Conversor de unidades

Definiciones y fórmulas

Ojos de campo ancho de 10× con número de campo de 20 mm y 16 mm. El número de campo no está grabado en el ocular izquierdo; se determinó mediante la medición del diámetro interno del diafragma. El signo de gafas en el ocular izquierdo indica que está diseñado como ocular de punto alto o de alivio ocular y que puede ser utilizado por personas que lleven gafas.

Cálculo del campo de visión del microscopio

El campo de visión del microscopio es el diámetro máximo del área visible cuando se mira a través del ocular (que será el campo de visión del ocular) o utilizando una cámara (que será el campo de visión de la cámara). El campo de visión del microscopio está limitado por la lente del objetivo, el diámetro del camino óptico mecánico interno (tubo), los oculares utilizados y el tamaño del sensor de la cámara. Si se utiliza una cámara DSLR de fotograma completo para tomar fotografías y vídeos, el tamaño de su sensor suele ser mayor que los demás factores limitantes.

Cualquier ocular de microscopio se caracteriza al menos por dos números: su aumento (10× es el más común) y el número de campo. El número de campo del ocular (abreviado como FN y a veces como FOV) es el diámetro del campo de visión en milímetros medido en el plano de imagen real intermedio. El campo de visión está definido por una abertura circular (diafragma) fija (porque no se puede modificar) del ocular, que, dependiendo de su diseño, puede estar entre las lentes del ocular o debajo de ellas. En la mayoría de los casos, el diámetro de apertura del diafragma de campo (llamado número de campo de FN) del ocular determina el diámetro del campo de visión.

Diafragmas internos fijos de los oculares FN=16 mm y FN=20 mm. 1. Diafragma del ocular

El diámetro del campo visual del microscopio en el plano donde se coloca la muestra se define mediante la siguiente fórmula:

donde

DFV es el diámetro del campo de visión en el plano de la muestra,

FN es el número de campo en milímetros (se refiere al diámetro en milímetros del diafragma fijo dentro del ocular; suele estar marcado en el ocular y a veces se denomina número de campo de visión),

MO es el aumento del objetivo (marcado en la lente del objetivo), y

MT es el factor de aumento de la lente del tubo (si lo hay; la lente del tubo se coloca en la trayectoria óptica del microscopio entre el objetivo y el ocular para producir una imagen real intermedia).

A partir de esta fórmula, podemos determinar el número de campo:

Por ejemplo, para el objetivo de 10×, el factor de aumento del tubo 1× y FN = 15, tenemos

1 mm (1 división = 0.01 mm) y 50 mm (1 división = 0,5 mm) diapositivas de calibración

Como se puede ver en la fórmula anterior, el aumento ocular no tiene ningún efecto sobre el campo de visión. Por ejemplo, un ocular de 10×/18 y uno de 12×/18 tienen el mismo diámetro de campo de visión FN = 18 mm.

Tenga en cuenta que este cálculo es sólo una estimación. Para obtener el campo de visión real de su microscopio concreto con un objetivo y unas lentes oculares determinadas, es necesario calibrar su microscopio con una platina de calibración. Esta calibración debe realizarse para cada combinación de ocular y lente objetivo.

Si se sustituye un ocular por una cámara, especialmente si la cámara está instalada en lugar del cabezal binocular, entonces el campo de visión estará determinado por el tamaño del sensor de imagen de la cámara (para cámaras con sensores relativamente pequeños) y/o el objetivo del microscopio. Cuando se utiliza una cámara con un sensor pequeño, es habitual utilizar una lente de reducción, que se instala en la cámara. Una cámara con un sensor grande, en cambio, verá todo el campo determinado sólo por el objetivo del microscopio.

Un ápice visto a través del mismo objetivo acromático plano de 10× y diferentes oculares de 10× con FN = 167 y FN = 20; obsérvese el mismo tamaño de la imagen del ápice y los diferentes tamaños de campo debidos a los diferentes oculares

Como se ha mencionado anteriormente, el diámetro del campo suele depender del aumento del objetivo del microscopio y del diafragma de campo del ocular. Sin embargo, el diseño de la lente del objetivo también impone un límite al campo de visión. En los primeros microscopios, las lentes del objetivo proporcionaban un diámetro máximo del campo de visión medido en el plano de imagen real intermedio inferior a 18 mm. Los objetivos modernos, no sólo los costosos apocromáticos planos, sino incluso los acromáticos planos de uso común proporcionan el diámetro máximo utilizable medido en el plano intermedio que puede superar los 28 mm. Por ejemplo, los acromáticos planos sin nombre que se muestran a continuación proporcionan un diámetro máximo del campo de visión en el plano intermedio de la imagen de 19,2-39.0 mm en función del aumento del objetivo:

Al mismo tiempo, el campo de visión cuando se mira a través de los oculares está limitado por el campo de visión ocular. La siguiente tabla muestra el campo de visión para un ocular de 10 × 20 mm con objetivos acromáticos planos:

Nótese que para fotografiar los huevos de ascaris lumbricoides y los glóbulos de pollo que se muestran a continuación hemos utilizado las mismas lentes objetivas sin nombre que se muestran a continuación y una cámara Canon 5D Mk II DSLR de fotograma completo.

Cálculo del campo de visión del microscopio para un aumento mayor o menor de las lentes objetivas

Cuatro lentes objetivas acromáticas planas sin nombre (162 dólares)

A veces se conoce el campo de visión del microscopio para una combinación concreta de un ocular y unas lentes objetivas y necesitamos determinar el campo de visión para una lente objetiva con mayor o menor aumento. La siguiente fórmula se utiliza para calcular el campo de visión del microscopio para un aumento mayor si se conoce el campo de visión de un aumento menor.

donde

DHP es el diámetro del campo de visión del microscopio para una lente objetivo de mayor potencia,

DLP es el diámetro del campo de visión del microscopio para una lente objetivo de menor potencia,

MHP es el aumento de la lente objetivo de mayor potencia, y

MLP es el aumento de la lente objetivo de menor potencia.

Por ejemplo, para un microscopio con un ocular de 10× y un objetivo de 45×, el aumento es de 10 × 45 = 450 y el campo de visión es de 0,33 mm. ¿Cuál será el campo de visión si cambiamos el objetivo a 100×? Para calcularlo, utilizaremos la fórmula anterior.

Resolviendo esta proporción para el DHP, tendremos

Un microscopio con un objetivo de 40× y un ocular de 10×/20; el campo de visión es de 450 μm; el tamaño de un huevo fértil (arriba a la derecha) de Ascaris lumbricoides es de 60 μm

Cálculo del tamaño real de un espécimen

Para estimar el tamaño real de un espécimen, colóquelo en la platina, seleccione la lente objetiva con el aumento más adecuado y estime el número de objetos N que pueden caber a través del círculo del campo de visión DFV. El tamaño real Lsp se determinará mediante la siguiente fórmula:

Un microscopio con un objetivo de 40× y un ocular de 10×/20; el campo de visión es de 450 μm; el tamaño de un glóbulo de pollo es de 12 μm;

Por ejemplo, aproximadamente 2,5 microorganismos pueden caber a través del diámetro del campo de visión, que equivale a 0,33 mm. Entonces el tamaño estimado del microorganismo es

Cómo NO comprar un microscopio (usando un microscopio biológico Miko India como ejemplo)

Así es como este microscopio Miko microscopio si no lo desmontas para ver lo que hay dentro

Abajo encontrarás una descripción muy inusual del microscopio utilizado para hacer ilustraciones para esta y otras calculadoras. Sin embargo, es difícil resistirse a la tentación de contar una historia sobre cómo compré un nuevo microscopio fabricado por Miko India, un fabricante de microscopios poco conocido que se posiciona en el muy competitivo mercado de los microscopios como «uno de los principales fabricantes y exportadores de instrumentos científicos/de laboratorio» Quería probarlo porque a veces las startups pueden hacer muy buenos productos. Además, un impresionante historial de la Organización de Investigación Espacial de la India demuestra que pueden hacer instrumentos ópticos realmente buenos. Esto es lo que conseguí.

Hace tiempo que quería comprar un microscopio porque a menudo necesito tomar fotos de cosas pequeñas como microchips para estos convertidores de unidades y calculadoras. Esta vez, he decidido matar dos pájaros de un tiro: adquirir un microscopio y hacer varias calculadoras con mi nuevo microscopio para hacer experimentos e ilustraciones. No soy un experto en óptica y cuando es necesario estudiar algo nuevo, siempre intento aprender la teoría a través de experimentos y actividades prácticas.

Así que aquí tenemos un flamante microscopio binocular comprado en eBay por 163 dólares a Miko India, «uno de los principales fabricantes y exportadores de instrumentos científicos/de laboratorio, microscopios, etc.» Recordando que una imagen vale más que mil palabras, voy a presentar algunas fotos que muestran lo que hay dentro de este «instrumento óptico de precisión» que se ve bien desde el exterior.

Debo señalar que, extrañamente, este microscopio tiene un soporte de buena calidad, una platina mecánica y una pieza de nariz giratoria. Todas las partes mecánicas funcionan sin problemas. Sin embargo, todo lo demás es de muy mala calidad y está cubierto de suciedad y pintura desconchada. Tenga en cuenta que Miko India posiciona este microscopio como un instrumento biológico de precisión y no como un juguete o un microscopio para estudiantes.

Todos los objetivos están rayados y sucios. No las he desmontado; sin embargo, estoy seguro de que la calidad de las superficies ópticas no es mejor que la calidad de las piezas de metal y plástico de estas lentes.

Más fotos de las lentes revelan que están mal mecanizadas y tienen un pobre recubrimiento de cromo. Un montón de arañazos y piezas astilladas.

1. Ahora veamos lo que hay dentro de la caja eléctrica. Todas las piezas metálicas fueron hechas por un aficionado en su garaje y definitivamente no en la fábrica de óptica de «uno de los principales fabricantes y exportadores de instrumentos científicos/de laboratorio».
2. El polvo y la suciedad que se muestran en esta foto estaban por todas partes en el microscopio. Tuve que limpiarlo antes de probarlo.

1. Conexión a tierra incorrecta; el cable de tierra está conectado a la carcasa de plástico. 2. 2. Soporte del LED mal hecho con una superficie inadecuada para la refrigeración del LED. 3. No se ha colocado grasa térmica entre el disipador del LED y el soporte

Este camino óptico por encima del revólver se supone que está bien mecanizado y cubierto con pintura negra para reducir los reflejos internos; en este dispositivo, la pintura es blanca y hay varios huecos en el cuerpo de aluminio

Prismas mal hechos con soportes oxidados y tornillos doblados en el cabezal del microscopio.

Superficies ópticas rayadas del condensador Abbe.

Después de un día más o menos de trabajo de reparación y sustitución de objetivos y oculares con ópticas de buena calidad, ahora tengo un buen microscopio.

En mi opinión, el precio del microscopio no es definitivamente un indicador de calidad. Cuando pagas por un microscopio de marca, pagas el 90% o incluso más por su nombre (también puedes pagar por el aire) y el 10% por la cosa en sí. Si entiendes y puedes aprender fácilmente cómo funcionan las cosas, puedes comprar cosas sin nombre. Sin embargo, si no te gusta encender tu cerebro, es mejor pagar por una marca. Estoy seguro de que por unos 200 e incluso 150 dólares se puede comprar un microscopio biológico binocular de calidad decente fabricado en China. De todos modos, ¡hoy en día casi todo se fabrica en China! Sin embargo, a veces se puede conseguir una cosa como la que he descrito aquí.

Aún así, después de gastar algo de tiempo y dinero, he utilizado este microscopio para preparar ilustraciones para todas las calculadoras de microscopios que se pueden encontrar en este sitio web, incluyendo esta calculadora. Voy a utilizar este microscopio durante mucho tiempo.

Este artículo fue escrito por Anatoly Zolotkov