Anno di corso: 1

Crediti: 12
Crediti: 8
Crediti: 6
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale

Anno di corso: 2

Anno di corso: 3

Crediti: 12
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 13
Tipo: Per stages e tirocini

OTTICA GEOMETRICA E OFTALMICA CON LABORATORIO

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2015/2016
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2015/2016
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
8
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
66
Prerequisiti: 

È necessaria la padronanza delle seguenti nozioni preliminari di matematica considerate acquisite precedentemente al corso: (i) aritmetica, (ii) geometria nel piano (criteri di similitudine tra i triangoli, relazioni tra gli angoli di un poligono, ecc.), (iii) trigonometria: circonferenza trigonometrica, definizione di seno, coseno, tangente e cotangente di un angolo, grafici delle funzioni trigonometriche, (iv) relazioni tra angoli e lati nei triangoli rettangoli.

Moduli

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

test scritto costituito da 15 quesiti, valutazione di una relazione scritta oppure del quaderno di laboratorio secondo le indicazioni del docente e prova orale.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Si intendono fornire allo studente conoscenze di base inerenti la natura e la propagazione della luce nel vuoto oppure in mezzi trasparenti, la riflessione e la rifrazione della luce su superfici piane e sferiche, le proprietà di lenti ottiche e specchi in approssimazione parassiale con cenni relativi alla lente occhio e ai principali difetti visivi, le proprietà di sistemi ottici composti (microscopio e telescopio) e, infine, le aberrazioni geometriche al terzo ordine, oltre all’aberrazione cromatica.

Contenuti

Introduzione
Natura e propagazione della luce: cenni storici dal Seicento fino alla dualità onda-corpuscolo
Fronti d’onda e raggi
Principio di Huygens
Spettro elettromagnetico: cenni
Cenni alle proprietà ottiche dei materiali: indice di rifrazione e sua dipendenza dalla frequenza della radiazione elettromagnetica

Rappresentazione matematica delle onde
Rappresentazione matematica di un’onda a partire da un impulso iniziale
Onda armonica: definizioni di ampiezza, numero d’onda, lunghezza d’onda, frequenza angolare, periodo temporale, frequenza, fase, velocità di propagazione, dipendenza della velocità di propagazione, del numero d’onda e della lunghezza d’onda dall’indice di rifrazione del mezzo

Fotometria
Flusso raggiante e flusso luminoso
Intensità luminosa di una sorgente
Illuminamento di una superficie
Luminanza di sorgenti estese e legge di Lambert per le superfici diffondenti
Emettenza di sorgenti estese

Riflessione e rifrazione della luce su una superficie piana
Leggi della riflessione della luce e dimostrazione secondo la costruzione di Huygens
Leggi della rifrazione della luce e dimostrazione secondo la costruzione di Huygens
Principio di Fermat
Dimostrazioni delle leggi di riflessione e rifrazione della luce secondo il prinicpio di Fermat
Riflessione di onde sferiche su superfici piane e immagini formate da specchi piani
Rifrazione di onde sferiche su superfici piane, profondità apparente degli oggetti e astigmatismo apparente
Rifrazione atmosferica, miraggio e fata morgana
Lamina a facce piane e parallele: deviazione e spostamento dei raggi
Riflessione totale interna e angolo limite
Prismi a riflessione totale
Prismi: deviazione prismatica e deviazione prismatica minima, indice di rifrazione e angolo di deviazione minima
Condizione affinché la luce emerga da un prisma al variare dell’angolo di incidenza
Potere prismatico e diottria prismatica
Dispersione cromatica della luce per rifrazione: definizioni di potere dispersivo e numero di Abbe

Riflessione e rifrazione della luce su una superficie sferica in approssimazione di Gauss
Riflessione della luce su una superficie sferica
Specchi sferici concavi e convessi, asse ottico principale, punto focale e distanza focale, centro e raggio di curvatura
Metodo di costruzione grafica delle immagini prodotte da specchi
Formazione delle immagini prodotte da specchi sferici: immagini reali/virtuali, ingrandite/ridotte, diritte/capovolte, posizione dell’immagine rispetto allo specchio e all’oggetto
Legge dei punti coniugati per lo specchio sferico e dimostrazione
Legge dell’ingrandimento lineare trasversale per lo specchio sferico e dimostrazione
Ingrandimento lineare longitudinale
Confronto tra aberrazione sferica e astigmatismo di specchi sferici e specchi parabolici: cenni
Rifrazione della luce su una superficie sferica: diottro sferico
Diottri sferici concavi e convessi, asse ottico principale, punti focali e distanze focali, centro e raggio di curvatura
Metodo di costruzione grafica delle immagini prodotte da diottri
Formazione delle immagini prodotte da diottri sferici: immagini reali/virtuali, ingrandite/ridotte, diritte/capovolte, posizione dell’immagine rispetto al diottro e all’oggetto
Legge dei punti coniugati per il diottro sferico e dimostrazione
Legge dell’ingrandimento lineare trasversale per il diottro sferico e dimostrazione

Lenti ottiche sferiche
Lenti semplici convergenti o divergenti, punti focali e distanze focali, centro ottico, centri di curvatura e raggi di curvatura, piani principali e punti principali e significato dei piani principali
Lenti sottili o spesse: metodo di costruzione grafica delle immagini
Formazione delle immagini prodotte da lenti sottili o spesse: immagini reali/virtuali, ingrandite/ridotte, diritte/capovolte, posizione dell’immagine rispetto alla lente e all’oggetto
Legge dei punti coniugati per le lenti sottili o spesse e dimostrazioni
Forma gaussina e forma newtoniana dell’equazione delle lenti e rappresentazione grafica
Legge del

Programma esteso

Introduzione
Natura e propagazione della luce: cenni storici dal Seicento fino alla dualità onda-corpuscolo
Fronti d’onda e raggi
Principio di Huygens
Spettro elettromagnetico: cenni
Cenni alle proprietà ottiche dei materiali: indice di rifrazione e sua dipendenza dalla frequenza della radiazione elettromagnetica

Rappresentazione matematica delle onde
Rappresentazione matematica di un’onda a partire da un impulso iniziale
Onda armonica: definizioni di ampiezza, numero d’onda, lunghezza d’onda, frequenza angolare, periodo temporale, frequenza, fase, velocità di propagazione, dipendenza della velocità di propagazione, del numero d’onda e della lunghezza d’onda dall’indice di rifrazione del mezzo

Fotometria
Flusso raggiante e flusso luminoso
Intensità luminosa di una sorgente
Illuminamento di una superficie
Luminanza di sorgenti estese e legge di Lambert per le superfici diffondenti
Emettenza di sorgenti estese

Riflessione e rifrazione della luce su una superficie piana
Leggi della riflessione della luce e dimostrazione secondo la costruzione di Huygens
Leggi della rifrazione della luce e dimostrazione secondo la costruzione di Huygens
Principio di Fermat
Dimostrazioni delle leggi di riflessione e rifrazione della luce secondo il prinicpio di Fermat
Riflessione di onde sferiche su superfici piane e immagini formate da specchi piani
Rifrazione di onde sferiche su superfici piane, profondità apparente degli oggetti e astigmatismo apparente
Rifrazione atmosferica, miraggio e fata morgana
Lamina a facce piane e parallele: deviazione e spostamento dei raggi
Riflessione totale interna e angolo limite
Prismi a riflessione totale
Prismi: deviazione prismatica e deviazione prismatica minima, indice di rifrazione e angolo di deviazione minima
Condizione affinché la luce emerga da un prisma al variare dell’angolo di incidenza
Potere prismatico e diottria prismatica
Dispersione cromatica della luce per rifrazione: definizioni di potere dispersivo e numero di Abbe

Riflessione e rifrazione della luce su una superficie sferica in approssimazione di Gauss
Riflessione della luce su una superficie sferica
Specchi sferici concavi e convessi, asse ottico principale, punto focale e distanza focale, centro e raggio di curvatura
Metodo di costruzione grafica delle immagini prodotte da specchi
Formazione delle immagini prodotte da specchi sferici: immagini reali/virtuali, ingrandite/ridotte, diritte/capovolte, posizione dell’immagine rispetto allo specchio e all’oggetto
Legge dei punti coniugati per lo specchio sferico e dimostrazione
Legge dell’ingrandimento lineare trasversale per lo specchio sferico e dimostrazione
Ingrandimento lineare longitudinale
Confronto tra aberrazione sferica e astigmatismo di specchi sferici e specchi parabolici: cenni
Rifrazione della luce su una superficie sferica: diottro sferico
Diottri sferici concavi e convessi, asse ottico principale, punti focali e distanze focali, centro e raggio di curvatura
Metodo di costruzione grafica delle immagini prodotte da diottri
Formazione delle immagini prodotte da diottri sferici: immagini reali/virtuali, ingrandite/ridotte, diritte/capovolte, posizione dell’immagine rispetto al diottro e all’oggetto
Legge dei punti coniugati per il diottro sferico e dimostrazione
Legge dell’ingrandimento lineare trasversale per il diottro sferico e dimostrazione

Lenti ottiche sferiche
Lenti semplici convergenti o divergenti, punti focali e distanze focali, centro ottico, centri di curvatura e raggi di curvatura, piani principali e punti principali e significato dei piani principali
Lenti sottili o spesse: metodo di costruzione grafica delle immagini
Formazione delle immagini prodotte da lenti sottili o spesse: immagini reali/virtuali, ingrandite/ridotte, diritte/capovolte, posizione dell’immagine rispetto alla lente e all’oggetto
Legge dei punti coniugati per le lenti sottili o spesse e dimostrazioni
Forma gaussina e forma newtoniana dell’equazione delle lenti e rappresentazione grafica
Legge del

Bibliografia consigliata

- F.W. Sears, “Ottica”, Edizioni CEA
- G. Smith, D.A. Atchison, “The eye and visual optical instruments”, Cambridge University Press
- G.S.Landsberg "Ottica" Edizioni MIRMosca 1979
- J.R. Meyer-arendt "Introduzione all'ottica classica e moderna" Zanichelli, Bologna, 1976
- appunti forniti dal docente in laboratorio e in aula

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezione frontale e laboratorio