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