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A presentation from

Lorenzo “Akuma” Mureddu

And Andrea Freducci

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Una lente è un blocco di vetro o di altro materiale trasparente (molto usato è il polimero polimetilmetacrilato, più noto col nome di plexiglas, assai apprezzato per le sue caratteristiche ottiche) limitato da due superfici curve. Quasi sempre, e soprattutto in passato, le superfici delle lenti sono porzioni di calotta sferica.

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Per ogni lente l'asse che passa per i centri delle due superfici sferiche è detto asse ottico e il suo funzionamento è dovuto al fenomeno della rifrazione ovvero al cambiamento di direzione che subisce un raggio luminoso nel passaggio da un mezzo ad un altro con diverso indice assoluto di rifrazione, come accade nel passaggio aria - vetro e vetro - aria attraverso una lente. Solo nel caso in cui l'angolo d'incidenza fosse nullo, il raggio non subisce rifrazione ad opera della lente ( Riflessione totale ).

ATGCLe immagini di oggetti che si possono osservare tramite una lente sono di due tipi, reali e virtuali. Se i raggi emergenti da una lente si incontrano in qualche punto dello spazio, l'immagine di un oggetto può allora essere

solo i loro prolungamenti fittizi nel verso opposto a quello di propagazione, allora l'immagine non può essere raccolta su uno schermo per cui l'immagine viene detta virtuale.

raccolta su uno schermo. Quest'immagine data dalla lente viene detta immagine reale, mentre nel caso in cui i raggi emergenti non si incontrino in nessun punto dello spazio, ma lo fanno

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la fisica, per praticità di utilizzo lavora con le lenti trascurandone lo spessore ( ipotizza delle lenti sottili ); in realtà lo spessore delle

lenti spesso non può essere trascurato. Si tratta allora con le lenti spesse e i sistemi ottici.Formule:

fqp

111

Distanza focale.

Distanza sorgente Distanza

Immagine

p

qI Ingrandimento

fD

1

(m)Diottria

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È il punto in cui convergono i fasci luminosi, e’ doppio nelle lenti.La sua distanza dalla lente ( distanza focale ) e’ uguale alla sua distanza dal centro della lente stessa [ 2f=C ]

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Punto sull'asse ottico dove un gruppo di raggi forma un immagine incisa di un oggetto. Con una lente ideale, la luce diverge dal soggetto parallelamente all'asse ottico e converge in un punto dove passa poi attraverso la lente. Questo punto di convergenza é denominato "punto focale". Il piano che include il punto focale perpendicolare all'asse ottico é il piano focale.

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Oggetto posizionato a una distanza (p) dalla lente, di cui viene riflessa l’immagine.

Immagine riflessa della sorgente, le sue caratteristiche dipendono dal tipo di lente e dalla posizione della sorgente.E’ importante ricordare che nelle lenti si può parlare di due tipi di centri : 1)centro della lente ( su asse lente ); 2)centri delle calotte sferiche che delineano la curvatura delle lenti ( su asse ottico: C ).

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Centro sfera

Immagine

Fuoco lente

Centro lente

Sorgente

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A seconda del punto in cui i raggi luminosi colpiscono la lente, delle imperfezioni superficiali, della sua curvatura, degli effetti di rifrazione; si possono riscontrare dei difetti ottici particolarmente fastidiosi nel campo dell’oculistica e della fotografia:

Quando immagini diritte non vengono rese nella fotografia come tali e si verificano alterazioni della corretta prospettiva.

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La dimensione relativa, distanza e profondità di una scena (soggetto) tridimensionale, inserita in un immagine a 2 dimensioni. La prospettiva viene creata modificando le dimensioni di oggetti simili, con le linee di convergenza, densità e fuori fuoco dell'immagine.Fenomeno ottico che produce un immagine completamente sfuocata. Un punto viene riprodotto come una macchia ed una linea diritta come curvilinea.

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Quella zona di fronte e dietro il piano focale in cui il punto dell'immagine sfuocato é minore del circolo in confusione accettabile. Se un particolare non si trova sul piano focale, ma nella profondità di fuoco, appare distinta dal resto dell'immagine ma tuttavia risulta leggermente sfuocata. La lunghezza focale della lente non influisce sulla profondità del fuoco.

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Lenti con superfici curve, non sferiche. Riducono l'aberrazione e permettono di ridurre le dimensioni delle lenti stesse.Fenomeno in cui i raggi di luce che passano attraverso una lente stabiliscono il fuoco su di un piano curvilineo e non su di una superficie piana. Spesso gli angoli dell'immagine tendono a perdere la messa a fuoco. Aumentando la profondità del fuoco la curvatura del campo diventa meno ovvia.

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La capacità della lente di riprodurre il più piccolo dettaglio. Una delle misure delle performance delle lenti. Misurato in linee per mm, indica quante linee nere disposte ad uguale distanza in un mm possono essere riprodotte da una lente.

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Il termine ( fiammata ), sottintende un effetto luminoso avvertibile quando si effettuano riprese in controluce "spinto". Un raggio di luce che attraversa le lenti che compongono un obiettivo può provocare riflessi anche molto evidenti.

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Il flare è relativo a molti fattori: alle lenti, allo schema ottico, alla posizione del diaframma, al trattamento superficiale delle lenti... Anche in questo caso chiudendo il diaframma su valori intermedi, il difetto si riduce drasticamente. Comunque per limitare il pericolo dei fastidiosi riflessi procurati da raggi di luce laterali è opportuno tenere montato sull'obiettivo un paraluce adeguato.

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Le lenti convergenti sono più spesse al centro che ai bordi. Data la particolare geometria, la deviazione operata da queste lenti è tale che un insieme di raggi che giungano con direzione parallela all'asse ottico vengano portati a convergere tutti in uno stesso punto detto fuoco. Queste lenti danno immagini sia virtuali che reali a seconda della posizione dell'oggetto osservato rispetto all'asse ottico e della sua distanza dalla loro superficie.

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IMMAGINE: Reale; Rimpicciolita; Capovolta.

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f fc

IMMAGINE: Reale; Uguale; Capovolta.

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f fc

IMMAGINE: Reale; Ingrandita; Capovolta.

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f fc

IMMAGINE: ASSENTE, raggi paralleli

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f fc

IMMAGINE: Virtuale; Ingrandita; Diritta.

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Le lenti divergenti sono invece più spesse ai bordi che al centro. In questo caso la deviazione che subisce un insieme di raggi paralleli all'asse ottico è tali da farli allontanare l'un l'altro, cioè divergere. Il fuoco della lente è il punto dove si incontrano i prolungamenti verso la sorgente dei raggi che l'attraversano e pertanto questo tipo di lenti è in grado di produrre solo immagini virtuali degli oggetti reali.

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IMMAGINE: Virtuale; Rimpicciolita; Diritta.

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Un esempio di come vengano utilizzate le lenti sottili ci viene fornito dall’oculistica. Si utilizzano le lenti per curare o semplicemente migliorare la vista dei pazienti. I principali difetti visivi sono:•MIOPIA

•IPERMETROPIA

•ASTIGMATISMO

•PRESBIOPIA

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La miopia fa vedere sfuocati gli oggetti lontani e nitidi quelli a distanza ravvicinata. La miopia è dovuta a un maggiore allungamento dell’occhio. Per curarla si utilizzano lenti divergenti.

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L'occhio ipermetrope vede male soprattutto gli oggetti vicini ma con l'età tale problema si manifesta anche nella visione a distanza. L’occhio risulta più corto del normale. Per curarla si usano lenti convergenti

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comporta una visione deformata degli oggetti. Si verifica poiché la cornea possiede una forma più schiacciata rispetto al normale. Per curarlo si utilizzano lenti con la superficie interna asimmetrica.

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E' quel difetto che impedisce ai nostri occhi una corretta visione per vicino. E’ dovuta alla diminuzione dell’elasticità del cristallino. Per porvi rimedio possono essere utilizzate lenti monofocali, lenti a profondità di campo o lenti progressive

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Ogni lente spessa e’ caratterizzata da due punti principali posti sull’asse ottico, da questi si devono misurare le tre quantità ( p, q, f ). Essi individuano 2 piani perpendicolari, detti piani principali sui quali si suppone avvengatutta la rifrazione ( per una lente spessa il potere rifrattivo si deve immaginare suddiviso su due piani paralleli distinti ).

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Il discorso fatto per le lenti spesse può essere esteso ai sistemi ottici:

•Sistemi ottici centrati ( lenti con stesso asse ottico) ;

•Gruppi ottici (2 o più lenti poste a contatto).

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Gli strumenti che meglio esemplificano il funzionamento dei sistemi ottici sono l’occhio e la macchina fotografica (o meglio il suo obiettivo).

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Immaginiamo l'occhio umano come una macchina fotografica. La cornea e il cristallino sono lenti naturali in mezzo alle quali si trova l'iride, colorata diversamente a seconda del soggetto. Al centro dell'iride la pupilla, il nostro diaframma, si stringe e si dilata a seconda dell'intensità luminosa ambientale.

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La funzione del cristallino è quella di far convergere i raggi luminosi sulla retina, una sottile membrana posta nella parte posteriore dell'occhio: si generano così gli stimoli visivi che, trasformati in impulsi elettrici, raggiungono il cervello attraverso il nervo ottico.

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La macchina fotografica è in sostanza una camera oscura. La luce vi entra da un’apertura (il diaframma) attraversando un sistema di lenti (L’obiettivo) che la fa convergere sulla parete posteriore. Lì si trova la pellicola, su cui è depositata una sostanza sensibile alla luce.

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La parte che più ci interessa e’ l’obiettivo: esso è un gruppo di lenti che si comporta come una lente convergente formando un’immagine reale e capovolta dell’oggetto fotografato.

Sull’obiettivo della macchina fotografica, oltre alla lunghezza focale, è riportata solitamente l’ indicazione dell’apertura massima. Questa è una misura del rapporto tra il diametro utile delle lenti e la lunghezza focale dell’obiettivo.

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