Microscopio stereoscopico

Materie:	Appunti
Categoria:	Biologia
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Data:	18.04.2001
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IL MICROSCOPIO STEREOSCOPICO

Che cos'è un microscopio stereoscopico? In biologia, si impiegano due principali microscopi ottici: quello "convenzionale", normalmente chiamato microscopio composto, e quello stereoscopico. La principale differenza fra i due strumenti sta nel fatto che, mentre il microscopio composto osserva il campione attraverso un'unica direzione, quello stereoscopico lo osserva da due angoli leggermente diversi e ne ottiene le due immagini necessarie per la visione stereoscopica. In questo modo, lo stereomicroscopio fornisce una visione tridimensionale degli oggetti, mentre attraverso quello composto gli oggetti appaiono piatti, senza volume. Questo resta valido anche se il microscopio composto ha una testa binoculare, dal momento che ogni oculare fornisce la medesima immagine dell'altro.
Questi due strumenti possiedono altre importanti differenze costruttive che rendono il loro campo di utilizzazione assai diverso e complementare. Il microscopio composto osserva gli oggetti per trasparenza e produce 50-1200 ingrandimenti. Il microscopio stereoscopico, invece, osserva gli oggetti principalmente per mezzo della luce riflessa e il suo ingrandimento, tipicamente compreso fra 8-50 volte, è molto inferiore a quello del microscopio composto. Il microscopio composto è tanto potente che ciò che permette di vedere non è neppure distinguibile ad occhio nudo. Con il microscopio stereoscopico, non è dunque possibile osservare microbi, ma esiste ugualmente una grande varietà di oggetti naturali che si possono osservare con questo tipo di strumenti.
Anche se il minore ingrandimento del microscopio stereoscopico può apparire una limitazione, esso ha invece i suoi vantaggi. Infatti, questo strumento è adatto ad osservare oggetti che si possono già scorgere ad occhio nudo, come insetti, fiori, etc... e questo rende il suo impiego molto semplice. Al contrario, con il microscopio composto si devono osservare soltanto campioni minuscoli, invisibili ad occhio nudo; per tale ragione è spesso necessario effettuare delle complesse preparazioni dei campioni per poterli osservare. Questa maggiore facilità d'uso rende il microscopio stereoscopico più adatto ad iniziare i giovani alla natura. Ciò non vuole dire che esso sia adatto solo a dei bambini. E' un microscopio diverso, adatto all'entomologia, alla mineralogia, alla botanica, quindi è largamente impiegato in numerosi campi di ricerca, come anche in medicina e chirurgia e in numerosi settori della produzione industiale.
Anche per un adulto la facilità e l'immediatezza d'uso di questo strumento si rivelano preziose, perchè non sempre si ha la voglia e la pazienza di realizzare dei preparati. Per esempio, quando si torna a casa dal lavoro stressati, non si ha voglia di fare cose complicate. Si vorrebbe piuttosto osservare qualcosa tanto per distendersi. Con il microscopio stereoscopico è sufficiente andare in giardino per trovare una quantità di oggetti interessanti. Per esempio si possono osservare le formiche che portano la terra fuori dalla loro città, un'ape che fa la spesa, protisti che nuotano veloci nell'acqua dello stagno.

IL MICROSCOPIO STEREOSCOPICO AD OBIETTIVO COMUNE

Cerchiamo ora di capire come funziona il microscopio stereoscopico a obiettivo comune. Se avete un binocolo, potete fare questo semplice esperimento: svitate uno dei gli obiettivi e mettetelo di fronte all'altro. Avvicinatevi ad un oggetto finchè la sua immagine sarà a fuoco. Vedrete l'oggetto ingrandito. Considerate un campione posto alla distanza focale dall'obiettivo. I raggi di luce divergenti che arrivano dall'oggetto passano attraverso l'obiettivo che abbiamo smontato ed emergono paralleli. Poi, questa luce passa attraverso il secondo obiettivo del binocolo. Ma i binocoli sono progettati apposta per osservare oggetti distanti cioè essenzialmente raggi di luce paralleli. Infatti, il secondo obiettivo, forma un'immagine dell'oggetto nella giusta posizione dell'oculare il quale a sua volta ve la mostra ingrandita e nitida.

Esaminiamo più da vicino lo schema ottico del nostro microscopio stereoscopico ad obiettivo comune La parte inferiore è formata da una lente acromatica positiva e da quattro prismi. La parte superiore del microscopio è formata da un secondo binocolo (8 x 30) che viene utilizzato senza alterazioni, come se fosse un oculare. Alla fine delle osservazioni, questo binocolo viene tolto e può essere impiegato ancora per la sua naturale destinazione di strumento per osservare oggetti lontani. Per distinguere questi due binocoli, chiameremo prossimale il binocolo superiore, e distale quello inferiore (demolito).
Durante l'impiego del nostro microscopio, l'obiettivo comune si trova alla distanza focale dal campione da osservare. In questo modo, la luce che parte dall'oggetto e attraversa l'obiettivo, diventa parallela ed è adatta ad essere osservata dal binocolo che serve da oculare. Infatti un binocolo è adatto a osservare oggetti lontani, quindi luce sostanzialmente parallela. I quattro prismi inferiori prelevano due fasci di luce dall'obiettivo comune e li portano alla distanza giusta per essere osservati dal binocolo prossimale. Ora, questi fasci di luce parallela, attraversano gli obiettivi del binocolo prossimale e l'immagine dell'oggetto viene formata nella giusta posizione degli oculari, quindi risulta nitida e ingrandita.
Questo progetto di microscopio stereoscopico non è solo otticamente semplice, ma ha anche importanti vantaggi dal punto di vista meccanico. Il fatto che sopra l'obiettivo i raggi di luce diventino paralleli vi permette di costruire una struttura meccanica parallela e ortogonale, evitandovi di dover affrontare meccanicamente problemi di convergenza, come avverrebbe se lo strumento fosse costituito da due microscopi distinti. Inoltre, il parallelismo del percorso delle due vie luminose, è adatto alla struttura del binocolo prossimale che, in quanto binocolo normale, è progettato per osservare oggetti lontani, quindi raggi paralleli. Tutto questo semplifica notevolmente la struttura del nostro strumento e rende superfluo il ricorso a macchine utensili. Con questo semplice progetto, potete anche regolare la distanza interpupillare senza movimenti meccanici del microsocopio, ma semplicemente regolando il binocolo prossimale, che è già progettato per farlo senza problemi.
Per capire meglio come elegantemente questa struttura ad obiettivo comune risolva i problemi di convergenza, considerate che, in realtà, è il binocolo prossimale che determina il percorso dei due percorsi ottici all'interno dei prismi distali. Gli interassi di questi percorsi giungono paralleli all'obiettivo comune. La loro distanza varia a seconda della regolazione della distanza interpupillare. Ebbene, qualsiasi sia tale valore, l'obiettivo comune porterà questi assi ad intersecarsi esattamente alla distanza focale. Come vedete, è per via ottica e non attraverso soluzioni meccaniche che otteniamo l'allineamento dei due percorsi luminosi.
In conclusione, le soluzioni fondamentali su cui si basa questo microscopio sono le seguenti:

• prelievo delle due immagini necessarie per la visione stereoscopica da un unico obiettivo;
• soluzione dei problemi di convergenza per via ottica;
• impiego di prismi per separare le immagini prelevate;
• sfruttamento delle dimensioni relativamente grandi dei prismi distali per la regolazione della distanza interpupillare senza movimenti meccanici da parte del microscopio;
• ricavo dei componenti ottici da un binocolo da demolire;
• impiego del binocolo prossimale come parte integrante del microscopio.

Quindi, quello che è stato fin qui acquisito è una struttura otticamente corretta e meccanicamente semplice. Le soluzioni ottiche e meccaniche che abbiamo adottato rendono ragionevolmente semplice la costruzione di un microscopio stereoscopico anche per uno scienziato dilettante che lavora a casa propria e senza possedere attrezzature speciali.

COMPONENTI DEL MICROSCOPIO

Distinguiamo la "parte ottica" dallo stativo. La parte ottica comprende i componenti ottici e i pezzi metallici che li contengono. Lo stativo comprende il piedistallo, la colonnetta, il dispositivo di messa a fuoco, il tubo di collegamento.

USO DEL MICROSCOPIO

PIANO DI APPOGGIO

Il microscopio è parecchio alto, inoltre il binocolo è disposto in posizione verticale. Se appoggiate tutto questo su di un tavolo normale, sarete costretti ad allungare molto il collo oppure a compiere le osservazioni stando in piedi. Purtroppo, non potete mantenere a lungo questa posizione del corpo senza stancarvi. Un rimedio consiste nell'appoggiare il microscopio su di un piano basso, come un comodino, un panchetto, un tavolino basso, ecc... Se vi doterete di un piano d'appoggio adatto, potrete mantenervi seduti e la fatica di prolungate osservazioni verrà notevolmente ridotta.

ILLUMINAZIONE

Il microscopio è abbastanza luminoso da poter essere utilizzato anche in luce ambiente, oppure con una lampada da tavolo. Però, i migliori risultati si ottengono con una luce potente e direzionale. Con questa illuminazione si avrà un bel gioco di luci ed ombre che faranno risaltare il rilievo e i colori dei campioni. A questo scopo si può impiegare un faretto con lampada alogena da 20 W. Purtroppo questo tipo di lampade produce una luce calda che per certi insetti è letale. Molti animaletti sono abituati a vivere in un ambiente fresco e umido, con una luce forte e ricca di infrarossi, rischiano di morire disseccati. In questi casi occorre usare poca luce o per brevi periodi, quindi liberare l'animale. Sono in vendita anche filtri che assorbono le frequenze più calde dello spettro luminoso e lasciano passare una "luce fredda", per esempio quelli per proiettori di diapositive.
Potete utilizzare la luce diretta del Sole. Tuttavia, questa luce, provenendo da un angolo solido limitato, non è molto adatta perchè produce una specie di granulosità che diminuisce la risoluzione. Quindi, se vorrete scorgere i dettagli più minuti, specialmente agli ingrandimenti più elevati, è necessaria una luce diffusa, che potete ottenere disponendo
schermi bianchi attorno all'oggetto