1. L’occhio Lente composta Diaframma Rivelatore

2. Bastoncelli (rods) e coni (immagine SEM) Bastoncelli (Immagine TEM) Fotorecettori • 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

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

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

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

6. 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 Confronto sorgenti De Broglie:Dualismo onda – corpuscolo

7. Luce 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 Conseguenze pratiche

8. 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

9. immagine Ottica Geometrica Lente stigmatica: fasci emergenti da un punto convergono tutti nello stesso punto (considereremo solo lenti sottili e biconvesse) oggetto n Nota bene: Le lenti reali sono stigmatiche sono per raggi che non si allontanano troppo dall’asse ottico (raggi parassiali)

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

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

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