Hvordan fungerer tannlege til ikke kast en skygge med hånden inne i pasientens munn? Svaret er den spesielle lampen han bruker, den kirurgisk lampeden samme som også brukes på operasjonsstuer. Det er en lampe som kan nøytralisere skyggen av hindringen plassert mellom lyskilden og operasjonsfeltet.
Men hvordan kaster ikke en lampe en skygge? La oss se den grunnleggende ideen bak driften: det er et geometrisk spørsmål om superposisjon av lysstråler og ellipsoider.
Grunnprinsippet for operasjonslampen er enkelt: i stedet for å belyse operasjonsfeltet (området hvor operasjonen skal utføres) med en enkelt lyskilde, belyses den med mange lysstråler kommer fra forskjellige retninger. La oss forklare bedre, la oss forestille oss å belyse det berørte området med en enkelt lampe, i dette tilfellet vil tannlegens hånd (eller en hvilken som helst annen hindring), som må nærme seg for å operere, skape en skygge som gjør operasjonen vanskelig.
La oss nå forestille oss å legge til andre lamper som lyser opp området som er berørt av flere retninger forbigå, i en viss forstand, hindringen: skyggeområdet skapt av hindringen i forhold til den første lampen blir opplyst av lysstrålene produsert av de andre lampene og skyggen forsvinner.
I dagens kirurgiske lamper er de individuelle lysstrålene vanligvis laget med mange små LED-er anordnet på en del av hetten, men tidligere, i stedet for mange små lyskilder, ble det brukt en enkelt lampe (vanligvis halogen) som pekte mot en hette som reflekterte lyset mot operasjonsfeltet. Men hvordan kan du kontrollere lyset til en enkelt lampe ved å konsentrere det i et enkelt punkt og eliminere skyggene?
Hemmeligheten ligger i bruken av buede speilgenerelt formet ellipsoid, en spesiell geometrisk figur som lar deg kontrollere retningen til lysstrålene. En ellipsoide er ikke noe mer enn en langstrakt kule (eller flatet avhengig av ditt synspunkt) og er preget av to punkter inne i den, kalt branner som nyter følgende spesielle eiendom:
hvis et speil har form som en ellipsoide, og vi tenner en lyspære plassert i ett av de to fokusene, havner alle lysstrålene som kommer ut av pæren i det andre fokuset.
Vi har representert denne egenskapen i bildet nedenfor ved å tegne et utsnitt av en ellipsoide: strålene som starter fra fokuset øverst er reflekser og de konsentrerer seg alle i ilden nedenfor.
Egenskapen fungerer også hvis du tar en del av en ellipsoide, og dette er nettopp ideen med de første kirurgiske lampene: hvis vi plasserer en lampe i fokus av et ellipsoidformet speil de reflekterte lysstrålene er alle konsentrert i det andre fokuset som kan plasseres, ved å flytte og omorientere lampen, nøyaktig i området der det må gjøres tiltak.
På denne måten oppnår vi den samme skyggekanselleringseffekten som vi så tidligere: hvis a hindring fanger opp noen lysstråler som kommer fra speilet, vil det fortsatt være alle de andre strålene som vil oppheve skyggen, akkurat som om speilet var bygd opp av mange lyskilder alle rettet mot et enkelt punkt, fokuset til ellipsen, som må plasseres rett i feltet operativ.
