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Sensibilidad espectral

Sensibilidades espectrales ( espectros de respuesta normalizados ) de células cónicas humanas, tipos S, M y L
Gráfico de 1916 sobre las "sensibilidades espectrales". El autor también utiliza el término más moderno "sensibilidad espectral" en el mismo libro. [1]

La sensibilidad espectral es la eficiencia relativa de detección de luz u otra señal en función de la frecuencia o longitud de onda de la señal.

En neurociencia visual , la sensibilidad espectral se utiliza para describir las diferentes características de los fotopigmentos en las células bastón y los conos de la retina del ojo . Se sabe que las células bastón son más adecuadas para la visión escotópica y las células cono para la visión fotópica , y que difieren en su sensibilidad a diferentes longitudes de onda de luz. [2] [3] Se ha establecido que la sensibilidad espectral máxima del ojo humano en condiciones de luz diurna está en una longitud de onda de 555  nm , mientras que por la noche el pico se desplaza a 507 nm. [4]

En fotografía , las películas y los sensores se describen a menudo en términos de su sensibilidad espectral, para complementar sus curvas características que describen su capacidad de respuesta . [5] Se crea una base de datos de la sensibilidad espectral de la cámara y se analiza su espacio. [6] Para las películas de rayos X , la sensibilidad espectral se elige para que sea apropiada para los fósforos que responden a los rayos X, en lugar de estar relacionada con la visión humana. [7]

En los sistemas de sensores , donde la salida se cuantifica fácilmente, la capacidad de respuesta se puede ampliar para que dependa de la longitud de onda, incorporando la sensibilidad espectral. Cuando el sistema de sensores es lineal, su sensibilidad espectral y su capacidad de respuesta espectral se pueden descomponer con funciones de base similares. [8] Cuando la capacidad de respuesta de un sistema es una función no lineal monótona fija, esa no linealidad se puede estimar y corregir para determinar la sensibilidad espectral a partir de datos espectrales de entrada y salida mediante métodos lineales estándar. [9]

Sin embargo, las respuestas de las células de los conos y bastones de la retina tienen una respuesta no lineal muy dependiente del contexto (acoplada), lo que complica el análisis de sus sensibilidades espectrales a partir de datos experimentales. [10] Sin embargo, a pesar de estas complejidades, la conversión de los espectros de energía de la luz al estímulo efectivo, la excitación del fotopigmento , es bastante lineal y, por lo tanto, las caracterizaciones lineales como la sensibilidad espectral son bastante útiles para describir muchas propiedades de la visión del color . [11]

La sensibilidad espectral a veces se expresa como una eficiencia cuántica , es decir, como la probabilidad de obtener una reacción cuántica, como un electrón capturado , a un cuanto de luz, en función de la longitud de onda. [12] En otros contextos, la sensibilidad espectral se expresa como la respuesta relativa por energía de la luz, en lugar de por cuanto, normalizada a un valor pico de 1, y se utiliza una eficiencia cuántica para calibrar la sensibilidad en esa longitud de onda pico. [13] En algunas aplicaciones lineales, la sensibilidad espectral puede expresarse como una responsividad espectral , con unidades como amperios por vatio . [14] [15] [16]

Véase también

Referencias

  1. ^ Matthew Luckiesh (1916). Luz y sombra y sus aplicaciones. D. Van Nostrand Company. pág. 95. Sensibilidad espectral luckiesh.
  2. ^ Michael Levine (2000). Fundamentos de la sensación y la percepción (3.ª ed.). Oxford University Press .
  3. ^ Steven H. Schwartz (2004). Percepción visual: una orientación clínica. McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-141187-9.
  4. ^ Gross, Herbert; Blechinger, Fritz; Achtner, Bertram (2008). Gross, Herbert H. (ed.). Manual de sistemas ópticos. Vol. 4. Weinheim, Alemania: WILEY-VCH. p. 40. ISBN 978-3-527-40380-6.
  5. ^ Michael Langford (1998). Fotografía avanzada. Focal Press . ISBN 0-240-51486-6.
  6. ^ Jun Jiang; Dengyu Liu; Jinwei Gu y Sabine Süsstrunk (2013). ¿Cuál es el espacio de las funciones de sensibilidad espectral para las cámaras digitales en color?. IEEE. ISBN 978-1-4673-5053-2.
  7. ^ John Ball y Tony Price (1995). Imágenes radiográficas de Chesney. Blackwell Publishing. ISBN 0-632-03901-9.
  8. ^ Glenn E. Healey; Steven A. Shafer y Lawrence B. Wolff (1992). Visión basada en la física. AK Peters Ltd. ISBN 0-86720-295-5.
  9. ^ Steven K. Shevell (2003). La ciencia del color. Elsevier . ISBN 0-444-51251-9.
  10. ^ SN Archer (1999). Mecanismos adaptativos en la ecología de la visión. Springer. ISBN 0-7923-5319-6.
  11. ^ Arne Valberg (1995). Visión de la luz y el color. John Wiley and Sons. ISBN 0-470-84902-9.
  12. ^ MHF Wilkinson y F. Schut (1998). Análisis de imágenes digitales de microbios: técnicas y aplicaciones de obtención de imágenes, morfometría, fluorometría y motilidad. John Wiley and Sons. ISBN 0-471-97440-4.
  13. ^ Peter GJ Barten (1999). Sensibilidad al contraste del ojo humano y sus efectos en la calidad de la imagen. SPIE Press. ISBN 0-8194-3496-5.
  14. ^ Matt Young (1993). Óptica y láseres: incluidas fibras y guías de ondas ópticas. Springer. ISBN 3-540-65741-X.
  15. ^ Stephen A. Dyer (2001). Encuesta sobre instrumentación y medición. Wiley-IEEE. ISBN 0-471-39484-X.
  16. ^ Robert B. Northrop (2004). Análisis y aplicación de circuitos electrónicos analógicos a la instrumentación biomédica. CRC Press . ISBN 0-8493-2143-3.