Pro iedades Ó ticas U
Biomateriales
NIVERSID AD N ACION AL M AYOR DE S AN M ARCOS F ACULT AD DE ODONTOLOGÍ A
BIOM ATERI ALES
PROFESOR
:
Schwan
TURNO
:
2PM-4PM
ALUMN A
:
Daniella
CÓDIGO
:
10050071
Fernanda Núñez Dí az az
Ciudad
Universitaria, octubre de
2010
Pro iedades Ó ticas
Biomateriales
PROPIED ADES ÓPTIC AS I.
Competencia:
Identificar los parámetros parámetro s del color co lor y su valoración Identificar las propiedades de los cuerpos en relación
con la luz.
II.
Objetivos Objetivos específicos: Identificar los parámetros de color como la longitud de onda dominante, la reflectancia lumí nica nica y la pureza de excitación. Analizar el comportamiento de la luz en los cuerpos opacos, traslúcidos y transparentes. Medir el color visualmente de las piezas dentarias indicadas utilizando diferentes fuentes de luz.
III.
M
ateriales e instrumental: i nstrumental:
Colorí metro metro Cromascop (Ivoclar-Vivadent)
y 3D Master ( Vita)
Pro iedades Ó ticas
Platina
de vidrio
Vidrio
Puntero
catedral
láser
Biomateriales
Pro iedades Ó ticas
Vaso
descartable
Violeta
Gotero
de genciana
Biomateriales
Pro iedades Ó ticas Cartulina
Cámara
blanca, negra y amarilla
fotográfica digital
Separador de labios y carrillos
Biomateriales
Pro
IV
Marco
dad s
t as
omat ria
s
t órico:
Es
p d pr p d d s s r c d c p sb d d d r d bs rb r rgí d s r d c s cr g é c s D r d s s dq r p r c r p r c sq g dd d r 400 y 700 y q s sq j d c yc s y q s c c c r d c s P r s v s c s br b r d pr p d d s p c s s d c r q s c r r c c vs L p sb d d d q r d c s bs rb d s d d p r sr c r d r s br q cd y g d d d d s r d c Así r p d bs rb r d r d r d c y pr s rs p c y c r c r d d r g dd d P r j p s j d s b d s d c vd d b c bs rb b p r d ys p c s r sq s bs rb c y p c r d c R g y c s s d c r d gr í c v c (s r d c d s) D s r s r s c s p r pr s c d c r s br s c p cd d d bs rb r r d c d c r s c R g (s r d p c s) El ag a no absorb luz y es t ransparente ante ella, s n embargo, absorbe con eficacia radiaciones de mayor longitud de onda como las de fuentes generadoras de láser (radiación coherente obtenida por emisión estimulada) de dióxido de carbono (longitud de onda 10,6 um) Estos conceptos se aplican en el u so odontológico de las radiaciones para e l diagnós tico, el t ratamiento y el t raba jo con materiales dentales uando las radiaciones de luz que no son absorbidas pueden at ravesar la materia sin más alteración que la ref racción (alteración del rayo incidente) que se produce al pasar la radiación d e un medio a ot ro de diferente densidad, el material se presentará t ransparente. Si al at ravesarlo en cuent ra variaciones en la est ructura que producen ref racciones adicionales, la luz se modificará en el recorrido y el material se presentará t raslúcido o aun opaco. E stas situaciones pueden darse cuando la luz at raviesa una es t ructura multi cristalina (como el es malte dentario). Por ot ro lado, cuando la materia absorbe solo alguna parte de las radiaciones que constituyen la luz y ot ra parte la t ransmite o refle ja, el cuerpo que ella constituye a dquiere ante la vista un determinado color. El color de un objeto está dado por la longitud de onda de luz que no es capaz de absorber . Por e jemplo, si no absorbe las radi aciones de alrededor de 470 nm Y si las restantes se presentarán de color azul. En realidad, es impor tante tener presente que el concepto de color incluye t res dimensiones que lo deter minan. Así , el color es el con junto de un matiz, una deter minada intensidad y un determinado valor.
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l matiz es lo que está determinado por la longitud de onda no absorbida. Así , por e emplo, si a 100mL de agua ubicada en un recipiente transparente se agrega un gramo de una sustancia soluble en ella y que sea capaz de no absorber solo la radiación correspondiente al amarillo, se generará una solución amarilla en su matiz. Si a la misma cantidad de agua se agregan dos gramos de esa misma sustancia, la solución resultante seguirá teniendo matiz amarillo, pero habrá aumentado su intensidad. Por último, si el recipiente que contiene la solución se ubica sobre un fondo blanco, el color observado diferirá del que se observa cuando está sobre un fondo negro. En el primer caso el color tendrá un valor (luminosidad) mayor que en el segundo, ya que se le agregarán las radiaciones que se refle an del fondo blanco y que absorbe el negro. E
Debe
tenerse tambi n presente que estas últimas consideraciones están referidas a una situación en la que la radiación incidente es luz con la totalidad de sus longitudes de onda (luz blanca). Si parte de la radiación es filtrada, el color del ob eto observado cambia concomitantemente. En traba os en los que el color sea un factor a tener en cuenta como es el caso en muchas situaciones del traba o odontológico, se deben considerar todos estos aspectos. Tambi n existe materia en la que, por su constitución, las radiaciones son absorbidas y luego transmitidas o refle adas con una longitud de onda mayor que la incidente. Este fenómeno se llama luminiscencia y hace que un cuerpo con esa posibilidad pueda ser visto por el o o humano aunque incida sobre l una radiación no visible. Un e emplo lo constituyen los dientes humanos que se hacen visibles ante la luz negra que se utiliza en algunos espectáculos. Dentro de la luminiscencia se diferencian, aunque dentro del mismo fenómeno, la fluorescencia y la fosforescencia. La primera se refiere a la devolución casi inmediata de la radiación absorbida y la segunda, a la que se produce en función del tiempo aun despu s de que ha cesado la incidencia de radiación.
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Fines de las restauraciones dentarias:
Funcional Biológico Est tico-cosm tico: Lleva a la belleza (armon í a biológica racial) y al color, el cual es el idioma de la luz, ya que sin luz no habr í a color.
La luz,
onda electromagnética y corpuscular:
La luz es la clase de energí a electromagn tica radiante capaz de ser percibida por el ser humano. La principal fuente de la luz es el sol, blanca y abundante. A parte de esto se pueden encontrar varias formas de presentar la luz, menos blancas e intensas como son las bombillas. Una de las propiedades de la luz más evidente a simple vista es que propaga en lí nea recta. Se denomina espectro electromagn tico a la distribución electromagn tica del con unto de las ondas electromagn ticas. La
luz:
La luz del sol es considerada como luz natural y se utiliza de referencia. De la radiación solar, aproximadamente el 50% es radiación visible, el 40% es infrarro o y el 10% es ultravioleta. La luz es blanca y puede descomponerse en luces monocromáticas, siempre que atraviese algún obstáculo que obligue a las diferentes ondas que constituye la luz blanca a via ar a velocidades diferentes. La luz es una radiación que se propaga en forma de ondas. Las ondas que se pueden propagar en el vac í o se llaman ondas electromagn ticas. La luz es una radiación electromagn tica.
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Una fuente de luz (el sol, una lámpara) emite todas las frecuencias dentro del rango visible para producir luz blanca. Cuando la fuente de luz incide sobre un ob eto, algunas frecuencias son absorbidas y otras son refle adas. La combinación de las frecuencias presentes en la luz refle adadetermina lo que se percibe como el color del ob eto. Por e emplo, si predominan las ba as frecuencias, el ob eto se percibe como ro izo.
Características de
las ondas electromagnéticas:
Las ondas electromagn ticas se propagan en el vací o a la velocidad de 300000 km/s, que se conoce como "velocidad de la luz en el vací o" y se simboliza con la letra c (c = 300000 km/s). La velocidad de la luz en el vac í o no puede ser superada por la de ningún otro movimiento existente en la naturaleza. En cualquier otro medio, la velocidad de la luz es inferior. La energí a transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia, de modo que cuanto mayor es la frecuencia de la onda, mayor es su energ í a. Algunas propiedades de la luz:
Se propaga en lí nea recta.
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Se refle a cuando llega a una superficie reflectante.
Cambia
de dirección cuando pasa de un medio a otro (se refracta).
La luz se propaga en lí nea recta. La lí nea recta que representa la dirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo de luz (el rayo es una representación, una lí nea sin grosor, no debe confundirse con un haz, que s í tiene grosor). Un hecho que demuestra la propagación rectil í nea de la luz es la formación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma del ob eto. Color:
l color es una percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las señales nerviosas que le enví an los fotorreceptores de la retina del o o y que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagn tico. E
s un fenómeno f ís ico-quí mico asociado a las innumerables combinaciones de la luz, relacionado con las diferentes longitudes de onda en la zona visible del espectro electromagn tico, que perciben las personas yanimales a trav s de los órganos de la visión, como una sensación que nos permite diferenciar los ob etos con mayor precisión. E
Todo cuerpo iluminado absorbe una parte de las ondas electromagn ticas y refle a las restantes. Las ondas refle adas son captadas por el o o e interpretadas en el cerebro como colores según las longitudes de ondas correspondientes. El o o humano sólo percibe las longitudes de onda cuando
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la iluminación es abundante. A diferentes longitudes de onda captadas en el oo corresponden distintos colores en el cerebro. Con
poca luz vemos en blanco y negro. En la denominada sí ntesis aditiva (comúnmente llamada "superposición de colores luz" El color blanco resulta de la superposición de todos los colores, mientras que el negro es la ausencia de color. En la sí ntesis sustractiva (mezcla de pinturas, tintes, tintas y colorantes naturales para crear colores) El blanco solo se da ba o la ausencia de pigmentos y utilizando un soporte de ese color y El negro es resultado de la superposición de los colores Cian, magenta y amarillo. La luz blanca puede ser descompuesta en todos los colores (espectro) por medio de un prisma. En la naturaleza esta descomposición da lugar al arco iris.
Dimensiones o
parámetros de color:
ono, matiz, longitud de onda dominante, tinte: Es la longitud de onda del color que vemos cuando miramos la luz tono. T
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Valor, brillo, reflectancia lumínica: Es la intensidad de la luz luminosidad, distingue los colores claros de los oscuros; cuanto más oscuro es un color, su valor será menor, como en el caso del negro, en el cual su brillo es cero. Cuanto más claro es el color, su valor será mayor, como en el caso del blanco, cuyo valor es 100.
Croma, saturaci
n, intensidad, pureza de excitaci n: Es la proporción de luz pura de la longitud de onda dominante y de luz blanca necesarias para definir el color saturación.
Colores de la luz:
Colores de
la luz
Primarios
Ro o
Azul
Colores primarios:
Secundarios
Verde
Ro o+ Verde = Amarillo
Ro o+ Azul= Magenta
Son aquellos colores que no pueden obtenerse mediante la mezcla de ningún otro por lo que se consideran absolutos, únicos, siendo estos amarillo, cián y magenta, aunque hay que advertir que el cián es un color que no existe en las cartas de colores para artistas, siendo este propio de las artes gráficas y la fotograf ía , por lo que los colores primarios considerados por el pintor, normalmente no coinciden con los colores primarios usados en la teorí a del color, adoptando varias soluciones y entre ellas, una de las posibles, ser í a usar, como colores primarios en acuarela, un amarillo medio, el azul cerúleo y el carmí n de garanza. No obstante, el azul cerúleo, en la práctica de la acuarela, resultar opaco y sucio, por lo que, algunos lo sustituyen por el azul ultramar o el azul ftalo, el amarillo por el amarillo cadmio claro y el magenta por el Alizarí n crinson.
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Colores secundarios:
Son los que se obtienen mezclando dos los colores primarios al 50 %, obteniendo: Verde (S), violeta (S) y naran a o anaran ado (S).
Colores
complementarios: Mezclando un primario y un secundario se obtienen los llamados colores intermedios (I), que como su nombre indica están "entre medio" de un color primario (P) y un secundario (S) o viceversa. Otra caracterí stica de estos colore es que se denominan con los colores que intervienen en su composición, primero citando el color primario y a continuación el secundario: amarillo-verdoso, azulverdoso, azul-violeta, ro o-violeta, ro o-anaran ado y amarilloanaran ado. Estos colores intermedios coinciden con los denominados colores terciarios.
Tipos de objetos:
Todo ob eto tridimensional se denomina cuerpo. Las propiedades ópticas que definen un cuerpo son: Absorbancia Reflectancia Transmitancia Estas propiedades se refieren a la relación entre la radiación incidente sobre el material y las propiedades de este. Debido
a ello, se distinguen los siguientes tipos de cuerpos: Opacos
Transparentes
Traslúcidos
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Propiedades pticas: Reflexión
n la superficie
E
Difracción
Refracción
Índice de refracción
Transparencia
ro ie a e ica
Translucidez n el interior
E
Opacidad
Opalescencia Fluorescencia Luminiscencia
Fosforescencia Efectos de iluminación
Metamerismo
Par
isom trico
Reflexi n: Es el fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es refle ado. El ángulo con la normal a esa superficie que forman los rayos incidente y refle ado son iguales. Se produce tambi n un fenómeno de absorción diferencial en la superficie, por el cual la energí a y espectro del rayo refle ado no coinciden con la del incidente
Difracci n: Es un fenómeno caracterí stico de las ondas consistente en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendi a. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagn ticas como la luz y las ondas de radio. Tambi n sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por e emplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.
Pro iedades
ticas
iomateria es
Refracció :
Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pas ar de un medio material a ot ro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de lo s dos medios y si éstos tienen í ndices de ref racción distintos. La ref racción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la on da.
a spa rencia: Un material presenta t ransparencia cuan do de ja pasar fácilmente la luz. La t ransparencia es una propiedad óptica de la materia, q ue tiene diversos grados y propiedades. Se dice, en cambio, que un material es t raslúcido cuando de ja pasar la luz de manera que las formas se hacen irreconocibles , y que es opaco cuando no de ja pasar apreciablemente la luz.
Tr
Tr n
a s
cidez:
Es la propiedad que presentan algunos cuer pos que per miten el paso de luz, pero dispers ada, es decir, que no es posible ver con claridad los cuerpos que están det rás.
Opacidad:
Un material pres enta opacidad cuando no de ja pasar luz en proporción apreciable. Es una propiedad óptica de la materia, que tiene diversos grados y propiedades. Se dice, en cambio, que un material es t raslúcido cuando de ja pasar la luz, pero de manera que las formas se hacen irrecono cibles, y que es t ransparente cuando de ja pasar fácilmente la luz.
Opa escencia:
Este fenómeno es definido en f ísica, como la iridiscencia o aparien cia lechos a de un cuerpo cuando es ilumina do por una radiación policromática en una región del espect ro de l uz visible, por e jemplo, la luz s olar. Para poder exhibir es te fenómeno un cuerpo necesita tener alta t raslu cidez, por lo tanto este efecto s e observ a en el borde incisal de dientes anteriores, y s e demues t ra cuando la luz refle jada hace pasar los componen tes de onda cor ta (azul y grises).
Luminis cencia:
Es el nombre dado, gener almente, a la emi sión de luz por un material como cons ecuencia de su absorción de energí a. y
Fluorescencia:
Es la propiedad de una sus tancia para emitir luz cuando es expuesta a radiaciones del tipo ult ravioleta, rayos catódicos o rayos X. Las radiaciones absorbidas (invisibles al o jo humano), son t ransformadas en luz visible, o sea, de una longitud de onda ma yor al incidente.
Pro iedades Ó ticas y
Biomateriales
Fosforescencia: Es el fenómeno en el cual ciertas sustancias tienen la propiedad de absorber energí a y almacenarla, para emitirla posteriormente en forma de luz.
etamerismo: Es un fenómeno psicof í sico definido generalmente como la situación en la cual dos muestras de color coinciden ba o unas condiciones determinadas (fuente de luz, observador, geometrí a) pero no ba o otras diferentes. El fenómeno en el cual se basa el metamerismo es que la coincidencia de color es posible incluso aunque la reflectancia espectral de las dos muestras sea diferente, por esto algunas coincidencias de color pueden ser consideradas condicionales. Por otra parte, si dos muestras tienen el mismo espectro de reflexión, coincidirán cuando sean vistas en las mismas condiciones.
M
Par isométrico: Son dos ob etos que tienen la misma longitud de onda y tiene el mismo color ba o todas las fuentes lumí nicas.
Dentina: La dentina es la responsable del croma (color) del diente. Se comprobó que la mayorí a los dientes anteriores tienen un color naran a-amarillento y la mayorí a de los mismos van desde el A2 al A3.5. El valor del los incisivos centrales, laterales y caninos es, básicamente, el mismo, mientras el croma aumenta de los incisivos a los caninos. Con la edad aumenta el croma de los dientes, esto se debe a que el esmalte es reducido de grosor debido al uso continuo del mismo, lo que hace resaltar el croma de la dentina, además de que en este te ido ocurre un proceso de esclerosis que aumenta los componentes naran a-ro izos. Si se compara la dentina con el esmalte, resulta ser la dentina un te ido opaco, donde la luz es dispersada dentro de los túbulos dentinarios.
Pro iedades
ticas
iomateriales
s at El esmalte es tá compuesto por cris tales de hidroxiapatita, sus tancia orgánica y agua. Funciona como un sistema de fibra óptica, combinan do la filt ración y la difusión de los colores a t r avés de él, así como int roduciendo sombras y divers as tonal idades. La t raslu cidez es una característica del esmalte, debido a que la est ructura cristalina de sus prismas permite el paso de la luz, mient ras que la sustancia orgánica presenta una elevada opacidad. Esto hace del esmalte un sistema especí fico para la reflexión, a bsorción y t ransmisión de la luz. El grado de t raslu cidez del e smalte es diferente en cada diente, y depende del grosor del mismo, el cual determina el valor y la luminosidad del diente. A mayor grosor de esmalte, más denso es, y por lo tanto menos t raslúcido, más luminoso. El grado de mineralización del es malte también interviene en la determinación del valor del diente. Un esmalte poroso e hipomineralizado es más blanco y opaco que aquel que se encuent ra liso y bien mineralizado. Tomando en cuenta lo anterio r, en la práctica clí nica se toman t res tipos de valor de un diente: ba j o, medio y alto, lo que s e corresponde con el esmalte vie jo, adulto y joven. El esmalte por su característica t raslu cidez, se hace responsable del efecto de opalescencia.
E m l e:
Pro iedades Ó ticas V.
Biomateriales
Procedimiento: 1) Coloque en agua el vaso descartable, todos hasta el mismo nivel, luego cada uno agregará una secuencia de gotas ( 1, 2, 3, 410) de violeta de genciana en su respectivo vaso; en seguida se observará el grado de saturación y el comportamiento de la linterna y del puntero láser colocando un fondo amarillo.
Se vierten gotas de violeta de genciana en cada uno de los
Se mezclan bien la violeta de genciana y el agua.
10
vasos.
Pro iedades Ó ticas
Biomateriales
Se puede observar que la saturación en cada vaso es diferente, debido a la diferencia existente entre la cantidad de violeta de genciana que se colocó en cada uno de ellos.
Debido
a la poca saturación que tení a el primer vaso, la luz del puntero láser podí a pasar y refle arse en la cartulina de color amarillo, lo cual no sucedió de la misma manera cuando se hizo el experimento en el último vaso, el cual contení a 10 gotas de violeta de genciana. n el primer experimento se pudo verificar que mientras mayor sea la saturación de un cuerpo, menor va a ser la luz que de e pasar, es decir, que a mayor saturación, se tendrá un cuerpo opaco y a menor saturación, se tendrá un cuerpo translúcido. E
Pro iedades Ó ticas
Biomateriales
2) Con la linterna y el puntero láser iluminar los vidrios simple y catedral sobre un fondo negro y luego sobre un fondo blanco, separados por una distancia conveniente. Anote sus observaciones.
n el segundo experimento se pudo observar que en cuando se iluminaba la platina de vidrio con el puntero láser, hab í a cierto refle o y translucidez, sin embargo, en el caso del vidrio catedral, se observó que si bien hubo translucidez, no se observó un refle o, sino difracción por parte del mismo. E
Pro iedades Ó ticas
Biomateriales
3) Con el colorí metro Cromascop, tome el color de los dientes de su compañero(a), utilizando diferentes fuentes de luz, si no existe la pieza dentaria señalada, tome la que sigue.
Pieza dentaria Incisivo central superior Canino superior Incisivo lateral inferior
uz de día
L
L
uz fluorescente
uz incandescente L
2 A 130
01 110
2 A 130
Pro iedades Ó ticas
Biomateriales
4) Con la orientación del docente tutor, eli a una de las piezas dentarias de uno de sus compañeros que no haya coincidido o acercado a uno de los matices del Cromascop. Luego el alumno se posiciona frente al operador (de preferencia expuesta a luz natural), con el color í metro 3D-Master de vita, siga la secuencia:
a) Definir la claridad (valor): Sostenga el colorí metro 3D-Master con el brazo extendido, unto a la boca abierta (utilizando un separador de labios) Elegir el grupo 1, 2, 3, 4 ó 5. Seleccione el o los grupos según sea menos claro o más oscuro. 3 y
y y
b) Selecci n de la saturaci n del matiz (croma): Tomar el abanico del grupo M elegido (tonalidad media) y ábralo lateralmente para definir la saturación del color. Seleccionar una de las tres muestras de color ( 1, 2 ó 3). Registrar la saturación. y
y y
2
c) Fijar el matiz (tinte): Comprobar si el diente es más ro izo o amarillento que la muestra seleccionada (L, M o R). y
M
Pro iedades
VI
Fuente referencial:
ticas
iomateriales
htt p: .scr ibd.com/ doc /15705789 /materiales-dentales htt p: //upcommons.u pc.edu/revistes / bit s t ream/2099 /5391/1/08% 20 %20D eterminaci%C3%B3n%20de%20las%20propiedades%20%C3%B3 pticas% 20de%20materiales%20.pdf htt p: //www.medilegis.com/ BancoCono cimiento/O/Odontologica-v 1n3materiales /materiales.htm htt p: // cinti.wordpress.com/tema-1-percibir- mirar-ver / htt p: //materias.fi.uba.ar /6671/color.pdf htt p: //www.infomed.es /r ode/index.php?option=com_ content&task=view &id=60& temid=30 htt p: //todacultura.com/acuarelas / primarios .htm htt p: //www.ciencia-ahora. cl/Revis ta17 /14Luminiscencia. pdf
