L’occhio Lente composta Diaframma Rivelatore

Bastoncelli (rods) e coni (immagine SEM) Fotorecettori Bastoncelli (rods) e coni (immagine SEM) Bastoncelli 120 milioni distribuiti su tutta la retina fuorchè nella fovea Molto sensibili alla luce (visione notturna) Insensibili al colore Bassa risoluzione Bastoncelli (Immagine TEM) Coni 6-7 milioni concentrati nella fovea Poco sensibili (visione diurna) Sensibili al colore (tre tipi diversi R G B) Alta risoluzione

Distanza visione distinta ~ 25 cm =2m=0.002mm a x a 0.004mm Distanza visione distinta ~ 25 cm R~16mm Quindi l’occhio rimpicciolisce un oggetto di 60m a uno di 4m (15 volte)

L’occhio come sistema ottico modello segnale Sistema ottico segnale Sorgente/Oggetto Immagine/Rivelatore

Coerenza sorgente-sistema ottico-rivelatore Sorgenti Luce visibile  UV  Raggi X  Elettroni  Sistemi ottici Lenti di vetro  … in via di sviluppo Campi elettromagnetici Rivelatori Film Scintillatori Schermi flluorescenti CCD …

De Broglie: Dualismo onda – corpuscolo Confronto sorgenti De Broglie: Dualismo onda – corpuscolo 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 (=10-6m) Corpuscolo Massa: ≠ 0 Carica: ≠ 0 Energia: keV ÷ MeV

Conseguenze pratiche Luce Elettroni Massa e carica zero + Energia bassa Scarsa interazione con la materia Scarso assorbimento in aria (n~1) e nel vetro (n~1.5) Strumenti funzionanti in aria Lenti 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 materia Forte assorbimento Generazione elettroni secondari, raggi X, … Strumenti operanti sotto vuoto Lenti e.m.  fuoco variabile In trasmissione spessori decine di nm ==================================== Lunghezze d’onda dipende dalla loro velocità Picometri 0.0086 nm a 20kV 0.0025 nm a 200kV 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)

n Fasci paralleli convergono nel piano focale (posteriore) Fuoco (BFP) immagine oggetto n

n I due fuochi (anteriore e posteriore) sono simmetrici e equivalenti Fuoco anteriore Fuoco posteriore n

f n o i   Costruzione di un’immagine oggetto immagine fuoco Nota bene: Valida per raggi parassiali = angoli piccoli  sin ~ 