Optiikka ja optometrian sovellukset (10 op)

Tavoitteet

TIETO
opiskelija osaa
• selittää ja ratkaista piirtämällä ja laskemalla silmään, optisiin instrumentteihin, sekä linsseihin liittyviä ongelmia, niiden toimintaa ja korjauksia
o aihealueet ovat: taittuminen yksittäisessä pallopinnassa tai tasopinnassa, ohuet linssit, paksut linssit ja peilit.
• kertoa valon fysikaaliset perusominaisuudet (valon aaltomainen luonne ja aberraatiot, valon käyttäytyminen väliaineissa, polarisaatio ja valon kulku useamman polarisaattorin läpi, kuvan laatu, diffraktio ja interferenssi
• osaa kuvata valaistuksen perusominaisuudet ja opastaa tarkoituksenmukaisen valaistuksen valinnassa
• kertoa silmäsuojaimien ja aurinkolasien ominaisuuksista

TAITO
opiskelija osaa
TYÖELÄMÄHARJOITTELU JA HARJOITTELU OPPILAITOKSESSA 2 op:
• neuvoa ja sovittaa mahdollisimman sopivat silmälasit, aurinkolasit ja suojalasit ottaen huomioon kestävyyden ja mukavuuden (anatomia), sekä kosmeettisen ja elämäntapanäkökulmat.
• mitata yksiteho- ja monitehosilmälasit ottaen huomioon standardit.
• taivuttaa silmälasit ottaen huomioon eri kehysmateriaalien ominaisuudet
• valmistaa yksiteho- ja monitehosilmälasit
• tehdä yksinkertaisia silmälasien huoltotöitä ja korjauksia
• tunnistaa kehysmateriaalit ja tuntee erikoislisäkäsittelyjen käytön

Sisältö

GEOMETRINEN OPTIIKKA
Taittuminen yksittäisessä pallopinnassa tai tasopinnassa:
• Kaarevuus ja sagittaalinen syvyys
• Taitekerroin ja valon suoraviivainen eteneminen
• Vergenssi ja pallopinnan taittovoima
• Kuvausyhtälöt
• Sivusuurennus
• Taittumislaki (Snellin laki)
• Kokonaisheijastus
Ohuet linssit
• Vergenssi ja taittovoima
• Linssin kuvausyhtälö
• Sivusuurennus
• linssintekijän yhtälö (Lensmaker’s formula)
• Ray tracing (Konstruktiosäteet)
Paksut linssit
• Linssin kuvausyhtälö
• Peruspisteet ja päätasot
• Taittovoima
Peilit
• Heijastuminen tasopinnassa ja pallopinnassa
• Pinnasta heijastuneen valon osuus (Fresnel laki)
• Polttopiste ja -väli, kaarevuus
• Kuvausyhtälö
• Sivusuurennus
• Linssi/peilisysteemit
• Ray tracing (Konstruktiosäteet)

FYSIKAALINEN OPTIIKKA
Valon aaltomainen luonne ja aberraatiot
• valon aaltomainen liike
• elektromagneettinen spektri
• osittainen ja täydellinen koherenssi
• diffraktio
• interferenssi (kaksoisrakokoe, hila, ohut kalvo ja heijastamattomat pinnat, holografia)
• valon sironta (Rayleigh ja Tyndall)
• dispersio
Valon käyttäytyminen eri materiaaleissa
• atomien energiatilat, absorptio ja emissio ja viivaspektri
• jatkuva spektrin jakauma
• fluoresenssi (fotonit ja energiatilat)
• laserit
• läpäisykäyrät eri väliaineissa
• hohtodiodi , LED
Polarisaatio
• Lineaarinen polarisoitunut valo
• Pyörö- ja elliptinen polarisaatio
• Polarisoituminen heijastumissa (häikäisynesto, Brewsterin laki)
• polarisaation vaikutus heijasteisiin
• hyvän polarisaation läpäisy (stressi analyysi, Malus-laki)
Kuvan laatu
• Voimakkuuden vaikutus
• Pistemäisen ja viivamaisen valon jakauma (point and line spread function)
• Modulaation siirtofunktio MTF (Fourier -optiikka)

VISUAALINEN OPTIIKKA
Verkkokalvokuvan laatu
• Aberraatiot
• sfäärinen
• kromaattinen
• koma
• kaareutuminen
• vinojen suuntien astigmatismi
• vääristymät
• Diffraktio ja valon sironta
• Pistemäisen ja viivamaisen valon jakauma (PSF)
Aaltorintamateknologia ja sen hyödyntäminen optometriassa

Silmä ja säteily
• Radiometria (säteily, intensiteetti, säteilyteho, ja säteilyvoimakkuus)
• Valaistustekniikka (valonlähteet ja valaisumuodot, valovoima, luminanssi ja valaistusvoimakkuus, Lambertian pinnan-kosinilaki, valaistusmittaukset ja suunnittelu)
• Spektrin eri osien läpäisevyys silmän väliaineissa
• Valaistusvoimakkuus verkkokalvolla
• Säteilyn, erityisesti infrapunan, ultravioletin ja näkyvän valon vaikutukset

o Silmäsuojaimien ja aurinkolasien ominaisuudet
o Absorptiolinssit
- linssivärit ja absorpoivat pinnoitteet
- linssin paksuuden vaikutus läpäisevyyteen
- fotokromaattisten linssien periaate
o Suoja-, työ- ja harrastelasit
- iskunkestävyys
- suojalasit
- standardit
• Linssi- ja kehysvalmistajat ja valikoimat
o tuote-esittelyt

Aika ja paikka

Syyslukukausi 2023, ensimmäinen periodi
Myllypuron kampus, Teams / Zoom. Opintojakson opettaja antaa tarkempaa tietoa ennen opintojakson alkua.

Oppimateriaalit

Ilmoitetaan opintojaksolla.

Opettajan laatimat tehtävät ja MATERIAALIT ovat Tekijänoikeuslain (404/61) mukaisia teoksia, joihin opettajalla on tekijänoikeus. Tehtäviä JA MATERIAALEJA ei saa käyttää muuten kuin omissa opinnoissaan. Niiden julkinen levittäminen on sallittua vain opettajan luvalla.

Opetusmenetelmät

Luennot
Koti- ja tuntitehtävät
Kirjalliset tehtävät
Näytöt

Harjoittelu- ja työelämäyhteistyö

Työelämäharjoittelu 1 viikko (1,5 op)
Näytöt kampuksella (0,5 op)

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Tentti fysiikka: Opettaja kertoo tarkemmat tenttipäivät lähiopetuksen aikana
Uusintatentit (2 kpl) Syksy 2023
Uusintatenttien päivämäärät ilmoitetaan myöhemmin.

Kansainvälisyys

-

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

-

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

10 opintopistettä = 270 h opiskelijan työtä
Teoreettiset opinnot: luennot, tehtävät, itsenäinen työskentely 8 op = 216 h
Työelämäharjoittelu ja näytöt (sisältää valmistautumisen) = 54 h

Lisätietoja opiskelijoille

Mikäli opiskelijalla on yksilöllisten opetusjärjestyjen päätös, joka vaikuttaa opintojakson suorittamiseen, tulee opiskelijan olla yhteydessä opintojaksototeutuksen vastuuopettajaan heti ilmoittautumisajan päätyttyä.

Arviointiasteikko

0-5

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

Opiskelija osaa:
- Osoittaa perehtyneisyyden ydinainekseen
- Käyttää oikein yksittäisiä alan käsitteitä
- Etsiä yksittäiseen tilanteeseen tietoa
- Erottaa arkitiedon tutkitusta tiedosta
- Toimia yksittäisissä ammatillisissa tilanteissa ohjeistuksen mukaisesti
- Osoittaa perehtyneisyyden ammattialaansa
- Osoittaa saavuttaneensa ydinosaamisen tavoitteet
- Noudattaa turvallisuusohjeita
- Osoittaa perehtyneisyyden ammattialan eettisiin periaatteisiin
- Toimia opiskelijaryhmän jäsenenä

Arviointikriteerit, hyvä (3)

Opiskelija osaa:
- Osoittaa perehtyneisyyden alan käsitteisiin ja tietoperustaan
- Arvioida ja rajata tiedon tarpeen
- Toimia hyvin ammattialan tyypillisissä tehtävissä ja tilanteissa
- Toimia monikulttuurisissa ympäristöissä
- Toimia turvallisesti
- Toimia ammattialan eettisten periaatteiden mukaisesti
- Toimia opiskelijaryhmässä

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Opiskelija osaa:
- Käyttää alan käsitteitä ja tietoa johdonmukaisesti
- Arvioida ja käyttää erilaisia tietolähteitä
- Soveltaa tietoperustaa ammatillisissa tehtävissä
- Toimia erilaisissa tehtävissä, eri toimintaympäristöissä
- Toimia ammatillisessa tilanteessa itsenäisesti ja vastuullisesti
- Toimia turvallisuus huomioiden
- Perustella toimintaa ammattialan eettisten periaatteiden mukaisesti
- Organisoida opiskelijaryhmän toimintaa

Arviointikriteeri, hyväksytty/hylätty

Opiskelija osaa:
- Osoittaa perehtyneisyyden ydinainekseen
- Käyttää oikein yksittäisiä alan käsitteitä
- Etsiä yksittäiseen tilanteeseen tietoa
- Erottaa arkitiedon tutkitusta tiedosta
- Toimia yksittäisissä ammatillisissa tilanteissa ohjeistuksen mukaisesti
- Osoittaa perehtyneisyyden ammattialaansa
- Osoittaa saavuttaneensa ydinosaamisen tavoitteet
- Noudattaa turvallisuusohjeita
- Osoittaa perehtyneisyyden ammattialan eettisiin periaatteisiin
- Toimia opiskelijaryhmän jäsenenä

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Arviointi edellyttää kaikkien osien suorittamista hyväksytysti.
Opintojakson arvosana määräytyy tenttien ja kirjallisten tehtävien perusteella.
Tentit ja kirjallinen tehtävä arvioidaan asteikolla 1-5, tenttien painotus on 60% fysiikan osuus ja 40% optometrian osuus.
Työelämäjakso ja näytöt arvioidaan hyväksytty - täydennettävä.

Esitietovaatimukset

Silmälasit ja niiden valmistus ja Silmälasilinssien optiikka