Microscopia in luce polarizzata

Microscopi, binocoli, macchine fotografiche, GPS e ogni altro strumento da campo e di laboratorio

Moderatore: rededivad

Avatar utente
Enotria
Messaggi: 203
Iscritto il: 27 gen 2013, 01:32
Nome: Andrea
Cognome: Bosi
Residenza(Prov): Ferrara (FE)
Località: Ferrara
Contatta:

Microscopia in luce polarizzata

Messaggio da Enotria »

.


Tanti che hanno già il microscopio sentono parlare di visioni in luce polarizzata, magari vedono bellissime foto multicolori e pensano che la polarizzazione sia una cosa complicata, non adatta ad un principiante, in ogni caso, troppo costosa.

Nulla di più falso: la luce polarizzata è molto complicata da studiare e da capire, questo si, ma è semplicissimo montarla sul nostro microscopio e, sopratutto, poco costosa da installare, meno di una pizza Margherita !

Ed allora partiamo ed andiamo a montare l’apparato per la visione in luce polarizzata sul nostro microscopio, sia esso uno Zeiss Universal che occupa una mezza stanza o un misero microscopietto in plastica trovato come omaggio nella scatola del Dash.

Immagine

Il materiale che ci serve lo abbiamo già in casa o lo troviamo con un paio di aste da quattro soldi su eBay. Per prima cosa ci procuriamo un filtro da macchina fotografica, esattamente un filtro polarizzatore del diametro adatto ad essere montato sopra alla lente di campo, quella da cui esce la luce nel nostro microscopio. La misura più frequente è di 49 o 46 mm ed il suo costo sarà di pochi Euro, anche perché proprio i tipi più vecchi, quelli lineari che ormai nessuno vuole più, vanno anche meglio dei moderni polarizzatori circolari, più adatti alle attuali macchine fotografiche.
Poi ci serve un vecchio paio di occhiali da sole Polaroid, anche rigati ed inutilizzabili, di cui sfrutteremo solo un piccolo pezzo di lente.

Immagine

A questo punto il generatore di luce polarizzata è già fatto e finito, è il nostro filtro per macchina fotografica che andremo ad appoggiare sopra alla lente di campo, da dove esce la luce.


Poi dobbiamo vedere dove posizionare il filtro analizzatore, quello piccolo ricavato dagli occhiali Polaroid. Deve stare in un punto del microscopio posto dopo il vetrino e comune ai percorsi ottici sia visivi, sia fotografici, altrimenti corriamo il rischio di vedere le immagini polarizzate, ma quando le fotografiamo le immortaliamo come normali.
Il posto più utilizzato allo scopo è nello spazio vuoto che si crea fra la torretta porta obiettivi e la testata degli oculari. In quel punto il raggio luminoso è molto sottile, pochi millimetri, per cui il diametro del filtro può essere minimo, in modo da incastrarsi in qualunque interstizio.

Immagine

In caso il filtro già tagliato fosse troppo piccolo, col rischio di cadere dentro al revolver porta obiettivi, conviene montarlo fra due anelli di cartoncino, il cui diametro esterno sia tale da incastrarsi di misura nella cavità disponibile.

Fatto anche questo, abbiamo sistemato in posizione il secondo filtro polarizzante, il cosi detto analizzatore. Questo filtro, per praticità e dato che da solo non da alcun fastidio, resterà sempre montato sul microscopio, mentre quello più grande, quello che genera la luce polarizzazione, verrà montato solo quando dobbiamo fare osservazioni in luce polarizzata.


L’utilizzo del sistema è semplicissimo: ruotando il filtro appoggiato sulla base del microscopio, vedremo il campo diventare via via più scuro, fino al buio quasi completo. Questo è il punto di estinzione, i due filtri hanno i rispettivi piani di polarizzazione ortogonali fra loro (posizione indicata anche come nicol incrociati).
Se proseguiamo nella rotazione, la luce torna a schiarire, fino alla massima luminosità quando i filtri hanno i piani di polarizzazione disposti nello stesso modo (nicol paralleli).

Se, quando siamo in estinzione, inseriamo un campione sensibile alla polarizzazione (non tutti lo sono), questi modificherà il percorso della luce, creando varie sfumature di colore, rendendo visibili dei particolari e delle strutture che prima non vedevamo.

Immagine

Non vi voglio dire altro sugli aspetti tecnici della polarizzazione, lascio che la proviate per conto vostro divertendovi e facendo le vostre osservazioni.
Ma, se come immagino vi incuriosirà, spero che vorrete saperne di più della parte teorica e scientifica ed in tal caso vi segnalo le bellissime note di G.P. Sini che potrete trovare presso http://www.funsci.com/fun3_it/sini/mo/pol.pdf



Avrete notato che le foto in luce polarizzata hanno delle predominanti scure date dalle aree dove la luce non è stata modificata e quindi appare completamente nera a causa dei nicol incrociati. Anche se per certe foto ciò può essere carino e dare atmosfere particolari, alla lunga può stancare.

Immagine

Si è notato che certe sostanze riescono a modificare in modo omogeneo il colore del fondo, creando un ritardo nella trasmissione della luce: sono le cosi dette lamine compensatrici che si trovano anche in natura sotto forma di lamine sottili e trasparenti di gesso o di mica.

Per le nostre prove tentiamo di creare un paio di tali lamine per vedere come funzionano.
Naturalmente non è comodo andare a cercare strati sottili e regolari di mica e gesso, molto più facile procurarci un paio di vetrini puliti ed un rotolo di nastro adesivo trasparente da pacchi, di quello largo.
Appoggiato il vetrino su un foglio di carta, con uno strappo unico preleviamo alcuni centimetri di nastro che, con attenzione, incolleremo sul vetrino, cercando di non lasciare troppe bolle d’aria o, peggio, pieghe. Il primo vetrino è già fatto, basta solo rifinirlo con un taglierino ben affilato.

Immagine

Il secondo vetrino lo approntiamo nello stesso modo, solo che per questo sovrapponiamo ben quattro strati successivi di nastro trasparente, stando sempre attenti alle bolle ed alle pieghe.

Riprendiamo allora un vetrino che avevamo già visto in normale luce polarizzata e sovrapponiamo al filtro il nostro primo vetrino, quello ad un solo strato di Scotch.
Molto probabilmente vedrete l’immagine ora molto più colorata, tutto il nero sarà diventato giallo con tonalità più o meno vivaci e tutti i colori si sono modificati e ravvivati. Se ruotate in modo diverso sia il filtro sia il compensatore, otterrete effetti sempre diversi e sorprendenti.

Proviamo ora il secondo compensatore, quello con i quattro strati sovrapposti di nastro trasparente. Se siete stati fortunati potreste vedere lo stesso effetto di prima, ma questa volta la tonalità predominante non sarà più il giallo, ma un rosso violetto, un colore che normalmente viene chiamato Magenta. Naturalmente, anche qui, ruotando filtro e compensatore otterrete continue variazioni di colore.

Diciamo allora che, con molta approssimazione, avete creato il compensatore ad onda intera (o rosso di I° ordine) ed il compensatore ad un quarto d’onda (quello che fa giallo, con un solo giro di Scotch).

Immagine
Da sinistra: senza polarizzazione, con polarizzazione, pola. + rit. 1/4, pola. + rit. 1/1

Avete ora il polarizzatore, avete le lamine compensatrici, divertitevi a trovare le sostanze che meglio reagiscono alla polarizzazione.

Solo per curiosità, ma le foto presenti in questo articolo e che mostrano i diversi aspetti della polarizzazione, sono tutte fatte utilizzando il comune zucchero da cucina. Le diversità che vedete sono dovute esclusivamente alle diverse modalità e condizioni in cui ho fatto avvenire la cristallizzazione.

Ed allora prendete dell’acqua zuccherata, versatene una goccia su di un vetrino e fate evaporare. Poi guardate !


:bye:
Andrea

URL: http://spazioinwind.libero.it/andrea_bosi/index.htm

Ogni oggetto ha la sua storia,
. . . io non vendo oggetti,
. . . . . . io racconto storie. (Enotria)
Avatar utente
Enotria
Messaggi: 203
Iscritto il: 27 gen 2013, 01:32
Nome: Andrea
Cognome: Bosi
Residenza(Prov): Ferrara (FE)
Località: Ferrara
Contatta:

Re: Microscopia in luce polarizzata

Messaggio da Enotria »

(Continua)


Questo è un Forum dedicato principalmente al Regno Vegetale, vediamo allora come la microscopia in luce polarizzata ci può servire nello studio delle piante.

Per prima cosa, moltissimi vegetali attraverso la fotosintesi creano i loro zuccheri e, in certe condizioni, lo trasformano in amido per conservarlo negli organi di riserva per i tempi di magra.
Ma l'amido è perfettamente visibile in luce polarizzata, il suo comportamento è talmente caratteristico da essere immediatamente riconoscibile: manifesta fortemente il fenomeno del pleocroismo, cioè cambia di colore a seconda della direzione del fascio luminoso, per cui ogni particella di amido la si vede come la croce di Malta, con colori blu-rossi opposti due a due.

Immagine

Nella foto la sezione trasversa di un ago di pino in luce parzialmente polarizzata, dove si nota all'interno di alcune cellule la formazione di amido di riserva.

Altrettanto noto è che molti vegetali formano piccolissimi cristalli che possono avere funzioni di irrobustimento della membrana, oppure vengono depositati in formazioni che assumono forma di rosette o di rafidi, sottili aghi cristallini.

Immagine
Giacinto d'acqua, con fasci frammisti a cristalli, per cui diventano ben evidenti sotto la luce polarizzata.

Immagine
Una collana di rosette cristalline sul bordo di una radice di Opuntia.

Immagine
Formazione di Rafidi in cellule di Impatiens: anche qui si nota il fenomeno del pleocroismo.


Ma a parte la visualizzazione delle strutture cristalline, la polarizzazione trova un'altra funzione molto utile, quanto poco conosciuta.

Il colore che si origina con la polarizzazione, cambia a seconda dello spessore che la luce attraversa: se attraversa la sottile superficie della parete cellulare avrà quindi un colore, ben diverso di dove la luce deve attraversare il bordo cellulare, molto più alto e più spesso.
Il risultato è che la forma delle cellule viene esaltata nel loro volume, anche se ciò avviene con falsi colori, assurdi e senza alcun riferimento alla figura reale.
Ma, basta allora variare la quantità di polarizzazione ed, utilizzando delle opportune lamine di ritardo, si può ritornare ai colori originari, ma mantenendo l'effetto tridimensionale alle cellule.
Questa tecnica è anche chiamata polarizzazione interferenziale, e ricordo, è alla base di tecniche di visione molto elaborate e costose, come i microscopi interferenziali DIC (Differencial Interference Contrast).

Ad esempio, osservate con attenzione questa foto:
Foglia di Mais, polarizzazione interferenziale.
Foglia di Mais, polarizzazione interferenziale.
Mais_1.JPG (46.1 KiB) Visto 2657 volte
Se notate, le singole cellule non appaiono piatte e schiacciate, ma turgide e con uno spiccato effetto 3D.

Eppure, la tecnica per ottenere questo risultato è abbastanza semplice ed alla portata di chiunque: si crea la polarizzazione incrociando le lamine (il fondo diventa nero), si aggiunge una lamina di ritardo ad 1/4 d'onda (il fondo diventa giallo), infine si ruota assieme sia il polarizzatore, sia la lamina di ritardo e si nota che il fondo via via schiarisce fino a tornare bianco trasparente.
A quel punto, anche tutti i colori sono ritornati al loro stato originale, ma la foto mostra ancora le ombreggiature che ne fanno risaltare i punti di diverso spessore, fornendo una immagine più realistica e non piatta delle singole cellule.


:bye:
Andrea

URL: http://spazioinwind.libero.it/andrea_bosi/index.htm

Ogni oggetto ha la sua storia,
. . . io non vendo oggetti,
. . . . . . io racconto storie. (Enotria)
Rispondi

Torna a “Gli strumenti del naturalista”