Dubbi sui concetti base: obiettivi, oculari, ingrandimenti.

[Drake]

Ciao a tutti
Premetto che mi sono studiato le parti salienti del trattato "Problemi tecnici della microscopia ottica" del Prof. Sini, in particolare la parte relativa ad obiettivi, oculari, immersione o non. Ho capito moltissimo concetti, e non starò a chiedervi la differenza fra un obiettivo ad immersione o a secco, fra un apo, un acro o un planare. Relativamente agli oculari, il concetto ed i vari tipi di schemi ottici non si allontanano troppo da quelli astronomici, e lì la teoria mi supporta abbastanza bene, così come la conoscenza del concetto di cromatismo, sferocromatismo, cromatica laterale e di svariatissime aberrazioni ottiche.

Ora, però, ho ancora diversi dubbi di ordine "pratico", che dalla teoria non si possono evincere, ma necessitano di esperienza, e quindi sono qui a chiedervi qualche delucidazione, se vorrete aiutarmi

I dubbi che nutro, sono sostanzialmente questi:

1. Dato un determinato ingrandimento, supposto medio-alto (diciamo, 6-700x?) in generale è meglio raggiungerlo utilizzando un obiettivo "forte" ed un oculare debole, il contrario, o una via di mezzo?
2. In linea di massima, qual'è il massimo ingrandimento (o in generale l'obiettivo più forte) utilizzabile "a secco"?
3. Sempre come concetto generale, mi pare di aver capito che una apertura numerica maggiore offre più luminosità. Ho dedotto, però, che una apertura numerica maggiore, implica un rapporto focale inferiore, e quindi a meno di usare obiettivi apo o semiapo, probabilmente comporterà maggiore cromatica e, probabilmente, anche maggiore curvatura di campo, coma, forse astigmatismo. Detto questo, è da preferire un obiettivo (supponiamo acromatico e da 60x) con NA 0,65 o con NA 0,85?

Per ora questi sono i miei dubbi principali... ma sono certo che fra non molto, quando avrò trovato il "mio" microscopio, me ne verranno molti altri

Grazie a chiunque abbia voglia e tempo da perdere per aiutarmi!

[Enotria]

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Quindi il tuo post lo chiameremo: "Problemi pratici della microscopia ottica" e vediamo di andarci giù, cercando di semplificare le cose.

L'ingrandimento complessivo del microscopio dipende dal prodotto fra obiettivo ed oculare, quindi uno stesso valore lo si può ottenere con varie combinazioni. Quale la migliore ?

Nel sistema ottico microscopio, il compito di sviluppare l'ingrandimento è delegato principalmente all'obiettivo, è lui che deve fare il grosso del lavoro: in un certo senso, l'oculare effettua solo un lavoro di "rifinitura", ma se prima i due punti non sono stati già risolti dal obiettivo, l'oculare sarà impotente e non potrà mai mostrarti quello che l'obiettivo non è stato in grado di "vedere".

Per questo motivo, i microscopi seri usano oculari che vanno da 8x a 12,5x: non di più e non di meno, perché fuori da questi limiti, ne diventa più difficile la costruzione ottica.

Quindi la risposta sintetica alla tua domanda è che conviene forzare di più con l'ingrandimento del obiettivo, mantenendo l'oculare su di un valore medio ed entro il campo di miglior rendimento (8-12,5x).


Sempre legato al concetto di ingrandimento, tieni presente che ogni obiettivo ha il suo limite, dato appunto dalla sua apertura numerica. Una regoletta empirica, ma abbastanza valida, dice che l'ingrandimento massimo che un obiettivo ti può dare, è dato dalla sua apertura numerica moltiplicata per mille.
Ad esempio, se su un obiettivo trovi che è un 40x con a.n. 0,65, vuol dire che il suo limite sarà quello di arrivare a 650 ingrandimenti complessivi. Pertanto, lo puoi tranquillamente utilizzare anche con oculari da 12,5x, senza "sballare".
Ma facciamo l'ipotesi che hai il classico 100x con a.n. 1,25, vedi subito che con l'oculare più potente sei già al limite massimo e che, volendo utilizzare un oculare da 16x, andresti subito ben oltre i suoi limiti.
Ma cosa succede se "sballo", se uso un oculare troppo forte e vado oltre gli ingrandimenti consentiti come massimo ?
Nulla di grave, non si rompe nulla, solo che vedresti semplicemente un po' più grande, ma senza per questo vedere nulla di più, semplicemente non serve assolutamente a nulla, otterresti quello che in Ottica viene chiamato "ingrandimento vuoto", in quanto non ti darebbe nessuna informazione in più.
Quindi, in estrema sintesi, conviene sempre avere un obiettivo con il massimo di apertura numerica, purché ciò non vada a scapito di altre caratteristiche altrettanto importanti.
Già, perché in Ottica non si ottiene nulla, senza dover sacrificare qualcosa d'altro.

[Guido Gherlenda]

Detto questo, è da preferire un obiettivo (supponiamo acromatico e da 60x) con NA 0,65 o con NA 0,85?

A differenza di Andrea io posso portare solo per la mia esperienza non avendo delle basi tecniche adeguate, nella pratica le ottiche con aperture numeriche alte, proprio per contrastare le maggiori aberrazioni che si produrrebbero, sono apocromatiche o perlomeno utilizzano vetri speciali, fluorite ad esempio, io ho sia una seria acro con aperture numeriche "standard" che una serie apo o Neofluar con aperture molto più alte, posso garantirti che queste ultime sono nettamente superiori sotto tutti i punti di vista, (tra l'altro in alcuni casi ho pagato meno le apo delle acromatiche), l'unico neo è la distanza di lavoro più ridotta che obbliga a prepare i vetrini con più cura, se può interessare potrei fare una rapida comparazione fotografica.

[Drake]

Grazie ad entrambi per le inestimabili informazioni... ora ne so moltissimo di più, e quasi tutti i miei dubbi, per ora, sono fugati
In particolare ho le due regole auree empiriche di base per la scelta delle ottiche:

- Oculari rigorosamente fra 8 e 12,5x;
- Ingrandimento massimo reso dall'obiettivo = NAx1000.

Grazie di nuovo!

[Enotria]

@ Drake:
Scusa, mi era scappata la tua domanda:
2. In linea di massima, qual'è il massimo ingrandimento (o in generale l'obiettivo più forte) utilizzabile "a secco"?

Premesso che se è a secco, la sua apertura massima non potrà mai superare 1,00 (indice di rifrazione dell'aria) anzi, date le perdite e gli errori di costruzione, è molto buona arrivare ad un massimo di 0,90/0,95 di a.n.
In genere puoi trovare obiettivi a secco fino al 63x di ingrandimento e quindi con 0,90 di a.n., ma se lo devi acquistare ed accetti un consiglio, vai con i piedi di piombo.
Questi obiettivi sono ai limiti delle leggi ottiche ed è estremamente difficile costruirli ed ottenere poi dei buoni risultati. Io ne ho provati tantissimi, la maggior parte con risultati da scadente a deludente.
Gli unici che riesco ad usare con vantaggio sono gli Zeiss NeoFluar 63x 0,90 e ben pochi altri.
Per il resto, è molto meglio utilizzare un buon 40x con apertura alta.
Se volesse, Guido potrebbe postare qualche esempio di cosa può fare il suo ottimo CZJ 40x 0,95 : altro che i vari 63x !

@Guido
Sarebbe una ottima idea: materiale ne hai a iosa ed i confronti sono la tua specialità.

[Drake]

Grazie di nuovo, un altro tassello andato al suo posto

[Drake]

@Guido
Guido, ho avuto modo di vedere qualcuna delle tue foto su un tuo post in altra sezione, e sono rimasto senza fiato... non voglio sembri una sviolinata, ma sono davvero degne di un libro scientifico-artistico-fotografico! complimenti davvero!
Se hai voglia di postare in questa discussione i tuoi confronti fra i vari obiettivi, anche solo per guardare le foto, te ne sarò profondamente grato

@Enotria
Approfitto per chiederti un'altra cosa sugli obiettivi
Ho visto che ci sono alcuni obiettivi russi che hanno due dati relativi alla NA, ad esempio 0,7 1,0 , che significa, che hanno l'apertura variabile, tipo un diaframma interno regolabile?
Poi, sempre gli stessi obiettivi su alcuni siti vengono venduti come "ad immersione", ma sul barilotto non c'è nessuna serigrafia che lo specifica. C'è un modo per capire se sono effettivamente ad immersione, o a secco, senza credere ciecamente al venditore?

Grazie di nuovo ad entrambi per la disponibilità e comprensione verso un principiante inesperto rompiscatole

[Guido Gherlenda]

Grazie, non sono così bravo ma comunque apprezzo i complimenti anche se sono le critiche che mi hanno fatto migliorare (Enotria non me ne risparmia una...)
Qualche giorno e vedo di fare le prove comparative tra le varie ottiche.

Se stai tenedo d'occhio le ottiche Lomo in scadenza su Ebay (appunto quelle con diaframma) avvertimi con un MP che evito di fare offerte....

[Enotria]

Non solo i russi, ma tutte le marche principali offrono obiettivi con la possibilità di diminuire il valore di apertura dell'obiettivo.

Ma come mai, dopo tutte le menate che abbiamo detto, uno dovrebbe voler diminuire l'apertura numerica del proprio obiettivo ?

Per capirlo, ritorniamo un momento a parlare dei condensatori per Campo Oscuro.

Se voi guardate un condensatore "vero" per CO, non i dischetti neri fatti da voi, vedrete che l'indicazione della apertura numerica riporta due valori, es. 0,70-0,90 oppure il Tyoda cardioide con 1,23-1,47, ecc.
Questo vuol dire che il suo campo di operatività va da un minimo (diametro interno della corona circolare illuminante) ad un massimo (diametro esterno della corona di luce).

Il cono di emissione del Tyoda, notare i due limiti di apertura numerica

E se il vostro obiettivo non rientra fra questi due estremi ?

Hanno costruito apposta gli obiettivi con il diaframma, così potete ridurne il valore di apertura numerica e rientrare nel cono di luce utilizzabile.
Facendo un esempio, avete il primo tipo condensatore e l'obiettivo è un 100x con a.n. 1,25: niente da fare, non riuscite ad illuminarlo per cui o vi comprate il Tyoda come condensatore, oppure l'obiettivo va diaframmato fino a far scendere l'apertura numerica almeno sotto il valore di 0,90.

LOMO con apertura 1,00-0,70 ed un mostruoso CZJ con a.n. 1,32-0,90

Esempi in casa LOMO e CZJ e, di seguito, in casa Zeiss:

Zeiss con diaframma ad iride

Iris_Obj.JPG (27.12 KiB) Visto 4718 volte

Pardon: l'apertura massima del Tyoda è 1,46 e non 1,47 come erroneamente indicato.
Poveretto, gli è rimasto un unico neurone ed ora anche quello comincia a fare cilecca !

[Drake]

@Guido:
Credimi, al di la del "dettaglio tecnico" che non sono in grado di valutare, i risultati che hai mostrato sono davvero splendidi... mi hanno aumentato la voglia di ricevere il microscopio
Fra l'altro ho appena realizzato di poter "riciclare" un pò di attrezzatura che uso per l'astrofotografia, anche per la microscopia. Sono già dotato di reflex, di un sacco di obiettivi a fuoco fisso, di raccordi T2, prolunghe, e così via... devo solo capire come usarli, ma per fortuna ho scoperto l'interessantissimo post di Andrea al riguardo: viewtopic.php?f=84&t=1591 , davvero utile
Comunque, fra qualche settimana sicuramente tornerò qui a tediarvi con i primi problemi legati alle foto ;D

@Enotria:
So di sembrare ripetitivo, ma sei una fonte inesauribile di informazioni. Fra l'altro hai una capacità didattica e comunicativa davvero eccezionale. Ti ringrazio, sto imparando davvero tantissimo