Stereo microscopio: aggiungiamo la polarizzazione

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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

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 20×25 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 82 mm 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

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

Base di sostegno in tubo edile da 80 mm

 

I vari intagli della base di sostegno servono per inserire eventuali filtri diffusori o compensatori (tutti nella stessa misura di 85×45 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.

Filtri pol

 

 

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

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

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

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.

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

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

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

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.

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Curioso per natura, dopo aver lavorato presso un Ente Pubblico, ora è in pensione e si dedica a tempo pieno a qualsiasi cosa colpisca il suo interesse. Di mentalità e predisposizione naturalmente tecnica, nei vari momenti della sua vita si è ampiamente interessato di elettronica, di informatica, di climatologia, di fotografia, ecc. Appassionato divulgatore, si è guadagnato una certa notorietà nelle due attività che più l’hanno interessato: lo studio della radioattività e quello della microscopia. Il suo maggior divertimento è l’acquisto di strumenti ottici, anche malmessi, purché interessanti, su eBay e simili, per poi ripararli e rimetterli in piena forma.

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