Appunti di Onde elettromagnetiche e Ottica - Dipartimento di Fisica

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M.T., M.T.T. Appunti di Fisica per Scienze Biologiche – Vers. 3.4 23/09/2005 Strumenti Ottici: il Microscopio E’ costituito nel caso più semplice da una prima lente convergente con focale f ob (obiettivo) e da una seconda lente con focale f oc che può essere convergente (oculare positivo) o divergente (oculare negativo) montate all’estremità di un tubo lungo L. L obiettivo oculare Fig. 62. Ricostruzione dell’immagine da un microscopio con oculare positivo. A′ A • f ob f f ob oc A′ f oc • • • 25 cm L'oggetto da osservare è posto in prossimità dell'obiettivo ad una distanza A appena maggiore della distanza focale f ob, pertanto l’obiettivo forma un’immagine reale capovolta nel punto A ′. Questa immagine funge da oggetto per la seconda lente. La posizione dell’oculare è tale per cui il punto A′ viene a trovarsi ad una distanza dall’oculare inferiore alla sua distanza focale e quindi l’oculare formerà un'immagine virtuale ingrandita. Lo strumento è costruito in modo che l’immagine finale che si forma in A′ venga a trovarsi ad una distanza d = 25 0 cm (punto della visione distinta) dall'occhio dell'osservatore posto in prossimità dell’oculare. L’ingrandimento lineare definito come il rapporto tra le dimensioni dell’immagine e dell’oggetto è dato dal prodotto dell'ingrandimento delle due lenti: G q ⎛ ⎞ ob qoc L −foc 25cm = G = ⋅ ≅ ⋅ ⎜ + ⎟ ob⋅Goc 1 pob poc fob ⎝ foc ⎠ Per esempio con f f = 1cm ed L = 16cmsi otterrebbe G = 390. ac = ab 107
M.T., M.T.T. Appunti di Fisica per Scienze Biologiche – Vers. 3.4 23/09/2005 Il Potere Risolutivo di un Sistema Ottico Si definisce potere risolutivo di un sistema ottico il reciproco della minima distanza d osservabile tra due punti. Il potere risolutivo è limitato dalla natura ondulatoria della luce e si può dimostrare che 1 n d ∝ λ dove n è l’indice di rifrazione dell’elemento in cui l’oggetto è immerso e λ la lunghezza d’onda della luce utilizzata. Pertanto per migliorare il potere risolutivo di un microscopio si può aumentare n , riempiendo il volume tra l’oggetto e l’obiettivo con una sostanza ad elevato indice di rifrazione (Balsamo del Canada, olio) oppure diminuire la lunghezza d'onda λ della luce utilizzata per illuminare il campione. Un deciso aumento del potere risolutivo si ottiene con il microscopio elettronico, dove la radiazione utilizzata è costituita da un fascio di elettroni che si muove a velocità molto elevata, ottenendo lunghezze d'onda λ associate molto minori delle lunghezze d'onda della luce visibile. Nel caso dell'occhio invece di potere risolutivo si preferisce parlare di acuità visiva, definita come il reciproco del minimo angolo α sotto cui due punti sono percepiti ancora distinti. Infatti, α D 1 mentre con il microscopio si osservano oggetti D 2 tutti alla stessa distanza, con l'occhio si osservano oggetti a distanze molto diverse fra Fig. 63. Acuità visiva = 1 α . loro e la capacità di distinguere due particolari aumenta man mano che la distanza D fra l'oggetto e l'occhio diminuisce e le dimensioni dell'immagine retinica crescono. 108
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