Lente
composta
Diaframma
Rivelatore
L’occhio
Fotorecettori
Bastoncelli (rods) e coni (immagine SEM)
Bastoncelli (Immagine TEM)
Bastoncelli
120 milioni distribuiti su tutta la retina fuorchè nella fovea
Molto sensibili alla luce (visione notturna)
Insensibili al colore
Bassa risoluzione
Coni
6-7 milioni concentrati nella fovea
Poco sensibili (visione diurna)
Sensibili al colore (tre tipi diversi R G B)
Alta risoluzione
0.004mm
=2m=0.002mm
R~16mm
017.060
1'1401.0
16
002.0
2
mm
mmtg
Distanza visione distinta ~ 25 cm
x
mmmxtgmmx
6006.02
2502
Quindi l’occhio rimpicciolisce un
oggetto di 60m a uno di 4m (15 volte)
L’occhio come sistema ottico modello
Sorgente/Oggetto Sistema ottico
Immagine/Rivelatore
segnale
segnale
Coerenzasorgente-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• …
Luce
• Onda: oscillazione campo e.m.– Velocità (nel vuoto): fissa
– Lunghezza d’onda: decimi di m
• Corpuscolo: Fotone– Massa = 0– Carica = 0– Energia: pochi eV
Elettroni
• Onda: eq. Schrödinger– Velocità: variabile fino a ~ c
– Lunghezza d’onda: pm (=10-6m)
• Corpuscolo– Massa: ≠ 0– Carica: ≠ 0– Energia: keV ÷ MeV
Confronto sorgenti
De Broglie:Dualismo onda – corpuscolo
Luce
Massa e carica zero + Energia bassa
Scarsa interazione con la materiaScarso assorbimento
in aria (n~1) e nel vetro (n~1.5)
Strumenti funzionanti in ariaLenti di vetro fuoco fisso
In trasmissione spessori decine di m
====================================
Lunghezze d’onda
380 nm ÷ 780 nm
Limite di risoluzione fisico attorno al m(Max 2000 x)
Elettroni
Massa e carica diversa da zero + Energia elevata
Forte interazione con la materiaForte assorbimento
Generazione elettroni secondari, raggi X, …
Strumenti operanti sotto vuotoLenti e.m. fuoco variabile
In trasmissione spessori decine di nm
====================================
Lunghezze d’onda dipende dalla loro velocitàPicometri
0.0086 nm a 20kV 0.0025 nm a 200kV
Limite di risoluzione fisico a livello sub-atomico
Conseguenze pratiche
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
n
oggettoimmagine
Lente stigmatica: fasci emergenti da un punto convergono tutti nello stesso punto
(considereremo solo lenti sottili e biconvesse)
Ottica Geometrica
Nota bene: Le lenti reali sono stigmatiche sono per raggi che non si allontanano troppo dall’asse ottico (raggi parassiali)
n
oggettoimmagineFuoco
(BFP)
Fasci paralleli convergono nel piano focale (posteriore)
n
I due fuochi (anteriore e posteriore) sono simmetrici e equivalenti
Fuocoposteriore
Fuocoanteriore
n
oggetto immagine
fuoco
o
f
i
fio
111lentidelleEquazione
Nota bene: Valida per raggi parassiali = angoli piccoli sin ~
Costruzione di un’immagine