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e-Learning - UNIMIB
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Percorso della pagina
  1. Area di Scienze
  2. Corso di Laurea Magistrale
  3. Fisica [F1703Q - F1701Q]
  4. Insegnamenti
  5. A.A. 2024-2025
  6. 1° anno
  1. Microscopia Ottica
  2. Introduzione
Insegnamento Titolo del corso
Microscopia Ottica
Codice identificativo del corso
2425-1-F1701Q127
Descrizione del corso SYLLABUS

Syllabus del corso

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Obiettivi

Fornire un’introduzione all’ottica applicata allo sviluppo di sistemi ottici per la ricerca e sviluppo in Biofisica, Biotecnologie, Medicina e Biofotonica.

Contenuti sintetici

Ottica geometrica: lenti, specchi e composizioni di piu’ lenti e stops.

Ottica Fisica: il teorema di Fresnel e le sue applicazioni.

Aberrazioni degli strumenti ottici.

Microscopie ottiche a scansione.

Patologia Digitale.

Programma esteso

-Energia elettromagnetica, intensità con laser in emissione continua e pulsata.

-Coefficienti di Fresnel per la riflessione e rifrazione: fenomenologia; le lamine di ritardo.

-Accenno a “Coefficienti di Fresnel ed equazioni Maxwell”.

- Legge del prisma per deviazione minima, relazione con la lente sottile.

- La legge delle focali per lenti sottili. Composizione di lenti sottili.

- Il metodo matriciale per lenti e specchi e le sue applicazioni a strumenti ottici.

- Lente spessa. Piani principali e fuochi. Ingrandimento di un sistema ottico.

- Principali aberrazioni delle lenti: fenomenologia e trattazione di Seidel.

- Correzione delle aberrazioni.

- Introduzione all’Ottica Fisica, principio di Huygens-Fresnel e integrale di Fresnel.

- Applicazioni dell’integrale di Fresnel: zone di Fresnel, propagazione del fascio Gaussiano.

- Applicazioni del teorema di Fresnel: Ottica di Fourier e filtro spaziale.

- Fibre ottiche: trattazione geometrica e di ottica fisica.

- Risoluzione di un sistema ottico.

- Tecniche di microscopia ottica (Microscopia confocale, Microscopia a campo chiaro e scuro, Microscopia multifotone, Generazione di Seconda Armonica, Microscopia Raman Coerente Anti-Stokes, Patologia Digitale).

Prerequisiti

Conoscenza delle onde elettromagnetiche e del trattamento matematico dell'equazione che le descrive.

Conocenza delgli elementi fondamentali dei processi di interazione radiazione luminosa materia.

Abilità: risoluzione di equazioni differenziali alle derivate parziali; trigonometria

Modalità didattica

Lezione frontale (didattica erogativa) in italiano con l'ausilio di slides in power point.

Problemi svolti in aula.

Assegnazione di problemi ed esercizi a casa.

Richiesta di approfindimento su articoli di ricerca.

Materiale didattico

Slides svolte a lezione rese disponbili dalla piattaforma e-learning di ateneo.

Sitografia su approfodnimenti e simulazioni numeriche.

Libri:

- "Optics". Klein

- "Optics". Hecht

- "Introduction to optical microscopy". Mertz

- "Introduction to Fourier Optics". Goodman

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Secondo semestre della laurea Magistrale.

Modalità di verifica del profitto e valutazione

ESAME ORALE con COLLOQUIO SUGLI ARGOMENTI SVOLTI A LEZIONE e SU ARGOMENTI DI APPROFONDIMENTO NON TRATTATI A LEZIONE.

In particolare, il colloquio verterà:

1. sull'esposizione dei principi base della costruzione di un sistema ottico e la sua discussione tramite metodo matriciale;

2. sull'esposizione dei principi base dell'ottica di Fourier

3. sulla discussione della risoluzione di un sistema ottico a campo largo e a scansione.

4. sulla discussione di un argomento a scelta (con eventuale preparazione di una presentazione), preferibilmente connesso alla lettura di un articolo di ricerca, su argomenti di approfondimento non trattati a lezione

Il voto finale sarà determinato dalla valutazione:
-dell'argomento a scelta relativo a un approfondimento non trattato a lezione

  • della conoscenza dei vari argomenti trattati a lezione

Orario di ricevimento

Normalmente il docente e' sempre disponibile per ricevimento, la presenza e' tuttavia garantita solo se preventivamente concordata per mail o di persona a margine delle lezioni.

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | PARITÁ DI GENERE | LAVORO DIGNITOSO E CRESCITA ECONOMICA | IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE | PARTNERSHIP PER GLI OBIETTIVI
Esporta

Aims

To offer an introduction to optics applied to the development of optical devices for the research and development in Biophysics, Biotechnology, Mdicine and Biophotonics.

Contents

Geometrical Optics: lenses, mirrors and compositions of lenses and stops.

Physical Optics: Fresnel Theorem and its applications.

Aberrations of optical devices

Scanning Optical Microscopies.

Digital Pathology.

Detailed program

- Electromagnetic energy, intensity with lasers in continuous and pulsed emission mode.

- Fresnel coefficients for reflection and refraction: phenomenology; the retarder plates.

- Introduction to "Fresnel Coefficients and Maxwell equations".

- Law of the prism in minimal deviation (geometical and physical optics treatment), relation with the thin lens.

- The law of focal lengths for thin lenses. Composition of thin lenses.

- The matrix method for lenses and mirrors and its applications to optical instruments.

- Thick lens. Principal planes and the focal length. Magnification of an optical system.

- Principal aberrations of lens systems: phenomenology and Seidel treatment.

- Aberration correction.

- Introduction to Physical Optics, Huygens-Fresnel principle and Fresnel Integral.

- Applications of the Fresnel integral: Fresnel zones, Gaussian beam propagation.

- Applications of the Fresnel theorem: Fourier optics and spatial filtering.

- Optical fibers: geometric and physical optics treatment.

- Optical resolution

- Optical Microscopy techniques (Confocal Microscopy, Multi-photon Microscopy, Second Harmonic Generation Microscopy, Brighfield and darkfield, Coherent Anti-Stokes Raman Microscopy, Digital Pathology).

Prerequisites

Knowledge of electromagnetic waves and of the mathematical treatment of the wave equation.

Knowledge of the fundamentals of the light-matter interactions modes.

Skills: solution of partial derivatives equations; trigonometry.

Teaching form

Frontal Lectures in Italian with slides in power point (Instructional teaching)

Discussion of problems.

Assignment of home excercises

Reading and discussion of research papers.

Textbook and teaching resource

Copy of the slides discussed during the lectures loaded on the e-learning platform.

Indication of the web sites with information on specific applications and Java simulations.

Books:

- "Optics". Klein

- "Optics". Hecht

- "Introduction to optical microscopy". Mertz

- "Introduction to Fourier Optics". Goodman

Semester

Second semester of the Master Degree

Assessment method

ORAL EXAM RELATED TO TOPICS ILLUSTRATED DURING THE LESSONS AND TO SUPPLEMENTARY TOPICS NOT DISCUSSED DURING LESSONS.

In particular, the exam will be related to the following topics:

1. basic principles of the construction of an optical device and its discussion based on the matrix method;

2. basic princpiles of Fourier Optics;

3. resolution of an optical device in wide field and in scanning modes;

4. discussion of a research paper (with an optional slide presentation), related to topics not covered during frontal lessons.

The final grade will be determined by:
-the evaluation of the discussion of the paper related to topics not covered during the lessons
-the evaluation of the knowledge of the different topics covered during the frontal lessons

Office hours

Usually the teacher is always available for reception, however the presence is guaranteed only if previously arranged, either in classroom or by e-mail.

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION | GENDER EQUALITY | DECENT WORK AND ECONOMIC GROWTH | INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE | PARTNERSHIPS FOR THE GOALS
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Scheda del corso

Settore disciplinare
FIS/03
CFU
6
Periodo
Secondo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
42
Tipologia CdS
Laurea Magistrale
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • LS
    Laura Sironi

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione spontanea (Studente)
Iscrizione manuale

Obiettivi di sviluppo sostenibile

ISTRUZIONE DI QUALITÁ - Assicurare un'istruzione di qualità, equa ed inclusiva, e promuovere opportunità di apprendimento permanente per tutti
ISTRUZIONE DI QUALITÁ
PARITÁ DI GENERE - Raggiungere l'uguaglianza di genere e l'empowerment (maggiore forza, autostima e consapevolezza) di tutte le donne e le ragazze
PARITÁ DI GENERE
LAVORO DIGNITOSO E CRESCITA ECONOMICA - Incentivare una crescita economica duratura, inclusiva e sostenibile, un'occupazione piena e produttiva ed un lavoro dignitoso per tutti
LAVORO DIGNITOSO E CRESCITA ECONOMICA
IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE - Costruire una infrastruttura resiliente e promuovere l'innovazione ed una industrializzazione equa, responsabile e sostenibile
IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE
PARTNERSHIP PER GLI OBIETTIVI - Rafforzare i mezzi di attuazione e rinnovare il partenariato mondiale per lo sviluppo sostenibile
PARTNERSHIP PER GLI OBIETTIVI

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