los tubos con un único filamento, lo que resultaría en imágenes más nítidas.

Aplicaciones en Medicina

Los primeros usos de los tubos de rayos X en medicina y en odontología datan de finales del siglo XIX. Ya los primeros tubos de gas eran empleados para realizar fluoroscopias y radiografías, explotando el contraste en absorción de los rayos X por diferentes tejidos, y se ha documentado su uso en el campo de batalla para localizar balas en soldados heridos. 

En la actualidad, también se usan para obtener imágenes médicas tridimensionales mediante la tomografía axial computarizada. Además de su papel como instrumentos de diagnóstico para lesiones óseas, dentales, aflicciones del sistema digestivo y en angiografías, forman parte del equipo usado en algunosprocedimientos quirúrgicos, sobre todo para visualizar la correcta implantación de dispositivos. 

Otra aplicación importante, sobre todo en el pasado, fue en el campo de la radioterapia, especialmente en el tratamiento del cáncer y tumores, posible gracias a la capacidad de los rayos X de provocar la muerte celular. Mientras que los tubos de Crookes podían emplearse para tratar tumores superficiales, no fue hasta el desarrollo de los tubos en vacío que se pudo obtener radiación de la suficiente energía para poder alcanzar los tumores internos. 

Los tubos de rayos X para esta aplicación requieren un voltaje muy alto y gradualmente han sido reemplazados por otras fuentes de rayos X, como los aceleradores lineales.

 

PARA MAYOR INFORMACIÓN VISITE:

http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/lentiscal/2-CD-Fiisca-TIC/2-9Nuclear/Nuclear-Teoria-rWeb/ELEMENTOS%20BASICOS%20DE%20FISICA%20NUCLEAR.htm

http://diposit.ub.edu/dspace/bitstream/2445/5627/1/RX_ones_castellano.pdf

Tema 17: La luz y el espectro electromagnético. Conceptos relativos a la luz. Color. Cualidades de la luz Sistema visual humano. Ionización de los fluidos. Radiaciones no ionizantes. Radiaciones ionizantes.

LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

CONCEPTOS RELATIVOS A LA LUZ

Se llama luz a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible.

Luz Visible

Está formada por radiación electromagnética cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 400 y 700 nm.  La luz es producida en la corteza atómica de los átomos, cuando un átomo por diversos motivos recibe energía puede que algunos de sus electrones pasen a capas electrónicas de mayor energía. 

El Movimiento Ondulatorio

Se mide por la frecuencia, es decir, por el número de ciclos u oscilaciones que tiene por segundo. La unidad de frecuencia es el Hertz (Hz), que equivale a un ciclo por segundo. Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio que haga de soporte de la perturbación.

Clasificación De Las Ondas

Pueden ser clasificadas de distintas formas, dependiendo de los factores que se tengan en cuenta para hacerlo:

• En función del medio de propagación

Mecánicas (medio material): las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio.

No mecánicas (medio no material): son aquellas que no necesitan de un medio elástico, se propagan por el vacío. Dentro de estas ondas se encuentran las electromagnéticas.

En función de su propagación

Escalares: es una magnitud, sin dirección ni sentido. Por ejemplo, la presión en un gas, o la onda emitida por las partículas elementales del átomo.

Vectoriales: la magnitud tiene una dirección y un sentido.

Ondas longitudinales: el movimiento de las partículas que transporta la onda es paralelo a la dirección de propagación de la misma. Por ejemplo, el sonido.

Ondas transversales: las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.

CLASES DE LUZ

La absorción, la reflexión y la refracción de la luz

La Absorción: La absorción de la luz consiste en que un cuerpo se quedó parte de la energía de la luz que llega.

La Reflexión De La Luz: A veces, los rayos de la luz que llegan a un cuerpo rebotan en él. Este fenómeno se llama reflexión de la luz.

Luz Infrarroja Y Termografía

Aplicación de luz infrarroja o termografía es el uso de una cámara de imágenes infrarrojas y medición para «ver» o «medir» la energía térmica que emite un objeto. La energía térmica o infrarroja es lo que su longitud de onda es muy larga para que la detecte el ojo humano. Dicho de otra manera, es la parte del espectro electromagnético que percibimos como calor. A diferencia de la luz visible, en el mundo infrarrojo todo aquello con una temperatura sobre cero absoluto emite calor; incluso, los objetos muy fríos, tales como cubos de hielo, emiten luz infrarroja.

¿QUÉ ES EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO?

Podemos clasificar y ordenar las ondas electromagnéticas de acuerdo a sus diferentes longitudes de onda y frecuencias; llamamos a esta clasificación "el espectro electromagnético". La tabla siguiente muestra este espectro, que consiste de todos las clases de radiación electromagnética que existen en nuestro universo.

El espectro electromagnético se compone de todas las clases de radiación en el universo. Los rayos gamma tienen la frecuencia más alta, mientras que las ondas de radio tienen la frecuencia más baja. La luz visible está aproximadamente a la mitad del espectro, y comprende una fracción muy pequeña de este.

Como podemos ver, el espectro visible —es decir, la luz que podemos ver con nuestros ojos— es tan solo una pequeña fracción de las diferentes clases de radiación que existen. A la derecha del espectro visible, encontramos las clases de energía que son menores en frecuencia (y por lo tanto mayores en longitud de onda) que la luz visible. Estas clases de energía incluyen los rayos infrarrojos (IR) (ondas de calor emitidas por los cuerpos térmicos), las microondas y las ondas de radio. Estos tipos de radiación nos rodean constantemente; no son dañinos, pues sus frecuencias son muy bajas. Como veremos en la sección siguiente, "El fotón", las ondas de baja frecuencia tienen poca energía, y por lo tanto no son peligrosas para nuestra salud.

A la izquierda de espectro visible, encontramos los rayos ultravioleta (UV), los rayos X y los rayos gamma. Estas clases de radiación son dañinas para los organismos vivos, pues tienen frecuencias extremadamente altas (y por lo tanto, mucha energía). Es por esta razón que usamos loción bloqueadora en la playa (para bloquear los rayos UV provenientes del sol) y que, para prevenir que los rayos X penetren otras áreas del cuerpo distintas de la que requiere visualizarse, un técnico de rayos X coloca una placa de plomo sobre nosotros. Los rayos gamma son los más dañinos, pues son los más altos en frecuencia y en energía. Afortunadamente, nuestra atmósfera absorbe los rayos gamma que provienen del espacio, y así nos protege del daño.

EL SISTEMA VISUAL HUMANO

El ojo humano es un órgano complejo y evolucionado. Pero en la tarea de ver, el ojo hace una parte y el cerebro el resto, y quizá la parte más importante la realiza el cerebro. El ojo se comporta como una cámara oscura, con una lente (cristalino) que se enfoca mediante los músculos que rodean el ojo y a través de la cual pasa la luz. Dicha luz se proyecta en el fondo del ojo (retina) formando una imagen invertida, que es detectada por el nervio óptico y enviada al cerebro, donde se interpreta. Es importante el hecho de que tenemos dos ojos, lo que suministra una visión estereoscópica, que permite al cerebro percibir distancias y volúmenes. Pero el ojo humano tiene la limitación de "ver" una gama reducida de longitudes de onda (luz visible) en razón de los detectores que tiene en la retina. 

    Estos detectores son de dos tipos: conos y bastones. 

    Los bastones son células que nos permiten ver en la oscuridad, porque se activan en ausencia de luz y hacen que distingamos las luces de las sombras. Pero no ven colores.

    Los conos son células que funcionan con luz ambiente intensa y nos permiten ver los colores.

La opsina sensible al rojo se llama eritropsina (eritro=rojo en griego) y detecta longitudes de onda de alrededor de 560 nm. La opsina sensible al verde se llama cloropsina (cloro=verde en griego) y es sensible a longitudes de onda entorno a los 530 nm. La cianopsina (ciano=azul en griego) es sensible al azul y detecta longitudes de onda de alrededor de 430 nm. La mezcla de las señales detectadas por todas ellas nos permite ver el espectro visible al completo.

      El ojo humano puede considerarse un sistema óptico (conjunto de superficies que separan medios con diferente índice de refracción), que permite formar la imagen de objetos exteriores en el plano de la retina. En cierto modo podemos asimilar el ojo humano a una cámara fotográfica convencional, en la que el plano en el que se sitúa el sensor de imagen (o la película fotográfica, en el caso de las cámaras más antiguas) se corresponde con la retina. La córnea y el cristalino son los dos componentes ópticos del ojo humano que modifican las trayectorias de la luz haciendo que la imagen se forme en el plano retiniano, como hacen las lentes que constituyen el objetivo de una cámara fotográfica. Entre la córnea y el cristalino hay una sustancia líquida llamada humor acuoso. Antes del cristalino tenemos el iris, cuya abertura central (pupila) puede variar de tamaño, lo que permite regular la cantidad de luz que entra en el ojo. El humor vítreo es una sustancia gelatinosa que ocupa el 80% del globo ocular: toda la zona comprendida entre el cristalino y la retina. La zona de la retina que permite una visión con el máximo detalle o resolución se conoce con el nombre de fóvea. Las señales producidas cuando la luz actúa sobre los pigmentos existentes en los fotorreceptores de la retina salen del ojo por medio del nervio óptico, que agrupa alrededor de un millón de fibras para cada retina. 

 

IONIZACIÓN DE LOS FLUIDOS: RADIACIONES NO IONIZANTES , RADIACIONES IONIZANTES

Radiaciones Ionizantes 

La radiación ionizante es un tipo de energía liberada por los átomos en forma de ondas electromagnéticas (rayos gamma o rayos X) o partículas (partículas alfa y beta o neutrones). La desintegración espontánea de los átomos se denomina radiactividad, y la energía excedente emitida es una forma de radiación ionizante. Los elementos inestables que se desintegran y emiten radiación ionizante se denominan radionúclidos.

Cada radionúclido se caracteriza por el tipo de radiación que emite, la energía de la radiación y su semivida.

La actividad, utilizada como medida de la cantidad de un radionúclido, se expresa en una unidad llamada becquerel (Bq): un becquerel corresponde a una desintegración por segundo. La semivida es el tiempo necesario para que la actividad de un radionúclido disminuya por la desintegración a la mitad de su valor inicial. La semivida de un elemento radiactivo es el tiempo que tarda la mitad de sus átomos en desintegrarse, y puede variar desde una fracción de segundo a millones de años (por ejemplo, el yodo 131 tiene una semivida de 8 días mientras que el carbono 14 tiene una semivida de 5730 años

SE ENTIENDE POR RADIACIÓN NO IONIZANTE aquella onda o partícula  que no es capaz de arrancar electrones de la materia que ilumina produciendo, como mucho, excitaciones electronicas. Ciñéndose a la radiación electromagnética la capacidad de arrancar electrones vendrá dada, en el caso lineal, por la frecuencia  de la radiación, que determina la energía por fotón y en el caso no lineal también por la "fluencia" (energía por unidad de superficie) de dicha radiación; en este caso se habla de ionización lineal.

Así, atendiendo a la frecuencia de la radiación serán radiaciones no ionizantes las frecuencias comprendidas entre las frecuencias bajas o radio frecuencias y el ultravioleta aproximadamente, a partir del cual (rayos x) se habla de radiación ionizantes  En el caso particular de radiaciones no ionizantes por su frecuencia pero extremadamente intensas (únicamente los láseres  intensos) aparece el fenómeno ionización no lineal  siendo, por tanto, también ionizantes.

La emisión de neutrones termales corresponde a un tipo de radiación no ionizante tremendamente dañina para los seres vivientes. Un blindaje eficiente lo constituye cualquier fuente que posea hidrógeno, como el agua o los plásticos, aunque el mejor blindaje de todos para este tipo de neutrones, al igual que en la emisión de neutrones lentos, son: el cadmio natural(Cd), por captura reactiva, y el Boro (B), por reacciones de transmutación. Para este tipo de radiación los materiales como el plomo, acero, etc. son absolutamente transparentes.

Aplicacion en la medicina: los rayos x

PARA MÁS INFORMACIÓN VISITAR:

http://www.pawean.com/MVM/luz_espectro.html

https://es.khanacademy.org/science/physics/light-waves/introduction-to-light-waves/a/light-and-the-electromagnetic-spectrum
https://astrojem.com/teorias/espectroelectromagnetico.html
https://biofisica6.webnode.es/estandar-iii/conceptos-relativos-a-la-luz-color/

Tema 16: Sonido, Audición y Ondas sonoras. Velocidad y energías del sonido. Elementos de una Onda. Cualidades del sonido. La voz humana. Biofísica de la percepción auditiva. Audiómetro.

BASES BIOFÍSICAS DE LA AUDICIÓN

La audición es uno de los sentidos especiales más importantes para la comunicación humana y animal y para el desarrollo del lenguaje y la socialización. El oído es el órgano especializado en tomar las ondas sonoras, transmitirlas hacia el órgano sensorial y traducirla en señales eléctricas que puedan ser analizadas e integradas en el sistema nervioso central. vales mucho

Julio Cesár Sánchez(2004)

SONIDO, AUDICIÓN Y ONDAS SONORAS.

SONIDO

El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de un medio elástico sólido, líquido o gaseoso. Entre los más comunes se encuentran el aire y el agua. No se propagan en el vacío, al contrario que las ondas electromagnéticas.

La audición constituye los procesos psico-fisiológicos que proporcionan al ser humano la capacidad de oír.

FÍSICA DEL SONIDO

La física del sonido es estudiada por la acústica, que trata tanto de la propagación de las ondas sonoras en los diferentes tipos de medios continuos como la interacción de estas ondas sonoras con los cuerpos físicos.

ONDAS SONORAS.

Las ondas sonoras se producen cuando un cuerpo vibra rápidamente. La frecuencia es el número de vibraciones u oscilaciones completas que efectúan por segundo. Los sonidos producidos son audibles por un ser humano promedio si la frecuencia de oscilación está comprendida entre 20 Hz y 20000 Hz. 

1,- Onda mecánica. Las ondas mecánicas no pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a través de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido). Además dicho medio debe ser elástico y no rígido para permitir la transmisión del sonido.

2.- Onda longitudinal. En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas se desplazan en la misma dirección que la onda. 

3.- Ondas transversas En las ondas transversales el movimiento de las partículas es perpendicular a la dirección de la onda.

ELEMENTOS DE UNA ONDA

Cresta: es la parte más elevado de una onda.

Valle: es la parte más baja de una onda.

Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.

Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.

Longitud de onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.

Onda completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas.

Período (T): el tiempo transcurrido para que se realice una onda completa.

Frecuencia (f): Es el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo.

Resonancia: Es el fenómeno que se produce cuando dos cuerpos tienen la misma frecuencia de vibración, uno de los cuales empieza a vibrar al recibir las ondas sonoras emitidas por el otro.

LA VOZ HUMANA

La voz humana es producida en la laringe, cuya parte esencial, la glotis, constituye el verdadero órgano de fonación humano. El aire procedente de los pulmones, es forzado durante la espiración a través de la glotis, haciendo vibrar los dos pares de cuerdas vocales, que se asemejan a dos lengüetas dobles membranáceas. Las cavidades de la cabeza, relacionadas con el sistema respiratorio y nasofaríngeo, actúan como resonadores.

BIOFISICA DE LA PERCEPCION AUDITIVA

Es el resultado de los procesos psicológicos que tienen lugar en el sistema auditivo central y permiten interpretar los sonidos recibidos. La psicoacústica estudia la percepción del sonido desde la psicología (percepción sonoro subjetiva) y describe la manera en que se perciben las cualidades (características) del sonido, la percepción del espacio a través del sonido escucha biaural y el fenómeno del enmascaramiento, entre otras cosas.

Marshall McLuhan en su teoría de la percepción afirma que la imagen sonora necesita ser fortalecida por otros sentidos. No porque la imagen sonora sea débil, sino porque la percepción humana tiene gran dependencia de la percepción visual y el sentido del oído necesita que la vista confirme lo que ha percibido.

AUDIÓMETRO

El audiómetro es un instrumento de tecnología digital y diseño ultra compacto que permite realizar audiometrías tonales por vía aérea, por vía ósea y logoaudiometrías con micrófono o grabador. Se utiliza para realizar test audiométricos completos y específicos. Permite determinar el nivel auditivo de un paciente en cada uno de sus oídos. Hay varios test que se hacen en este equipo:

Umbral de vía aérea.

Test de S.IS.I.  

Test de Fowler.

Test de la palabra.

Deterioro tonal.

Tinitumetría.

 

PARA MAS INFORMACIÓN VISITAR:

http://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/7369

http://www7.uc.cl/sw_educ/neurociencias/html/122.html

http://titoroa12.galeon.com/elementosda.htm

http://www.ehu.eus/acustica/espanol/musica/vohues/vohues.html

SÁNCHEZ, Julio Cesár. Bases biofísicas de la audición. Scientia et technica, [S.l.], v. 1, n. 24, ene. 2004. ISSN 2344-7214. Disponible en: <http://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/7369>. Fecha de acceso: 27 feb. 2019