O que é Óptica de Difusão?Quando a luz incide sobre um meio, parte dela é refletida na superfície e parte penetra no meio, podendo ser tanto absorvida por ele, espalhada dentro dele e/ou transmitida através dele. As características da propagação da onda no meio material irá depender das propriedades do meio, tais como sua capacidade de absorver e de espalhar a luz. Show Meios que possuem como característica espalhar a luz muito mais do que absorvê-la são chamados de meios turvos ou densos. O transporte da luz neste caso não é exatamente linear, como estamos acostumados; ela pode ser espalhada em todas as direções. Sob certas condições, se aproxima de um transporte difusivo. O estudo da propagação da luz ao interagir com meios densos recebe o nome de óptica de difusão.  Para que serve?Sabemos, das equações de Maxwell para o eletromagnetismo, que há um amplo espectro de ondas eletromagnéticas. A luz visível corresponde a uma pequena faixa deste espectro, onde cada comprimento de onda equivale a uma cor. Os comprimentos de onda da luz visível estão entre 400 a 700 nm, aproximadamente. Para comprimentos de onda acima da faixa da luz visível, há uma parte do espectro não visível a olho nu correspondente ao que conhecemos como infra-vermelho. No tecido humano, os comprimentos de onda mais baixos da luz visível são quase totalmente absorvidos pela melanina da pele. Já no infra-vermelho, as ondas eletromagnéticas atravessam a pele e são significativamente absorvidas pela água. Porém, há uma região entre o infra-vermelho e o espectro visível chamado de infra-vermelho próximo. Nesta região, onde os comprimentos de onda estão entre 700 e 900 nm, a absorção do tecido é baixa, e o espalhamento é maior do que a absorção. O tecido humano é, portanto, um meio denso. Nesta “janela óptica” do infra-vermelho próximo, a luz consegue penetrar de alguns milímetros a alguns centímetros no tecido. Lá, ela interage majoritariamente com as moléculas de hemoglobina presentes no sangue. Como estas moléculas são responsáveis pelo transporte de oxigênio, esta característica permite aos estudos de espectroscopia óptica no infra-vermelho próximo inferir diversos dados sobre a região do tecido estudada. É possível, por exemplo, inferir a oxigenação de determinadas regiões, detectar hemorragias, isquemias e, com técnicas recentemente desenvolvidas, analisar até mesmo o fluxo sanguíneo. Como é feito?Os estudos de óptica de difusão no infra-vermelho próximo consistem, basicamente, em um sistema de fontes de luz e sensores estrategicamente posicionados sobre a região do tecido na qual se quer obter informação. A distância entre as fontes e os sensores, o número de comprimentos de onda utilizados e a intensidade de luz detectada podem fornecer informações sobre as propriedades ópticas e dinâmicas do tecido, que podem ser diretamente relacionadas com a concentração de hemoglobina presente na região estudada ou com o movimento das células espalhadoras de luz. Podemos separar as técnicas ópticas em espectroscopia, que busca acompanhar as variáveis fisiológicas em função do tempo, e tomografia, que busca analisar as variações fisiológicas no espaço. Em função das variáveis medidas, podemos separar os métodos de óptica de difusão em métodos estáticos, relacionados com as propriedades ópticas, e métodos dinâmicos, relacionados com o movimento das moléculas que interagem com o tecido. Espectroscopia Óptica de DifusãoA espectroscopia óptica de difusão (DOS) permite inferir informações sobre a oxigenação microvascular nas regiões do tecido coberta pelo arranjo óptico. Com isso, é possível detectar variações fisiológicas de origem vascular, bem como relacioná-las com disfunções fisiológicas tais como hemorragias, isquemias e tumores. De forma geral, a intensidade de luz detectada pode ser utilizada para determinar o coeficiente de absorção do meio (ou sua variação). No caso do tecido biológico, na região do infra-vermelho próximo, o coeficiente de absorção depende prioritariamente de dois cromóforos: a oxi-hemoglobina, molécula de hemoglobina ligada a uma molécula de oxigênio (HbO2), e a deoxi-hemoglobina, molécula de hemoglobina sem a presença de uma molécula de oxigênio (Hb). Desta forma, se medirmos a intensidade de luz para pelo menos dois comprimentos de onda diferentes, podemos separar as contribuições dos dois cromóforos e determinar as concentrações de HbO2 e Hb no tecido (ou suas variações). A espectroscopia óptica foi introduzida no Brasil em 2008 pelo grupo de Neurofísica do IFGW/Unicamp, com apoio do projeto CInAPCe da FAPESP. Desde então, vários projetos pioneiros no uso de DOS para aplicações em Medicina, principalmente em Neurologia e Neurociências, estão em andamento, tanto na Unicamp como em forma de colaborações científicas com outros grupos no Estado de São Paulo, no Brasil e no mundo. Para saber mais: Neurociências e Epilepsia, vol. 1 (2008) (português) Espectroscopia de Correlação de DifusãoA Espectroscopia de Correlação de Difusão (DCS) é uma técnica recentemente desenvolvida que permite inferir informações sobre as propriedades dinâmicas da região estudada. Embora os princípios de DCS sejam análogos aos de DOS, o objetivo da DCS é relacionar flutuações da intensidade de luz detectada com o movimento das moléculas espalhadoras do meio. A DCS utiliza o princípio de contagem de fótons para quantificar pequenas flutuações na intensidade da luz captada. Tais flutuações ocorrem devido ao movimento das moléculas espalhadoras do meio, e podem ser quantificadas através de medidas estatísticas, como a função de autocorrelação. No caso do tecido biológico, as flutuações podem ser relacionadas com o movimento dos glóbulos vermelhos, pois são eles que espalham a luz na região do infra-vermelho próximo de forma mais significativa. Como o fluxo sanguíneo nada mais é do que a movimentação destas células no sangue, as variações de intensidade de luz detectadas pela técnica de DCS permitem inferir informações sobre o fluxo sanguíneo da região estudada. Para saber mais:Phil Trans R Soc A (2011) VEJA TAMBÉM: Instrumentação O que é difusão de luz?O que é Óptica de Difusão? Quando a luz incide sobre um meio, parte dela é refletida na superfície e parte penetra no meio, podendo ser tanto absorvida por ele, espalhada dentro dele e/ou transmitida através dele.
O que é reflexão da luz exemplos?A reflexão da luz é um fenômeno óptico que corresponde a incidência de luz numa superfície refletora, no qual retorna ao seu ponto de origem. Para exemplificar, podemos pensar no reflexo de um lago quando ocorre a incidência de luz solar, ou mesmo, no nosso reflexo no espelho.
O que é reflexão difusa exemplos?A reflexão difusa ocorre em superfícies que não são lisas como o espelho, mas refletem a luz, como por exemplo uma chapa de metal ou a água em movimento. A maioria dos metais tem rugosidades em sua superfície, por isso a imagem refletidas por ele não é nítida como no espelho.
Quando ocorre a difusão da luz?Difusão da luz ou reflexão irregular
Quando a superfície é irregular, o feixe luminoso sofre reflexão difusa. É pela difusão que observamos os objetos iluminados. A maioria das superfícies são ásperas, suas irregularidades refletem a luz em diversas direções. Esse tipo de luz refletida se chama luz difusa.
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O que é difusão da luz de um exemplo?
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