Lezione 1

L’occhio
Lente
composta
Diaframma
Rivelatore
Fotorecettori
Bastoncelli
120 milioni distribuiti su tutta la retina
fuorchè nella fovea
Molto sensibili alla luce (visione notturna)
Insensibili al colore
Bassa risoluzione
Bastoncelli (rods) e coni
(immagine SEM)
Coni
6-7 milioni concentrati nella fovea
Poco sensibili (visione diurna)
Sensibili al colore (tre tipi diversi R G B)
Alta risoluzione
Bastoncelli (Immagine TEM)
a
0.002mm
tg 
2
16mm
1


a  0.01 4   1' 
 0.017 
60


=2m=0.002mm
x
a
a
Distanza visione distinta ~ 25 cm
x
a
 250 mm tg
2
2
0.004mm
R~16mm
x  0.06mm  60m
Quindi l’occhio rimpicciolisce un oggetto
di 60m a uno di 4m (15 volte)
L’occhio come sistema ottico modello
Sorgente/Oggetto
segnale
Sistema
ottico
segnale
Immagine/Rivelatore
Coerenza
sorgente-sistema ottico-rivelatore
•
•
•
•
Sorgenti
Luce visibile
UV
Raggi X
Elettroni




•
•
•
•
Sistemi ottici
Lenti di vetro
Lenti di vetro
 … in via di sviluppo
Campi elettromagnetici
Rivelatori
•
•
•
•
•
Film
Scintillatori
Schermi flluorescenti
CCD
…
Confronto sorgenti
De Broglie:
Dualismo onda – corpuscolo
Luce
•
•
Onda: oscillazione campo e.m.
Elettroni
•
Onda: eq. Schrödinger
– Velocità (nel vuoto): fissa
– Velocità: variabile fino a ~ c
– Lunghezza d’onda: decimi di m
– Lunghezza d’onda: pm (=10-6m)
Corpuscolo: Fotone
– Massa = 0
– Carica = 0
– Energia: pochi eV
•
Corpuscolo
– Massa: ≠ 0
– Carica: ≠ 0
– Energia: keV ÷ MeV
Conseguenze pratiche
Luce
Elettroni
Massa e carica zero + Energia bassa
Massa e carica diversa da zero + Energia elevata
Scarsa interazione con la materia
Scarso assorbimento
in aria (n~1) e nel vetro (n~1.5)
Forte interazione con la materia
Forte assorbimento
Generazione elettroni secondari, raggi X, …
Strumenti funzionanti in aria
Lenti di vetro  fuoco fisso
In trasmissione spessori decine di m
Strumenti operanti sotto vuoto
Lenti e.m.  fuoco variabile
In trasmissione spessori decine di nm
====================================
Lunghezze d’onda
380 nm ÷ 780 nm
====================================
Lunghezze d’onda dipende dalla loro velocità
Picometri
0.0086 nm a 20kV
0.0025 nm a 200kV
Limite di risoluzione fisico attorno al m
(Max 2000 x)
Limite di risoluzione fisico a livello sub-atomico
Nonstante queste differenze…
… possiamo schematizzare i sistemi ottici in modo simile
grazie alla
Ottica geometrica
•
•
Costruzione geometrica dell’immagine tramite raggi, fasci e lenti idealizzate
Indipendente dalla natura del fenomeno (onda/corpuscolo, fotoni/elettroni)
Naturalmente questa astrazione andrà abbandonata non appena entrerà in
gioco la natura fisica del fenomeno
Ottica Geometrica
Lente stigmatica: fasci emergenti da un punto convergono tutti nello stesso punto
(considereremo solo lenti sottili e biconvesse)
immagine
oggetto
n
Nota bene: Le lenti reali sono stigmatiche sono per raggi che non si
allontanano troppo dall’asse ottico (raggi parassiali)
Fasci paralleli convergono nel piano focale (posteriore)
Fuoco
(BFP)
oggetto
n
immagine
I due fuochi (anteriore e posteriore) sono simmetrici e equivalenti
Fuoco
anteriore
Fuoco
posteriore
n
Costruzione di un’immagine
oggetto
immagine

fuoco

f
n
o
i
1 1 1
Equazione delle lenti
 
o i f
Nota bene: Valida per raggi parassiali = angoli piccoli  sina ~ a