Ottica ondulatoria. Interferenza. Diffrazione. Radiometria e fotometria. Caratteristiche della luce Laser. Applicazioni biomediche delle sorgenti luminose. Proprietà ottiche dei tessuti biologici. Interazione Laser-tessuti per scopi diagnostici e terapeutici. Ottica fisica e occhio. Aberrazioni oculari.
Libri di testo:
Ottica
(Giusfredi): dispense di ottica fisica fornite dal docente
W.T. Silfvast “ Laser Fundamentals” Cambridge University Press, 2004
J. R. Meyer- Arendt “ Introduction to Classical and modern Optics” 4th edition, Prentice Hall, 1995
Laser: appunti forniti dal docente; Handbook of Biophotonics, Popp et al., Wiley-VCH 2012
Photophysics: appunti forniti dal docente;
Obiettivi Formativi
Conoscenze:
Basi dell’ottica fisica. Applicazioni biomediche dell’ottica. Relazione tra ottica e occhio
Competenze acquisite
Lo studente dovrebbe comprendere alcuni importanti fenomeni legati all’ottica fisica. Inoltre egli/essa dovrebbe acquisire uno sguardo critico sulle applicazioni dell’ottica in medicina e comprendere la relazione tra ottica fisica e comportamento dell’occhio
Capacità acquisite al termine del corso:
Gli studenti sapranno risolvere semplici problemi di ottica fisica. Comprenderanno aspetti positivi e controindicazioni di alcune soluzioni utilizzate in medicina e potranno capire gli effetti dell’ottica indulatoria sull’occhio
Prerequisiti
Insegnamenti contenenti i prerequisiti (vincolanti e/o consigliati)
Corsi vincolanti:
Corsi raccomandati:
Fisica I , Fisica II, Analisi e Metodi matematici per l’ottica
Metodi Didattici
Numero di ore totali del corso: 225 (= 9 x 25)
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale:
Numero di ore relative alle attività in aula: 72
Altre Informazioni
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni:
raccomadata
Orario di ricevimento
Su appuntamento.
alessandro.farini@ino.it
riccardo.meucci@ino.it
giovanni.giusfredi@ino.it
roberto.pini@ifac.cnr.it
Strumenti a supporto della didattica
Modalità di verifica apprendimento
Modalità:
esame orale
Programma del corso
Contenuti del corso (programma dettagliato):
Ottica fisica, 4 cfu, Giusfredi/Meucci
Rappresentazione matematica delle onde. Ottica ondulatoria (rappresentazione delle onde, propagazione della luce nei materiali, equazioni di Fresnel). Interferenza a due e più onde e applicazione ai film sottili. Diffrazione: principio di Huygens. Diffrazione di Fresnel e Fraunhofer. Assorbimento, spettrofotometria e colorimetria. Basi della radiometria e della fotometria.La radiazione di corpo nero, la legge dello spostamento di Wien. Gli spettri di emissione a righe. La distribuzione di Boltzmann. Emissione spontanea, emissione stimolata, assorbimento. Inversione di popolazione. Le cavità ottiche. Modi longitudinali e modi trasversi della cavità. Coerenza temporale e coerenza spaziale della radiazione laser. Tipi di laser
Laser, 2 cfu, Pini
Sorgenti laser ed incoerenti, con particolare riguardo alle applicazioni biomediche. Propagazione in fibra ottica. Proprietà ottiche dei tessuti: principali cromofori biologici, assorbimento e diffusione, legge di Lambert-Beer, cenni sulla teoria della diffusione e del trasporto, misure delle proprietà ottiche dei tessuti; esempi relativi alla trasmissione luminosa nella cornea. Interazione laser-tessuto per applicazioni diagnostiche e terapeutiche: interazione fotochimica e fototermica con esempi in campo oculistico; interazione fotomeccanica e ablazione dei tessuti, con esempi in campo oculistico e microchirurgico.
Fotofisica della visione, 3 cfu, Farini
Diffrazione e occhio. Funzione di trasferimento della modulazione dell'occhio. OTF dell'occhio. Analisi di Fourier delle immagini. Effetti della diffusione della luce sull'occhio. Aberrazioni dell'occhio e rappresentazione delle aberrazioni oculari in termini di polinomi di Zernike. Il campionamento retinico. Trasmittanza, assorbimento e diffusione dei mezzi oculari. Curve di risposta dei coni. Percezione cromatica. Anomalie della percezione cromatica. Teorie della percezione cromatica.