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 =2m=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 60m a uno di 4m (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 (=10-6m) 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