Praktisk optik för ST-läkare Hjärtligt välkomna! Wireless finns tillgängligt plan 3, Ögonklinikens administrativa område WEP-nyckel finns på visitkort i fönstret till kursadministratörerna Kursmiddagen kommer att hållas på restaurang. Restaurang meddelas under dagen. Lunch: Bord har förbokats i sjukhusmatsalen Lärobok: Clinical Optics, American Academy of Ophthalmology Upprop, uppdatering deltagarainfo Stort tack till Alcon som sponsrar årets kursmiddag, och Zeiss, Abbot och B& L som sponsrar kursfika, Medocular som skänkt aberrometer. Presentationen finns på: http://www2.neuro.uu.se/ophthalmology/downloads/praktiskoptik.html Övergripande mål Beskriva ljus och dess interaktion med materia ur ett oftalmologiskt perspektiv Ge kunskap om ljusbrytning och avbildning i optiska system för att kunna förstå hur ögat och oftalmologiska instrument fungerar Ge kunskap om hur oftalmologiska instrument fungerar och hanteras i kliniken UPALA UPALA CSS_18Solstrålning Css_005_01_01 Ljus är strålar Geometrisk optik Ljus? UPALA Beskrivna av grekiska filosofer 1000-500 fkr UPALA Pcr_008_08_04Pterygium ReflectionLawIncident UPALA SJUKHUS UPALA 1
Reflektion ReflectionLaw Refraktion i r i=r Ljus tar den väg som är kortast mellan två punkter Hero 200 fkr-250 ekr SJUKHUS UPALA ImagingThroughRefraction UPALA Cgl_Eliachim1493 Munkar avbildade med glasögon, 1300-talet Linssystem Mikroskopet, (Janssen, 1590-talet) Teleskopet (Lippershey (Gallilei), 1608) Kepplerkikaren (Keppler, 1611) Schedel, Buch der Chroniken, Nurnberg, 1493 UPALA UPALA Teori geometrisk Refraktion2 optik - Brytningslagen Apo_1DecartesPhysiologicalOptics Empirisk lösning Snell, 1621 Trigonometrisk lösning Descartes, 1637 Ljuset tar den väg som tar kortast tid Fermat s princip, Fermat, 1657 SJUKHUS UPALA UPALA 2
CSS_1_1Rainbow Rainbow Decartes, 1637 Svenska akademins ordbok 1650 När en lägger en Spegel i ett Bäcken fullt med Watn, tå gör han medh sitt wederskeen en Regnbåge på Wäggen UPALA SJUKHUS UPALA Newton (1665) arbetar med dispersion och presenterar hypotesen att ljuset är partiklar som vibrerar: Rött ljus långsam vibration Blått ljus snabb vibration Dispersion Night myopia chromatic aberration UPALA SJUKHUS UPALA Garimaldi Ljus en vågrörelse? Fysikalisk optik Screen Intensity Vilka bollar ligger längst bort? Grimaldi, början av 1600-talet Det räcker inte alltid att betrakta ljus som strålar UPALA SJUKHUS UPALA 3
Interferens i tunna skikt Ljus är en vågrörelse Huygens vågteori (Slutet av 1600-talet) Diffraction Brp_0_1_2_DiffractionThinLayer Hook, 1600-talets mitt Interferens uppstår pga samverkan mellan reflexen i främre och bakre ytan UPALA UPALA HuygensPrincip Polarisation Huygens, slutet av 1600-talet Upptäcker polarisation SJUKHUS UPALA Applikationer oftalmologi * Scanning laser polarometry (SLP) nervfiberlagrets tjocklek * Polariserande solglasfilter SJUKHUS UPALA Gdx Ljusets hastighet bestämd och mycket hög (3 x10 8 m/s) Jupiter Jorden Solen ( v + v ) t c Jorden Mot Δφ = f(thickness) ( v v ) t c S Jorden Med UPALA Light speed Römer Römer visar 1676, 2.3 x10 8 m/s UPALA 4
Polariserande filter Polarisation Interferens i tunn spalt InterferensSpalt α λ Sinα = d Intensity λ 2 d Position Malus, slutet av 1700 SJUKHUS UPALA Thomas Young, 1801 SJUKHUS UPALA Thomas Young, 1801 Interferens i tunn spalt Ljuset kan betraktas som en transversell vågrörelse Ljusets våglängd kan bestämas ur diffraktionsmönstret och spaltens storlek. Våglängderna vid dispersion kunde bestämmas Interferens i tunna skikt kan förklaras Fresnel 1814: En ljusvåg är interferens av ett oändligt antal primära sfäriska vågor UPALA Optical coherence tomography (OCT) l m Electrical field strength Intensity (W/m2) Mirror position (μm) l e l l c t = m m c Intensity scattered (W/m2) l l c e t s = + c ve Mirror position (μm) Retinal surface UPALA CSS_1_1Rainbow CSS_1_1Rainbow Br. J. Ophthalmol. 2008;92;1492-1497 UPALA UPALA 5
fft() fft() Endoteldiffraktion Corneal endothelial cell density, Fully automated analysis versus semiautmatical analysis Fully automated determined density (rel.) Semiautmatically determined density (cells/mm 2 ) CB SJUKHUS UPALA UPALA FresnelDiffractiveZonePlate FaradaysExperiment UPALA Faraday (mitten av 1800-talet SJUKHUS UPALA Brp_1_1_1_ElectromagneticField Ljus är en elektromagnetisk vågrörelse Brp_1_1_3_Polarisation Maxwell (mitten 1800-talet) UPALA UPALA 6
Ljus är kvantiserad energi fotoner Kvantoptik Max Planck s studier av ljusutstrålning från varma kroppar Planck s lag, 1900 Einstein, fotoelektriska effekten, 1905 Radiance (W/cm 2 /nm) Visible radiation 10 4 20 000 K 10-2 PlancksRadiationLaw 10 000 K 10 2 10 0 3 000 K 2 000 K 1 000 K 10-4 500 K UPALA 10 100 1 000 10 000 100 000 Wavelength (nm) UPALA SJUKHUS Fotoner BRP_1_2_1_PhotonWave Planck's konst. x ljusets hastighet Fotonenergin= Ljusets våglängd Vågrörelse SJUKHUS UPALA Photon energy ( x10-19 J) PhotonEnergy 8 6 4 2 290 400 760 250 350 450 550 650 750 850 Wavelength (nm) UPALA Sensitivity (rel.) 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 Photoreceptor sensitivity 420 498 534 564 350 450 550 650 750 Wavelength (nm) Light Profound insights are slow in coming. What few we have, took over three thousand years to glean, even though the pace is ever quickening. It is marvelous indeed to watch the answer subtle change, while the question immutably remains what is light? Hecht, Optics, 2 nd ed, 1990 UPALA UPALA 7