Propagazione per “raggi luminosi” (pennello di luce molto ...soramel/FisicaMedicina/Lezioni2018... · dalla natura dei due mezzi, dallo stato ... (per lenti sottili) Distanza

Ottica geometrica

Propagazione per “raggi luminosi”(pennello di luce molto sottile)

All’interno di un mezzo omogeneola propagazione e’ rettilinea: i raggi luminosi sono pertantorappresentati da tratti di retta

Obs: natura ondulatoria

Velocita’ di propagazione

Nel vuoto

In un mezzo materiale

n: indice di rifrazionecaratteristico del mezzo

Dipendenza dallafrequenzaesempio:vetro comune

Legge della riflessione

Il raggio riflesso giace nel pianodi incidenza (piano definito daraggio incidente e normale)

Angolo di incidenza e di riflessioneuguali

i = i’

Nessuna dipendenza dalla fequenza

L’intensita’ del raggio riflesso dipendedalla natura dei due mezzi, dallo statodi polarizzazione del raggio incidente edall’angolo di incidenza

Legge della rifrazione

il raggio rifratto giace nel piano di incidenza

n1 sin i = n2 sin r

Dipendenza dalla frequenza

Dispersione della luce(divisione dei vari colori)

rosso

violetto

Altri esempi di dispersione della luce

Prisma

Lamina a facce parallele

Regola fondamentale:reciprocita’ dei cammini ottici(in presenza di un numero

qualsiasi di riflessioni orifrazioni)

“riflessione totale”

Sorgenti luminosee immagini

In particolari casi

I raggi uscenti dalla sorgente, dopoaver passato un sistema ottico(costituito da specchi, lenti, prismi, etc)vanno a convergere in un unico punto

(immagine reale)

sorgente

Sistemaottico

Immaginereale

I raggi, dopo aver passato ilsistema ottico, divergono ma sembranoprovenire tutti da un unico punto

(immagine virtuale)Immaginevirtuale

sorgente

Sistema ottico

Solo particolari sistemi ottici creanoimmagini (reali o virtuali)

Specchio piano

L’immagine si trova al di la’ dello specchio,in posizione simmetrica rispetto lo specchio

L’oggetto immagine ha lastessa forma, stessa dimensione (fattore diingrandimento =1), mainversione destra-sinistra

Nessuna dipendenza dallafrequenza: assenza diaberrazioni cromatiche

negli specchi

Esempio: specchio sfericoconcavo

Asse ottico

Tutti i raggi paralleli all’asse otticovengono riflessi passando per un unicopunto (F) a distanza R/2, detto “fuoco”

Immagine di uno specchiosferico concavo

I caso: oggetto posto a distanzamaggiore del fuoco

L’immagine e’ reale ecapovolta

II caso: oggetto posto a distanzaminore del fuoco

oggettoimmaginevirtuale

specchio

L’immagine e’ virtuale,diritta e ingrandita

Specchi sferici convessi

Immagine

L’immagine e’ sempre virtuale,rimpicciolita, diretta

Lenti

Raggi uscenti paralleli

Raggi entranti paralleli

Doppio prisma

Per far convergere i raggi: ad esempio inclinazione diversa

Lente sferica (inclinazione diversa in ogni punto)

Raggio di curvatura R2

Raggio di curvatura R1

Lente: mezzo trasparente, omogeneo,separato dal mezzo circostante dadue superfici, generalmente sferiche

Lente biconvessa:convergente

asseottico

pianodella lente

fuoco (reale)f (distanza

focale)

Lente biconcava (divergente)

Fuoco(virtuale)

Raggi di curvaturaR1 e R2 < 0

Relazione fondamentale(per lenti sottili)

Distanzafocale

Indice dirifrazionedel materialedella lente

Raggi di curvaturasuperfici 1 e 2

Tipi di lenti

convergente

divergente

Punti coniugati

Lenteconvergente

Relazione fondamentale

Convenzione

Lentedivergente

Costruzione immagine

Lente convergente

immagine(reale)

oggetto

Con l’oggetto posto oltre il fuoco (p>f)L’immagine e’ reale e capovoltaObs: Reversibilita’: scambio

oggetto-immagine

Lente convergente

Con l’oggetto posto tra fuoco e lente(p<f) l’immagine e’ virtuale, diretta eingrandita

(lente di ingrandimento)

Fattore di ingrandimento lineare

Potere delle lenti

D = potere diottrico

Unita’ di misura: diottria = m-1

Esempio: cristallino dell’occhio

Obs:

Sistemi di piu’ lenti accostate

Il sistema totale ha una distanza focale f tale che

D = D1+D2

Obs: La regola vale sia per lenti convergentiche divergenti (col segno opportuno deipoteri diottrici)

Visione: processo con cui ognipunto luminoso viene rilevato come distinto

oggettoSistemaottico

Immaginepuntuale suopportuno schermo

Mappa oggetto -> immagineLetturaimmagine

Problema fondamentale:

messa a fuoco di oggetti a distanze diverse

Esempio: immagine reale non postasullo schermo (non “a fuoco”)

Possibili alternative:Spostamento dello schermo

Spostamento della lente, in mododa far cadere l’immagine sullo schermo

Modifica delle proprieta’ della lente,senza spostare ne’ lente ne’ schermo

Analogia tra occhioe macchina fotografica

Potere diottrico occhio

Docchio DcorneaDcristallino

fissa variabile

22 diottrie 23-33 diottrie

45-55 diottrie

Range di visione

Punto remoto

Punto prossimo

Ampiezza di accomodamento

Esempio: bambino con buona vista

Difetti principali della vista

miopia

ipermetropia

presbiopia

Presbiopia

Miopia

Esempi lenti correttive :

a) miopia

Esempio: punto remoto 1m(oggetti piu’ lontaninon vengono messi a fuoco)

La lente (divergente) deve “portare”gli oggetti all’infinito ad una distanzadi 1m

La lente divergente deve percio’ avere –1 diottria

Correzione della miopia con una lente divergente

L’effetto della lente (divergente) e’ dispostare il punto all’infinito ad un punto vicino

b) ipermetropia

Esempio: punto prossimo 1m (oggetti a distanza minore

non vengono messi a fuoco)

Per leggere, teniamo tipicamente il foglioa 25 cm. La lente (convergente) deve percio’creare un’immagine virtuale del foglio ad 1m

La lente correttiva deve percio’ avere 3 diottrie

L’effetto della lente e’ di “spostare” unpunto vicino ad una distanza maggiore

(oltre il punto prossimo)

lente

Terapia Laser

Rimodellaturasuperficie cornea

Rimodellaturainterno cornea