La natura della luce. I raggi e le loro proprietà. La formazione delle immagini. Ray tracing parassiale. Proprietà parassiali di semplici sistemi ottici.
• Dispense dei docenti.
• 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, M Coffey, P Dolen “Optics” 4th ed., (Addison Wesley, 2002)
Obiettivi Formativi
Conoscenze acquisite:
Lo studente acquisisce conoscenze sulla natura della luce, sulla formazione delle immagini e su 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.
Capacità acquisite al termine del corso:
Nell’ambito dell’approssimazione parassiale lo studente sarà in grado di comprendere le proprietà di imaging di un generico sistema ottico.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: nessuno
Metodi Didattici
CFU: 12
Numero di ore relative alle attività in aula: 96
Modalità di verifica apprendimento
Scritta e Orale.
Programma del corso
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: Nicola Poli)
Definizione di 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 (formazione dell’immagine). 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. Definizione di diottria prismatica. Combinazioni spigolo-spigolo e spigolo-base di prismi immersi in aria. Il prisma di Risley. Cenni alla formulazione matriciale dell’ottica geometrica e applicazioni. Aberrazioni cromatiche e doppietti acromatici per la loro compensazione. Aberrazioni non cromatiche: sferica, coma, astigmatismo e curvatura di campo. Cenni ai polinomi di Zernike. Metodologie e strumentazione per la misura di lunghezze focali di lenti sottili in aria: il fronti focometro, metodo di Bessel.
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.