Stereoscopio: suggerimenti ed accessori

[Enotria]

Questo articolo è stato scritto per Binomania, è stato recentemente pubblicato ed ora lo propongo anche sul Forum, in quanto l'argomento è di interesse comune.



Lo stereo microscopio è uno strumento sempre utilissimo, sia quando si inizia a curiosare nel micro mondo che ci circonda, sia quando, ormai esperti, lo affianchiamo allo strumento principale, il microscopio da laboratorio.

Lo stereo microscopio collegato al PC con una telecamera

La sua caratteristica principale è la semplicità nell’utilizzo e la sua adattabilità ad ogni situazione di ricerca.
Per di più, bastano ben poche avvertenze per migliorare notevolmente le sue prestazioni, magari con qualche piccolo accessorio che noi stessi possiamo preparare ed estendere così le sue potenzialità.
Addirittura, pur essendo uno strumento creato appositamente per la sola visuale 3D, si presta anche alla fotografia, tipicamente bidimensionale, collegando “al volo” la telecamera in sostituzione di un oculare. Per vari motivi, non è certo la soluzione ideale per una buona fotografia, ma se non si ha nulla di meglio, lo si può utilizzare, magari adottando alcune avvertenze che di seguito indichiamo.


La gabbia di luce
E’ un piccolo accessorio che noi stessi possiamo preparare senza alcun costo ed utilizzando semplicemente un bicchierino di plastica.
La sua utilità è quella di eliminare i riflessi delle superfici metalliche, necessità ben sentita da chi deve fotografare monete o qualsiasi oggetto metallico.

La gabbia di luce su di una moneta

Si utilizza un bicchierino di plastica bianca traslucida, tagliandone il fondo ed utilizzandolo come una campana rovesciata. La luce penetra da un fianco, ma immediatamente si riflette e si diffonde in tutte le direzioni, creando una illuminazione omogenea e diffusa, che non crea forti riflessi sul metallo.

Senza e con gabbia

L’eliminazione dei forti riflessi diminuisce il contrasto e “brucia” molti particolari della foto, ma basta un bicchierino di plastica per ottenere una illuminazione ottimale e riscoprire tutti i particolari.


La scatola di sabbia
Vi sono oggetti dalla forma irregolare che non riusciamo a fermare in nessun modo: noi vogliamo fotografarlo in una particolare posizione e quello no, non ne vuole sapere di restare fermo come vogliamo noi.
Ad esempio, vogliamo fotografare le costolature presenti sul bordo di una conchiglia fossile, ma quella “in coltello” non ci vuole stare.
Basta allora piantare la conchiglia in una scatolina piena di sabbia per ottenere immediatamente il risultato che noi vogliamo.

La scatola di sabbia

In questo modo, senza spendere nulla, abbiamo risolto il problema, ma con una unica raccomandazione: quando non la usate chiudete subito la scatola con il suo coperchio per evitare di rovesciare tutta la sabbia sul pavimento !

Le costolature del bordo della conchiglia fossile


Il Campo Oscuro e le pinze
Vediamo ora due accessori che possono essere molto utili, ma solo in particolari occasioni: li trattiamo assieme perché quasi sempre se si usa l’uno, si deve utilizzare anche l’altro.
Il campo oscuro è un sistema a specchi che modifica la luce proveniente dalla base dello stereo e la invia fortemente inclinata verso il campione. In questo modo la luce crea meno riflessioni ed è utilizzata in particolare per visualizzare i minerali trasparenti o le ambre, per mettere in evidenza le eventuali inclusioni.
La pinza serve poi per mantenere fermo l’oggetto in questo preciso punto e poterlo quindi fotografare in sospensione e ruotandolo in ogni posizione.

L’accessorio per generare il Campo Oscuro e la pinza per posizionare il campione

In questo modo è possibile vedere meglio l’interno del minerale, alla ricerca delle eventuali inclusioni. Il metodo è molto utilizzato dai collezionisti di minerali o di pietre preziose.
Se non vi sono punti di fissaggio utilizzabili per le pinze, si può, come in foto, aggiungere una base calamitata, sfruttando i potenti magneti al neodimio attualmente disponibili

Un topazio pieno di inclusioni di rutilo e di tormalina


Supporti
Molto utili quando esaminiamo in luce trasmessa (da sotto) e utilizziamo il piano porta oggetto in vetro smerigliato. In questo caso è molto probabile che eventuali graffi o macchie presenti sul supporto vadano a “sporcare” l’immagine fotografata.
Vanno bene in qualsiasi materiale, meglio se un po’ pesanti (più stabili) e sollevano il vero soggetto da fotografare di una decina di millimetri, in modo da lasciare eventuali graffi del vetro smerigliato fuori dalla zona a fuoco.
Si ottiene anche un migliore contrasto dell’immagine ed, in conclusione, una foto più pulita.



Filtri dispersivi
Il loro compito è di disperdere nel modo più uniforme la luce quando si lavora in diascopia, con luce trasmessa.
Peccato però che hanno anche alcuni difetti: abbassano il contrasto, trasmettono alla foto eventuali imperfezioni presenti sulla loro superficie e diminuiscono la quantità di luce che viene trasmessa.
Abbiamo già visto come con l’utilizzo dei supporti si riesca a ridurre i primi due difetti, resta ora da vedere come minimizzare la perdita di luminosità.
Purtroppo non vi è un vero rimedio, proprio perché la perdita di luce è dovuta alla maggiore o minore dispersione che noi vogliamo ottenere.
E’ allora utile disporre di diversi filtri, dal progressivo effetto dispersivo, in modo da utilizzare sempre quello che rappresenta, in quelle condizioni, il miglior compromesso fra dispersione e perdita di luminosità.
Per recuperare al massimo la luminosità, conviene anche sostituire il piano in vetro smerigliato in dotazione allo stereo, con un normale vetro trasparente e tagliato al giusto diametro. Poi si sovrappone il filtro dispersivo più adatto.

Filtri con diverso coefficiente di dispersione della luce



(Continua)



p.s.: Mi scuso per il formato esagerato delle foto, non me ne ero accorto.

[Enotria]

Stereo microscopio: aggiungiamo la polarizzazione

Tra i vari accessori che possiamo utilizzare sul nostro microscopio stereo, la polarizzazione è talmente importante che dovremo trattarla da sola.
Polarizzare la luce significa modificarla in modo tale da disporla su di un unico piano di oscillazione.
Se questa luce, così modificata, la usiamo per illuminare alcune sostanze, queste prendono dei colori molto diversi da quelli originali, permettendoci di distinguere nuove strutture, altrimenti invisibili.
Vedremo anche che non tutte le sostanze reagiscono alla luce polarizzata, alcune non cambiano minimamente, ma tante altre . . . . . diventano fantastiche nei loro nuovi colori.

Stereo microscopio attrezzato per luce polarizzata incidente e trasmessa

Componenti
Il sistema per operare in luce polarizzata si compone principalmente di due filtri, uno che rende la luce polarizzata (polarizzatore) ed uno che esamina il campione sotto questa luce e ne mette in evidenza i nuovi colori (analizzatore).
Certamente la soluzione più semplice è acquistarli: i migliori rivenditori di microscopi hanno i due filtri, polarizzatore ed analizzatore, già pronti per essere montati sul nostro stereo.
Altrimenti, il polarizzatore è abbastanza facile da costruire, con un minimo di manualità, magari facendovi “aiutare” da figli o nipotini, in modo da coinvolgerli nella attività.
Può essere costruito in vari modi, ultrasemplice acquistando solo due filtri PL di tipo fotografico, oppure tipo quello che vedremo assieme, e che è molto completo e fornisce ottime prestazioni.
Come materiali per prima cosa procuriamoci le lamine polarizzate: lo possiamo fare acquistando su eBay dei vecchi filtri fotografici PL, oppure acquistando una lamina da ritagliare a misura, da http://www.3dlens.com/shop/polarizer.php nella versione P200, in fogli da 20x25 cm. del costo di pochi Euro. Meglio se acquistate in gruppo: con un unico foglio si possono costruire tre/quattro polarizzatori completi.
Poi, per fare la struttura meccanica del polarizzatore, potete usare dei tubi, di cartoncino o di plastica: io utilizzo i tubi da edilizia, quelli arancio, oppure li costruisco in misura avvolgendo del cartoncino e fissandolo con il Vinavil.

Nel mio caso, ho utilizzato tutti e tre i metodi: un vecchio filtro fotografico da 82mm di diametro, un ritaglio di lamina polarizzata fissata su un anello di tubo da edilizia da 40mm ed un altro piccolo ritaglio polarizzato montato su di un tubo costruito su misura in cartoncino e Vinavil.

I tre filtri polarizzati

Con un pezzo di tubo da edilizia da 80mm ho poi costruito il supporto, fatto in modo tale da sostenere alla giusta distanza i filtri e l’oggetto da visionare. Il taglio del pezzo è stato fatto con il Dremel e rifinito a lima.

Base di sostegno in tubo edile da 80mm

I vari intagli della base di sostegno servono per inserire eventuali filtri diffusori o compensatori (tutti nella stessa misura di 85x45 mm.) e nell’intaglio meno pronunciato si appoggia il vetrino porta oggetto.
Il fissaggio del filtro polarizzatore per luce incidente, quello in cartoncino, è fatto ad interferenza sulla lampada, se è possibile. Se è possibile, perché alcuni stereo hanno questa lampada di forma rettangolare o di difficile fissaggio per cui, se non è possibile fare altrimenti, rinunceremo alla polarizzazione incidente che, per fortuna, è anche la meno utilizzata.
Il filtro analizzatore va poi fissato subito sotto gli obiettivi dello stereo, montandolo a vite, se disponibile, o per interferenza.
Nel mio caso, non essendo mio lo strumento che utilizzavo, l’ho fissato con due semplici strisce di nastro in carta, facilmente asportabile.

Volendo possiamo anche fermarci qui con la nostra auto costruzione del polarizzatore ma, se vogliamo fare le cose per bene, ci mancano ancora un paio di componenti.

Abbiamo detto che quando i filtri sono incrociati ed ortogonali fra loro, la luce risultante è nulla, il campo che noi vediamo è tutto nero e, in mezzo a tutto questo nero, possiamo vedere il nostro oggetto con i suoi colori che saranno dati dalla natura della sostanza e dal suo spessore.
Ma questa immagine, per la maggior parte nera, è brutta da vedere e, talvolta, ha una sequenza di colori difficili da distinguere.
Basta allora inserire sotto al preparato un filtro formato da una striscia di sostanza che modifica tutti i colori, rendendoli più vivaci ed eliminando il nero funereo.
Il metodo più semplice per costruire questi filtri chiamati compensatori (compensano la luce nera del fondo, facendola diventare colorata) è ritagliare delle strisce di plastica trasparente, esattamente quella che si usa negli espositori delle fotografie. La potete acquistare ai BriCo per pochi Euro e poi tagliare incidendola con un robusto ed affilato cutter. Preparate due filtri uguali, poi ad uno togliamo le due pellicole che proteggono la superficie, nell’altro invece le lasciamo. Rispettivamente, abbiamo così creato il compensatore da ¼ d’onda (il fondo nero diventa giallo/verde) e l’altro è il compensatore ad onda intera 1/1 (il fondo diventa rosso/magenta).

Da sinistra: Senza polariz., con polariz., compensata + ¼, compensata +1/1


Ed ecco finalmente il nostro strumento finito:

Il sistema polarizzante finito ed in funzione

Notate che, così facendo, abbiamo l’analizzatore che resta fermo, mentre i due polarizzatori possono ruotare liberamente. Cosa succede ruotandoli ?
Ruotiamo il polarizzatore principale, quello per la luce trasmessa, vedremo che l’immagine vista dagli oculari varia di luminosità da completamente trasparente, a nera assoluta, non si vede più nulla. Al massimo della luminosità trasmessa abbiamo che i due filtri, polarizzatore ed analizzatore, sono disposti nello stesso modo, per cui la luce può passare indisturbata. Nell’altro caso, le due lamine sono disposte perpendicolari l’una all’altra: la luce che sfugge alla prima lamina viene bloccata dalla seconda lamina, con il risultato di non vedere più nulla.
Invece, nel caso della luce incidente, la luce polarizzata rimbalza sulle superfici metalliche e crea fastidiosi riflessi. Ma basta ruotare il polarizzatore, quello con il tubo in cartoncino, per vedere sparire ogni riflesso, quando la luce sarà polarizzata in modo inverso all’analizzatore.

A sinistra forti riflessi, a destra i riflessi attenuati dalla polarizzazione


Nel caso poi della illuminazione con luce trasmessa, la polarizzazione colora in modo diverso a seconda della natura e dello spessore delle sostanze che attraversa:

Sottile fetta di granito, ogni minerale diverso, presenta un diverso colore.

Esempi di utilizzo
Con la polarizzazione si ottengono immagini dai colori vivaci e dalle forme fantastiche, tanto che spesso si ottengono fotografie molto belle anche valutandole sul solo piano artistico.
Molto più spesso la polarizzazione è utilizzata come mezzo di analisi, per il riconoscimento di particolari minerali, ad esempio, l’Amianto:

Fibre di Amianto

Le fibre che vedete sono di Crisotilo, una delle varietà di Amianto, tipico per il suo pleocroismo (le fibre si colorano diversamente a seconda del loro orientamento.

Ma la luce polarizzata è utilissima anche per capire come avviene un dato fenomeno, ad esempio, la profe di Scienze di mia nipote Elettra, I°a Media, ha richiesto ai suoi studenti una ricerca sugli aspetti chimico fisici dello zucchero.
Elettra, già appassionata di microscopia, ha preso una decina di vetrini e su ciascuno ha deposto una goccia di acqua zuccherata. Dopo averli lasciati asciugare in varie condizioni di concentrazione e di evaporazione, li ha esaminati al microscopio in luce polarizzata. Ecco quello che poi ha raccontato:

Zucchero cristallizzato in aria libera

“Inizialmente sembra non accadere nulla, lo zucchero è disciolto nell’acqua, ma piano piano l’acqua evapora e lo zucchero si concentra sempre di più. Ad un certo momento, in alcuni punti ben stabiliti, in genere partendo da granelli di polvere o da qualsiasi punto diverso, lo zucchero inizia a cristallizzare e lo fa partendo dal punto centrale ed andando velocemente verso l’esterno. Si formano così delle strisce che si irraggiano dal seme centrale formando una specie di fiore che, alla luce polarizzata, colora ogni suo petalo di una diversa sfumatura.
Ben diverso è invece ciò che otteniamo se ritardiamo l’evaporazione, ad esempio coprendo la goccia di acqua zuccherata con un comune copri oggetto: l’evaporazione ora può avvenire solo dai bordi e molto più lentamente, creando cristalli molto più grandi ed uniformi.

Zucchero cristallizzato lentamente

Ancora, la luce polarizzata da a queste strutture una specie di nuova vita, nuovi colori, nuove espressioni. “

Be, magari io ho un po’ arrotondato la relazione di Elettra, ma la sostanza è questa ed è veramente bello quando riusciamo, magari solo per poco, a risvegliare l’interesse dei nostri nipoti o figli ed a distoglierli, almeno per un attimo, dal pigiare i tasti del telefonino.


E mi raccomando, se il microscopio è un regalo per i vostri figli o nipoti, poi cercate di seguirli, di aiutarli e di interessarli ! Sarà divertente anche per voi.

[Dante]

... ed è veramente bello quando riusciamo, magari solo per poco, a risvegliare l’interesse dei nostri nipoti o figli ed a distoglierli, almeno per un attimo, dal pigiare i tasti del telefonino.
E mi raccomando, se il microscopio è un regalo per i vostri figli o nipoti, poi cercate di seguirli, di aiutarli e di interessarli ! Sarà divertente anche per voi.

Vero e lo stereoscopio ben si presta all'utilizzo, diciamo così, familiare. Dal piccolo organismo al fiore sono subito visibili senza le complesse preparazioni che di solito bisogna effettuare con il microscopio biologico. Quante passeggiate abbiamo fatto con i bambini portandoci dietro una scatola Petri dove mettere le piccole cose da guardare poi a casa con lo stereo!

Alcune domande Andrea: la pinza che tieni ferma con il magnete al neodimio è autocostruita o riciclata, se si ci dai qualche dritta? Al posto dell'analizzatore all'interno del corpo dello stereoscopio posso metterne due direttamente sugli oculari? Così potrei utilizzare quelli per la visione stereoscopica del microscopio biologico senza aprire nulla...

[Enotria]

La pinza è normale e l'ho acquistata, il suo guaio è che non sai mai dove metterla e come fissarla. In genere è previsto che vada avvitata in un foro filettato sulla base, peccato che in molti stereo il foro non c'è e ti scoccia andare a trapanare la base. Resta la possibilità di fissare un magnete, ma anche qui il problema è che le basi non sono quasi mai in ferro, in genere sono leghe non magnetiche.

A quel punto o ripieghi fissandola sulle lamelle ferma oggetti, oppure fissi un dischetto di lamiera verniciata sulla base con un po' di colla ai siliconi e li ti appoggi.

La pinza montata sullo Zeiss Invertoskop

La soluzione dei due analizzatori sugli oculari non mi piace per niente, non vedo quali vantaggi ti possa portare, mentre ti complichi inutilmente la vita perché devi ruotare due analizzatori al posto di uno solo e, per di più, dello stesso identico angolo, pena il vedere con i due occhi, due immagini con colori diversi.