Convertitore di unità

Definizioni e formule

Occhiali a campo largo 10× con numero di campo 20 mm e 16 mm. Il numero di campo non è inciso sull’oculare sinistro; è stato determinato tramite la misurazione del diametro interno del diaframma. La scritta “eyeglasses” sull’oculare sinistro mostra che è progettato come un oculare a punto alto o a rilievo oculare e può essere usato da persone che indossano occhiali.

Calcolo del campo visivo del microscopio

Il campo visivo del microscopio è il diametro massimo dell’area visibile guardando attraverso l’oculare (che sarà il campo visivo dell’oculare) o usando una fotocamera (che sarà il campo visivo della fotocamera). Il campo visivo del microscopio è limitato dall’obiettivo, dal diametro del percorso ottico meccanico interno (tubo), dagli oculari utilizzati e dalle dimensioni del sensore della fotocamera. Se si usa una fotocamera DSLR full-frame per scattare foto e video, la dimensione del suo sensore è solitamente più grande degli altri fattori limitanti.

Ogni oculare per microscopio è caratterizzato da almeno due numeri: il suo ingrandimento (10× è il più comune) e il numero di campo. Il numero di campo dell’oculare (abbreviato come FN e talvolta come FOV) è il diametro del campo visivo in millimetri misurato sul piano intermedio dell’immagine reale. Il campo visivo è definito da un’apertura circolare (diaframma) fissa (perché non può essere modificata) dell’oculare, che, a seconda del suo design, può trovarsi tra le lenti dell’oculare o sotto di esse. Nella maggior parte dei casi, il diametro dell’apertura del diaframma di campo (chiamato numero di campo FN) dell’oculare determina il diametro del campo visivo.

Diaframmi interni fissi degli oculari FN=16 mm e FN=20 mm. 1. Diaframma dell’oculare

Il diametro del campo visivo del microscopio nel piano dove è posto il campione è definito dalla seguente formula:

dove

DFV è il diametro del campo visivo nel piano del campione,

FN è il numero di campo in millimetri (si riferisce al diametro in millimetri del diaframma fisso dentro l’oculare; è di solito segnato sull’oculare e talvolta chiamato numero di campo visivo),

MO è l’ingrandimento dell’obiettivo (segnato sulla lente dell’obiettivo), e

MT è il fattore di ingrandimento della lente tubolare (se presente; la lente tubolare è posta nel percorso ottico del microscopio tra l’obiettivo e l’oculare per produrre un’immagine reale intermedia).

Da questa formula, possiamo determinare il numero di campo:

Ad esempio, per l’obiettivo 10×, fattore di ingrandimento del tubo 1×, e FN = 15, abbiamo

1 mm (1 divisione = 0.01 mm) e 50 mm (1 divisione = 0,5 mm) vetrini di calibrazione

Come si può vedere dalla formula precedente, l’ingrandimento oculare non ha alcun effetto sul campo visivo. Per esempio, un oculare 10×/18 e 12×/18 hanno lo stesso diametro del campo visivo FN = 18 mm.

Nota che questo calcolo è solo una stima. Per ottenere il campo visivo effettivo del vostro particolare microscopio con un particolare obiettivo e lenti oculari, il vostro microscopio deve essere calibrato utilizzando un vetrino di calibrazione. Questa calibrazione deve essere eseguita per ogni combinazione di oculare e obiettivo.

Se si sostituisce un oculare con una fotocamera, specialmente se la fotocamera è installata al posto della testa binoculare, allora il campo visivo sarà determinato dalla dimensione del sensore dell’immagine della fotocamera (per le fotocamere con sensori relativamente piccoli) e/o dall’obiettivo del microscopio. Quando si usa una macchina fotografica con un piccolo sensore, è comune usare una lente di riduzione, che è installata sulla macchina fotografica. Una macchina fotografica con un grande sensore, d’altra parte, vedrà l’intero campo determinato solo dall’obiettivo del microscopio.

Un afide visto attraverso lo stesso obiettivo acromatico piano 10× e diversi oculari 10× con FN = 16.7 e FN = 20; si noti la stessa dimensione dell’immagine dell’afide e le diverse dimensioni del campo dovute ai diversi oculari

Come è stato detto sopra, il diametro del campo di solito dipende dall’ingrandimento dell’obiettivo del microscopio e dal diaframma di campo dell’oculare. Tuttavia, il design dell’obiettivo impone anche un limite al campo visivo. Nei primi microscopi, le lenti dell’obiettivo fornivano il diametro massimo del campo visivo misurato sul piano intermedio dell’immagine reale inferiore a 18 mm. Gli obiettivi moderni, non solo i costosi apocromatici piano, ma anche gli acromatici piano comunemente usati forniscono il diametro massimo utilizzabile misurato al piano intermedio che può superare i 28 mm. Per esempio, gli apocromatici piano senza nome nella foto qui sotto forniscono max. diametro del campo visivo al piano immagine intermedio 19.2-39.0 mm a seconda dell’ingrandimento dell’obiettivo:

Al tempo stesso, il campo visivo quando si guarda attraverso gli oculari è limitato dal campo visivo oculare. La seguente tabella mostra il campo visivo per un oculare 10 × 20 mm con obiettivi acromatici piano:

Nota che per scattare le foto delle uova di ascaris lumbricoides e delle cellule del sangue di pollo mostrate sotto abbiamo usato gli stessi obiettivi senza nome raffigurati sotto e una fotocamera Canon 5D Mk II DSLR full-frame.

Calcolo del campo visivo del microscopio per un ingrandimento superiore o inferiore dell’obiettivo

Quattro obiettivi acromatici senza nome ($162)

A volte il campo visivo del microscopio è noto per una particolare combinazione di lenti oculari e obiettivi e abbiamo bisogno di determinare il campo visivo per un obiettivo con ingrandimento superiore o inferiore. La seguente formula viene utilizzata per calcolare il campo visivo del microscopio per un ingrandimento di potenza superiore se è noto il campo visivo di un ingrandimento di potenza inferiore.

dove

DHP è il diametro del campo visivo del microscopio per un obiettivo di potenza superiore,

DLP è il diametro del campo visivo del microscopio per un obiettivo di potenza inferiore,

MHP è l’ingrandimento dell’obiettivo di potenza superiore e

MLP è l’ingrandimento dell’obiettivo di potenza inferiore.

Per esempio, per un microscopio con un oculare 10× e un obiettivo 45×, l’ingrandimento è 10 × 45 = 450 e il campo visivo è 0,33 mm. Quale sarà il campo visivo se cambiamo l’obiettivo a 100×? Per calcolare, useremo la formula di cui sopra.

Risolvendo questa proporzione per DHP, avremo

Un microscopio con un obiettivo 40× e un oculare 10×/20; il campo visivo è 450 μm; la dimensione di un uovo fertile (in alto a destra) di Ascaris lumbricoides è di 60 μm

Calcolo della dimensione effettiva di un campione

Per stimare la dimensione effettiva di un campione, posizionarlo sul palco, selezionare l’obiettivo con l’ingrandimento più appropriato e stimare il numero di oggetti N che possono stare attraverso il cerchio del campo visivo DFV. La dimensione effettiva Lsp sarà determinata usando la seguente formula:

Un microscopio con un obiettivo 40× e un oculare 10×/20; il campo visivo è 450 μm; la dimensione di un globulo di pollo è 12 μm;

Per esempio, circa 2,5 microrganismi possono stare attraverso il diametro del campo visivo, che equivale a 0,33 mm. Quindi la dimensione stimata del microrganismo è

Come NON comprare un microscopio (usando un microscopio biologico Miko India come esempio)

Ecco come appare questo microscopio Miko microscopio se non lo si smonta per vedere cosa c’è dentro

Di seguito troverete una descrizione molto insolita del microscopio usato per fare illustrazioni per questa e altre calcolatrici. Tuttavia, è difficile resistere alla tentazione di raccontare la storia di come ho comprato un nuovo microscopio fatto da Miko India, un produttore di microscopi poco conosciuto che si posiziona sul mercato molto competitivo dei microscopi come “uno dei principali produttori ed esportatori di strumenti scientifici/di laboratorio” Ho voluto fare una prova perché a volte le startup possono fare prodotti molto buoni. Inoltre, un track record impressionante per l’Organizzazione Indiana per la Ricerca Spaziale dimostra che possono fare strumenti ottici davvero buoni. Ecco cosa ho ottenuto.

Volevo comprare un microscopio da molto tempo perché ho spesso bisogno di scattare foto di piccole cose come microchip per questi convertitori di unità e calcolatrici. Questa volta, ho deciso di prendere due piccioni con una fava – acquistare un microscopio e fare diversi calcolatori al microscopio usando il mio nuovo microscopio per fare esperimenti e illustrazioni. Non sono un esperto di ottica e quando è necessario studiare qualcosa di nuovo, cerco sempre di imparare la teoria attraverso esperimenti e attività pratiche.

Così, eccoci qui con un microscopio binoculare nuovo di zecca acquistato su eBay per US $163 da Miko India, “uno dei principali produttori ed esportatori di strumenti scientifici/di laboratorio, microscopi, ecc. Ricordando che un’immagine vale più di mille parole, presenterò alcune immagini che mostrano cosa c’è all’interno di questo “strumento ottico di precisione” che sembra bello dall’esterno.

Dovrei notare che, stranamente, questo microscopio ha uno stand di buona qualità, un palco meccanico e un pezzo di naso girevole. Tutte le parti meccaniche funzionano senza problemi. Tuttavia, tutto il resto è di qualità molto scarsa e coperto di sporco e vernice scheggiata. Si noti che Miko India posiziona questo microscopio come uno strumento biologico di precisione e non un giocattolo o un microscopio per studenti.

Tutti gli obiettivi sono graffiati e sporchi. Non le ho smontate; tuttavia, sono sicuro che la qualità delle superfici ottiche non è migliore della qualità delle parti metalliche e plastiche di queste lenti.

Altre foto delle lenti rivelano che sono lavorate male e hanno un cattivo rivestimento di cromo. Un sacco di graffi e parti scheggiate.

1. Ora guardiamo cosa c’è dentro la scatola elettrica. Tutte le parti metalliche sono state fatte da un dilettante nel suo garage e sicuramente non nella fabbrica ottica di “uno dei principali produttori ed esportatori di strumenti scientifici/di laboratorio”.
2. La polvere e lo sporco mostrati in questa foto erano ovunque nel microscopio. Ho dovuto pulirlo prima del test.

1. Collegamento a terra sbagliato; il filo di terra è collegato all’involucro di plastica. 2. Supporto LED mal fatto con superficie inadeguata per il raffreddamento del LED. 3. Nessun grasso termico è stato messo tra il dissipatore del LED e la staffa

Questo percorso ottico sopra l’ogiva girevole dovrebbe essere ben lavorato e coperto di vernice nera per ridurre i riflessi interni; in questo dispositivo, la vernice è bianca e ci sono diverse tasche nel corpo di alluminio

Prismi fatti male con staffe arrugginite e viti piegate nella testa del microscopio.

Superfici ottiche graffiate del condensatore di Abbe.

Dopo circa un giorno di lavoro di riparazione e sostituzione di obiettivi e oculari con ottiche di buona qualità, ora ho un buon microscopio.

A mio parere, il prezzo del microscopio non è sicuramente un indicatore di qualità. Quando si paga un microscopio di marca, si paga il 90% o anche di più per il suo nome (si può anche pagare l’aria) e il 10% per la cosa stessa. Se capite e potete facilmente imparare come funzionano le cose, potete comprare cose senza nome. Se invece non vi piace accendere il cervello, è meglio pagare per una marca. Sono sicuro che per circa 200 e anche 150 dollari si può comprare un microscopio biologico binoculare di qualità decente fatto in Cina. Comunque, quasi tutto è fatto in Cina al giorno d’oggi! Tuttavia, a volte si può ottenere una cosa come ho descritto qui.

Ancora, dopo aver speso un po’ di tempo e denaro, ho usato questo microscopio per preparare le illustrazioni per tutti i calcolatori di microscopi che si possono trovare su questo sito web, compresa questa calcolatrice. Ho intenzione di usare questo microscopio per molto tempo.

Questo articolo è stato scritto da Anatoly Zolotkov