La natura della luce. I raggi e le loro proprietà. La formazione delle immagini. Ray tracing parassiale. Proprietà parassiali di semplici sistemi ottici. Il prisma, l' angolo di deviazione minima. Le lenti oftalmiche. Lenti astigmatiche. Effetti prismatici sulle lenti astigmatiche
- Warren J. Smith, “Modern Optical Engineering”, McGraw-Hill (2008)
- Warren J. Smith, “Practical Optical System Layout”, McGraw-Hill (1997)
- L.Ronchi Abbozzo, D. Mugnai “Ottica classica, teoria della visione, ottica ondulatoria, CNR, 2008
- George Smith, David A. Atchison “The eye and visual optical instruments” Cambridge University Press, 1997
- E. Hecht “Optics” 5th ed., Pearson Education (2016)
Obiettivi Formativi
Conoscenze acquisite:
Lo studente acquisisce conoscenze sulla natura della luce, sulla formazione delle immagini ed è in grado di comprendere il funzionamento di semplici sistemi ottici.
Competenze acquisite:
Lo studente acquisisce un modello (i raggi) per schematizzare la luce, una tecnica (ray tracing parassiale) per simulare la sua propagazione e impara ad usare questi strumenti per determinare le proprietà di imaging di semplici sistemi ottici. Al termine del corso lo studente è' in grado di interpretare una ricetta di lente oftalmica e di effettuarne la conversione secondo i vari standard in uso.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: nessuno
Metodi Didattici
CFU: 12
Numero di ore relative alle attività in aula: 96
Per gli argomenti del primo semestre è prevista una prova scritta ed una orale. La prova scritta, della durata di due ore, si compone di quesiti a risposta chiusa nei quali è richiesto allo studente di effettuare la costruzione geometrica dell'immagine in sistemi semplici, e di applicare a semplici casi concreti le varie formule relative ai principi dell'ottica parassiale. Nella prova orale saranno posti due-tre quesiti volti a dimostrare la conoscenza e comprensione degli argomenti trattati. Per gli argomenti del secondo semestre è prevista una prova scritta, della durata di 60', composta di quesiti a risposta chiusa volta ad accertare la capacità dello studente di applicare i principi delle lenti oftalmiche, ed una prova orale nella quale verranno posti di norma due-tre quesiti volti ad accertare la comprensione degli argomenti trattati ed un quesito nel quale lo studente dovrà applicare i metodi dell'ottica parassiale appresi nel primo semestre a sistemi ottici più complessi.
Per sostenere la prova orale del secondo semestre è necessario aver superato le due prove scritte e la prova orale del primo semestre.
Programma del corso
Parte I (6 cfu, docente: Vincenzo Greco)
La luce come energia elettromagnetica che si propaga. I raggi. L'indice di rifrazione assoluto di un mezzo trasparente, omogeneo ed isotropo. La dispersione. La legge della propagazione rettilinea. La riflessione, la rifrazione e la diffusione della luce su di un diottro. Il prisma sottile. Le equazioni di Fresnel per incidenza normale. La formazione delle immagini. Espressione matematica di un generico diottro a simmetria assiale. I sistemi ottici centrati. Approssimazione parassiale. Caratteristiche parassiali di un generico sistema ottico centrato. Il diottro sferico. Il diottro piano. Lo specchio sferico. Lo specchio piano. La lente spessa in aria. La lamina a facce piane e parallele in aria. La lente sottile in aria. Sistemi ottici centrati costituiti da due lenti sottili in aria. Caratteristiche parassiali dell'occhio schematico di Gullstrand.
Parte II (3 cfu, docente: Lorenzo Fini)
Il prisma e suoi parametri ottici e geometrici. Angolo di deviazione del prisma e sua espressione analitica. Formazione grafica dell’immagine fornita da una prisma. Prismi spessi e sottili. Condizione ottico-geometrica per l’attraversamento del prisma da parte di una radiazione monocromatica. Angolo di deviazione minima del prisma; suo utilizzo. Il prisma e la radiazione policromatica. I prismi di Risley. Applicazione delle leggi dell'ottica alla comprensione di semplici fenomeni. La lente di ingrandimento, il cannocchiale, l' arcobaleno. Cenni sulle aberrazioni geometriche del terzo ordine e sull'aberrazione cromatica.
Parte III (3 cfu, docente: Alessandro Farini)
Lenti con effetto prismatico ed il concetto di diottria prismatica. Valore nominale ed effetto correttivo di un prisma. Lenti cilindriche. Lenti toriche. Generica rappresentazione di superfici non assosimmetriche. Rotazioni oculari dietro alle lenti.