La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

TESI DI LAUREA IN FISICA di Giuseppe Corrado De Luca LA FISICA DELLOCCHIO ILLUSTRATA DA SIMULAZIONI JAVA

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "TESI DI LAUREA IN FISICA di Giuseppe Corrado De Luca LA FISICA DELLOCCHIO ILLUSTRATA DA SIMULAZIONI JAVA"— Transcript della presentazione:

1 TESI DI LAUREA IN FISICA di Giuseppe Corrado De Luca LA FISICA DELLOCCHIO ILLUSTRATA DA SIMULAZIONI JAVA Introduzione Capitolo1: PERCORSO STORICO DELLE IDEE SUL MECCANISMOPERCORSO STORICO DELLE IDEE SUL MECCANISMO DELLA VISIONE Capitolo2 : ANATOMIA e FISIOLOGIA DELL OCCHIOANATOMIA e FISIOLOGIA DELL OCCHIO Capitolo3 : L OCCHIO SEMPLIFICATOL OCCHIO SEMPLIFICATO Capitolo4 : PROCESSO FORMATIVO DELLIMMAGINEPROCESSO FORMATIVO DELLIMMAGINE Appendice A : LISTA DEGLI APPLETLISTA DEGLI APPLET Appendice B : LISTA DEL PROGRAMMA SORGENTE DELLAPPLET n.6LISTA DEL PROGRAMMA SORGENTE DELLAPPLET n.6

2 Locchio Il foro pupillare delimita il fascio di raggi che attraversa locchio e va a colpire la retina. Le cellule della retina impressionate trasmettono gli impulsi nervosi al cervello, che ricostruisce loggetto osservato. CORNEA – trasparente Indice di rifrazione=1.377 Spessore massimo=0.5 mm Diametro=12.5 mm CRISTALLINO – trasparente composto da tre strati concentrici, di indici di rifrazione 1.376, e Spessore massimo=3.5 mm Diametro=10 mm IRIDE - opaca Spessore massimo=1 mm Diametro=12 mm PUPILLA foro nero al centro delliride Diametro =2mm, in caso di massima illuminazione =8 mm, in caso di minima illuminazione Lunghezza globo oculare 2.4 cm. Il bulbo oculare ha forma approssimativamente sferica. In avanti presenta una calotta quasi sferica con curvatura maggiore di quella bulbare Umor Acqueo – trasparente Indice di rifrazione=1.333 Umor Vitreo – trasparente Indice di rifrazione=1.336

3 Se si volesse studiare il comportamento dellocchio applicando rigorosamente le leggi dellottica a tutte le componenti dellocchio,si andrebbe incontro a qualcosa di molto complicato. Oggi si sa che si può considerare una struttura dellocchio cosiddetta semplificata, che si basa su delle opportune assunzioni. Questa struttura funziona bene, nel senso che, dando alle componenti (dellocchio semplificato) opportuni valori numerici ed applicando ad esse le leggi dellottica, si trova, per ciascuna delle componenti, un comportamento molto simile a quello reale (distanze focali molto vicine a quelle reali – differenze di 2-3 decimi di mm). Semplificazioni : la cornea si può considerare, dato il suo piccolo spessore, anziché un menisco, un diottro sferico, con raggio di curvatura di 8 mm. Il cristallino, formato da sei strati con indice di rifrazione differente, si può considerare come ununica lente biconvessa sottile di indice di rifrazione Si può assumere che lumor acqueo (n = 1.333) e lumor vitreo (n = 1.336) abbiano lo stesso indice di rifrazione: E come avere lo stesso mezzo ottico tra cornea e cristallino e tra cristallino e retina. Si possono considerare allineati tutti i centri di curvatura (variazioni di circa 1 0 tra i singoli assi ottici) su una retta che si può definire asse ottico dellocchio. Si può considerare valida lapprossimazione parassiale. Solo un fascio ristretto di raggi (formanti angoli piccoli con lasse ottico) riesce a penetrare attraverso la pupilla e ad impressionare la retina. Ciò comporta una differenza massima di circa l1% tra e sen per le varie superfici rifrangenti. Cliccare su Tabelle per visualizzare i valori numerici relativi alla struttura dellocchio semplificato.Tabelle Questo applet mostra la struttura dellocchio semplificato

4 Locchio semplificato Un unico mezzo con indice di rifrazione pari a 1.336

5 Percorso didattico 1° passaggio: attraversamento della cornea 2°passaggio: attraversamento del cristallino - con accomodamento - senza accomodamento Ruolo dei punti nodali Determinazione della direzione lungo la quale si trova un oggetto Determinazione della distanza di un oggetto Il fenomeno della diffrazione

6 1° passaggio: attraversamento della corneaattraversamento della cornea La convergenza dei raggi nellocchio è dovuta essenzialmente alla cornea. Limmagine si trova oltre la retina. Formula del diottro sferico: dove: n 1 =1.336 (indice di rifrazione dellumor acqueo), r = 8 mm (raggio di curvatura della cornea) Liride e la pupilla ci appaiono, guardando un occhio, più grandi e più vicine alla cornea di quanto lo siano nella realtà, perchè la cornea e lumor acqueo ci danno di esse unimmagine virtuale ed ingrandita.

7 2°passaggio: attraversamento del cristallino Limmagine dovuta alla cornea diventa oggetto virtuale per il cristallino. Il cristallino apporta unulteriore convergenza ai raggi rifratti dalla cornea. I muscoli ciliari fanno variare la curvatura delle facce del cristallino al variare della distanza dell'oggetto osservato. Tale fenomeno è chiamato processo di accomodazione del cristallino. La relazione tra distanza focale e raggi di curvatura è: dove: f = distanza focale; n 2 = 1.42 (indice di rifrazione del cristallino); n 1 = (indice di rifrazione del mezzo che circonda il cristallino); r a = raggio di curvatura della superficie anteriore (6 mm 10.2mm); r p = raggio di curvatura della superficie posteriore (-5.5 m -6 mm). Variazione raggi di curvatura => variazione distanza focale.Variazione raggi di curvatura => variazione distanza focale. Quindi, se la distanza delloggetto dallocchio varia, varia anche la distanza focale del cristallino, con la conseguente variazione della distanza focale del sistema cornea-cristallino. Questo permette ad un occhio normale di formare sulla retina limmagine di un oggetto per tutto lintervallo di accomodazione del cristallino: distanza oggetto = distanza oggetto = 25 cm (punto remoto punto prossimo ). Nellocchio affetto da presbiopia il cristallino ha un potere di accomodazione ridotto=>limmagine si trova oltre la retina ed è perciò sfocata. In questo applet si mostra il caso limite in cui laccomodazione è nulla.In questo applet si mostra il caso limite in cui laccomodazione è nulla.

8 Punti nodali Poiché si può (con buona approssimazione) considerare locchio come un sistema ottico centrato, si possono definire i punti nodali. Proprietà dei punti nodali: ad un raggio incidente passante per il primo punto nodale (punto nodale oggetto), corrisponde un raggio emergente parallelo e passante per il secondo punto nodale. Nellocchio i punti nodali sono molto vicini tra loro e si possono considerare coincidenti. Uso dei punti nodali nella determinazione dellimmagine di un oggetto posto al di fuori dellasse ottico

9 Determinazione della distanza di un oggetto Sforzo di accomodazione (visione monoculare) Si è visto che le immagini si formano sulla retina grazie allaccomodazione del cristallino. Se loggetto è a distanza finita dallocchio, il cervello ordina al cristallino di accomodarsi fin quando la zona della retina colpita dai raggi si riduce al minimo ed in tal caso limmagine si forma sulla retina. Il cristallino si accomoda tanto più, quanto più loggetto è vicino allocchio. Dalla quantità o sforzo di accomodazione il cervello deduce la distanza delloggetto. Con questo metodo il cervello riesce a valutare distanze inferiori a 4 m. Metodo della parallasse (visione monoculare) determina la distanza relativa di due oggetti.Metodo della parallasse Se due oggetti si trovano lungo la stessa direzione, locchio non riesce a distinguere quale dei due è più distante, poiché hanno limmagine nella stessa zona della retina. Locchio allora si sposta in modo che lasse ottico rimanga parallelo a se stesso ed il cervello, dalla zona impressionata sulla retina, deduce quale dei due oggetti è più lontano. Visione binoculare Da questa simulazione si nota che, quando gli occhi (nella loro posizione iniziale) guardano loggetto, la zona retinica colpita è al di sopra dellasse ottico per locchio destro e al di sotto per locchio sinistro. Se gli occhi restassero immobili, il cervello concluderebbe, dagli impulsi provenienti dall'occhio destro, che l'oggetto si trova a sinistra e, dagli impulsi provenienti dall'occhio sinistro, che l'oggetto si trova a destra. L'osservatore quindi vedrebbe due oggetti, uno a destra e l'altro a sinistra. Gli occhi normalmente, per osservare l'oggetto S, ruotano intorno al loro centro, in modo che entrambi gli assi ottici passino per l'oggetto; in tal modo le zone impressionate si trovano entrambe sugli assi ottici e l'occhio vede un unico oggetto nel punto d'incrocio dei due assi. Questo fenomeno si dice fusione. Langolo di rotazione dipende dalla distanza delloggetto: è tanto più grande, quanto più vicino è loggetto. La rotazione degli occhi, chiamata convergenza, viene eseguita mediante gli appositi muscoli che regolano la posizione dei bulbi oculari nelle orbite. Le informazioni al cervello arrivano da tali muscoli e non dai nervi ottici. Il meccanismo della visione binoculare è un mezzo telemetrico più potente dell'accomodazione, ma è anch'esso inesatto. Ad una distanza maggiore di 200 m, tale meccanismo è del tutto inadeguato. Per distanze maggiori esistono altri meccanismi di natura prevalentemente psicologica.Visione binoculare Determinazione della direzione lungo la quale si trova un oggetto Dalla simulazione relativa ai punti nodali si nota che, al variare della direzione lungo cui si trova un oggetto, varia la posizione del punto immagine sulla retina. Il cervello associa ad ogni punto della retina una determinata direzione. Oggetti puntiformi che si trovano lungo la stessa direzione hanno limmagine nello stesso punto della retina. Metodi usati dallocchio :

10 La diffrazione E dovuta alla pupilla, lapertura circolare attraverso cui passa la luce. Sulla retina quindi la zona colpita dai raggi provenienti da un oggetto puntiforme non è un punto, ma un disco centrale circondato da anelli concentrici. Calcoliamo allora lordine di grandezza del cerchio costituito dal massimo centrale di diffrazione. Il raggio del cerchio è dato da: D = distanza pupilla - retina 20 mm, d = apertura pupilla =2 mm (stiamo considerando la visione diurna), = 6×10 -4 mm (ricordiamo che il visibile è compreso tra 4×10 -4 mm e 7×10 -4 mm). Il raggio del cerchio illuminato è allora R = 5.5 m. Quindi, con la pupilla di apertura 2 mm, la luce proveniente da una sorgente puntiforme viene concentrata in un dischetto di circa 10 m di diametro: coni impressionati - limmagine si può considerare puntiforme.


Scaricare ppt "TESI DI LAUREA IN FISICA di Giuseppe Corrado De Luca LA FISICA DELLOCCHIO ILLUSTRATA DA SIMULAZIONI JAVA"

Presentazioni simili


Annunci Google