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 La luce: amore & odio
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escocat
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Inserito il - 04 marzo 2009 : 22:35:38 Mostra Profilo  Apri la Finestra di Tassonomia

Ciao a tutti sono Èscocat, esordisco dicendo che sono stufo di procedere per tentativi;
io voglio CAPIRE.
Voglio tradurre la luce in numeri per mettere da parte le mie insidiose false interpretazioni su quella che è una buona illuminazione e quella che invece è una cattiva illuminazione. Il principio è sempre quello: sono convinto che la luce è la principale responsabile delle immagini, gli obbiettivi e le camere le sono subordinati.
Siccome sono anche un inguaribile programmatore mi sono divertito a simulare il comportamento del mio condensatore in presenza del mio obbiettivo preferito (ma il programma gira con qualsiasi obbiettivo e qualsivoglia condensatore). In questo modo ho avuto subito un quadro più immediato e soprattutto "asettico" sul quale meditare. Era un piacere spostare col mouse il condensatore su e giù, aprire e chiudere l'iride e vedere in presa diretta che fine faceva il cono di luce che esce dal condensatore. E' superfluo dirvi che questo non è un trattato sull'illuminazione. E' una ricerca disperata di smussare i miei errori grossolani; infatti, la luce crea ma può anche distruggere.

La prima foto mostra le impostazioni con cui io normalmente lavoravo - condensatore tutto su e tutto chiuso (cioè minima iride: 1,5 mm).


Immagine:
La luce: amore & odio
65,25 KB

La prima cosa che salta agli occhi è il piccolo cono incidente che investe la lente frontale. Questo potrebbe generare una perdita di informazioni a causa di una ipotetica riduzione del N.A. e quindi della risoluzione? Di questo mi avete avvertito tante volte, forse avevate ragione. O forse no.

Se riflettiamo un attimo, la luce che genera l'immagine non è quella del cono incidente ma (vedi riquadro) il ventaglio dovuto alla diffusione. Infatti sappiamo che ogni punto investito da un fronte d'onda diviene il centro di infinite onde sferiche le quali si propagano in ogni direzione ecc. ecc. Detto e accettato questo, per la risoluzione non c'è problema: il cono di apertura è assicurato dal cono di diffusione. Addirittura si potrebbe dire che il cono incidente non solo non contribuisce al'immagine, ma la disturba. Si può dire questo? Non a caso grandi effetti si ottengono nel campo scuro, tecnica nella quale il cono incidente non penetra all'interno della lente frontale. Forse il cono incidente contribuisce costruttivamente solo alla luce di "fondo", creando il contesto all'interno del quale si immerge il soggetto?

Forse idealmente l'impostazione ottimale dovrebbe essere questa (foto 2)


Immagine:
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38,18 KB

o questa (foto 3)


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41,69 KB

o questa (foto 4)


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54,91 KB

ma non certo questa (foto 5)


Immagine:
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62,71 KB


in cui l'immagine della lampada è focalizzata sul soggetto creando un disturbo nocivo.

Le foto 2, 3 e 4 sembra conducano allo stesso risultato (il cono incidente copre esattamente il cono di apertura) ma non è così. Esse differiscono in una cosa: l'inclinazione della luce. Infatti le 2 e 3 mostrano una luce molto inclinata rispetto al vetrino (illuminazione obliqua?) mentre la 4 mostra una luce trasmessa quasi normale al vetrino (quando e perchè usarla?).
L'aspetto generale dell'immagine sarà diverso nei tre casi, ma soprattutto ci sarà un salto di resa tra i casi 2-3 e il caso 4, mentre mi sfugge la differenza di ordine fisico tra i casi 2 e 3. Sono troppe le cose che mi sfuggono.



+ lunga è la working distance, MEGLIO E'!

diatomea
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 08:16:12 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Complimenti per il lavoro...

direi che la situazione numero tre è la migliore, anche se manca un pochino di luce...


P.S.: Mi sono informato dal rivenditore dal quale sono andato a provare le varie fotocamere oggetto del post che ho inserito ieri in questa sezione il quale mi ha detto e dimostrato pulendo la mia Moticam che per togliere lo sporco dal sensore in modo efficace, basta usare una bomboletta ad aria compressa...

ciao

Davide

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Modificato da - diatomea in data 05 marzo 2009 08:20:28
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escocat
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 13:08:30 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Messaggio originario di escocat:

Se riflettiamo un attimo, la luce che genera l'immagine non è quella del cono incidente ma (vedi riquadro) il ventaglio dovuto alla diffusione. Infatti sappiamo che ogni punto investito da un fronte d'onda diviene il centro di infinite onde sferiche le quali si propagano in ogni direzione ecc. ecc.



Mmmmmmmm.... forse dovrei correggere questa mia affermazione. Quanto detto sulla diffusione dovrebbe valere nel caso di luce incidente "dall'alto". Nel caso della luce "dal basso" ciò che costruisce l'immagine è forse "la luce che non arriva", una sorta di "negativo" costruito dal cono di luce del condensatore, ed in questo senso un cono meno aperto dell'apertura di obbiettivo dovrebbe nuocere alla risoluzione. Mah... tutto questo è affascinante... proverò a calcolare la risoluzione a varie aperture di iride.

+ lunga è la working distance, MEGLIO E'!
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escocat
Utente Super


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Inserito il - 05 marzo 2009 : 16:11:27 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Ecco, vediamo come si comporta la curva di risoluzione in funzione dell'iride da "tutto chiuso" (minima apertura: 1,5 mm) alla massima apertura utile (8 mm). Condensatore "tutto su". La risoluzione teorica dell'obbiettivo è 0,67 micron.


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Purtroppo il protista ruotava nel frattempo e non ci sono riferimenti comuni a tutte le immagini. La risoluzione sembra mantenersi ovunque intorno al micron. Posso solo esprimere un giudizio qualitativo: aumenta il rilievo che non è virtuale in quanto aumenta l'inclinazione della luce.

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escocat
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 16:14:57 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Allora proviamo su qualcosa di più "statico":


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escocat
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 16:31:52 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Prime conclusioni: si, avevate ragione. Aumentando l'iride aumenta la risoluzione, ma fino ad un certo punto. Agli estremi si hanno gli effetti scenici di contrasto e colore (tutto chiuso) e rilievo (tutto aperto) ma abbattimento del dettaglio. Con l'aumento dell'iride si registra anche un aumento del colore dominante il quale diviene sempre più incorreggibile.

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Volvox
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 18:04:36 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Messaggio originario di escocat:
...Aumentando l'iride aumenta la risoluzione, ma ...


France', ecco, stai cominciando a piacermi: non ho capito nulla di quanto hai detto, ma l'approccio comincia ad essere quello giusto e anche qualcosa di più! Ottimo!

Volvox

"Omnia ab ovo".
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escocat
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 20:39:10 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Messaggio originario di Volvox:
France', ecco, stai cominciando a piacermi


Ohè, Vòlvox, non è che mi dévo preoccupàre?!



Messaggio originario di Volvox:
non ho capito nulla di quanto hai detto


E perchè io si?

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Volvox
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 22:42:10 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Messaggio originario di escocat:
Messaggio originario di Volvox:
non ho capito nulla di quanto hai detto


E perchè io si?


Beh, in fondo, in fondo, in fondo, anche tu avrai qualche pregio, in fondo ...!

Volvox

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escocat
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Inserito il - 05 marzo 2009 : 22:53:48 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Un giorno anch'io avrò 4 stelle e ALLORA..... tu ne avrai 5.


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escocat
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Inserito il - 09 marzo 2009 : 13:39:53 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Da quanto ho capito finora, anche grazie alle utilissime indicazioni di tanti amici in questa sede, amici che ringrazio sentitamente

Grazie Grazie Grazie

e che prego di voler continuare a darmi indicazioni

Prego Prego Prego

dunque 5 sono i punti nodali dell'illuminazione trasmessa standard (cioè non implicante tecniche particolari quali illuminazione obliqua, campo scuro ecc.), corrispondenti a 5 schemi caratterizzati da due variabili: la posizione in altezza del condensatore e l'apertura della sua iride. Essi sono:

- Due punti superiori (A e B) posizione del condensatore "tutto su", con A corrispondente alla minima apertura iride (1,5 mm nel mio caso) e B quella massima utile (cioè iride di apertura circa uguale al diametro delle lente frontale dell'obbiettivo che stiamo utilizzando).


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La luce: amore & odio
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Ma superiori a che cosa? Al piano di posizione in cui il condensatore focalizza esattamente sull'oggetto il vetro copri lampada (piano critico).

- Due punti inferiori (C e D) che sono i simmetrici di A e B rispetto al piano critico. C è il punto di minima iride, D quello di massima apertura utile.


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- Infine E, punto "di fondo" (condensatore "tutto giù") con iride alla minima apertura (aprendola di più, in questa situazione si avrebbe solo perdita di fotoni).


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La luce: amore & odio
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E' facile stabilire quando l'iride è "tutta chiusa" (basta chiudere la levetta). Meno facile invece è stabilire quando l'apertura dell'iride coincide con il diametro della lente frontale. In questo caso, partendo da iride tutta chiusa e aprendola lentamente, si noterà un graduale generale aumento della luce; quando questo aumento si arresterà vuol dire che siamo al punto di massima apertura utile. Si può anche procedere in direzione inversa, cioè da iride "tutta aperta". Man mano che si chiude l'intensità di illuminazione non dovrebbe diminuire da subito, ma ciò dovrebbe avvenire a partire da un certo punto: quello è il punto di massima apertura utile.

Altrettanto facile è stabilire quale sia la posizione esatta del piano critico: partendo da condensatore "tutto su" e abbassandolo molto lentamente si noterà, in una certa posizione, una grande quantità di macchie e disturbi vari che renderanno quasi inutilizzabile la visione del preparato. Ciò avviene perchè il fuoco del condensatore (e dunque l'immagine del piano lampada con tutte le sue macchie e imperfezioni) va a cadere esattamente sull'oggetto.


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La luce: amore & odio
15,17 KB


Analoghe prove effettuate con un obbiettivo planapo 40x/0,80 (diametro lente frontale circa 1,5 mm) non hanno evidenziato differenze di principio nei risultati.






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diatomea
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Inserito il - 09 marzo 2009 : 13:46:45 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Ciao,
COMPLIMENTI...ottima trattazione, chiara e intuitiva, grazie anche al supporto grafico...

Fra tutte la foto D è la migliore!

Ciao

Davide

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escocat
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Inserito il - 09 marzo 2009 : 13:59:24 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Ciao Dia. Io non credo che delle 5 foto effettuate nelle 5 posizioni nodali ce ne sia qualcuna migliore dell'altra. Sono diverse tra loro, mostrano lo stesso soggetto con aspetto (generale) diverso e dettagli diversi ma ogni soggetto andrebbe ripreso più volte per apprezzarlo totalmente. E ancora manca la luce polarizzata che è veramente affascinante e che sto studiando attualmente. A presto con i risultati.


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escocat
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Inserito il - 09 marzo 2009 : 20:19:58 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Continuiamo col nostro studio sui punti nodali, questa volta prendendo in esame una struttura semplice e con una forma geometrica ben precisa: per esempio una bolla di olio.

Insisto sul fatto che, non trattando in questo momento di tecniche particolari, il condensatore deve essere ben centrato. A questo ci può tornare utile proprio qualcosa che finora abbiamo considerasto nocivo: la posizione critica del condensatore. Posto un qualche bersaglio opaco (piccolo quanto basta perchè sia visualizzato interamente da un obbiettivo debole - 4x o 10x) al centro del piano lampada (il coperchio di vetro che copre l'uscita della lampada, per intenderci) è possibile agire sulle viti di collimazione del condensatore e posizionare il bersaglio proprio al centro del campo; il condensatore è così ben collimato.
Qui è possibile notare l'effetto di disallineamento del condensatore:



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Ecco l'esame dei punti superiori:


Immagine:
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54,61 KB


L'esame dei punti superiori mostra, con mia sorpresa, che esistono due posizioni di massima apertura utile del diaframma iride: quella (B) che corrisponde alla massima luce sul soggetto ma con distribuzione uniforme, e l'altra - ad iride ancora più aperta - in cui la luce sembra creare un gioco di luci ed ombre (B+). Mi domando: ma essedo il condensatore ben centrato, come è possibile questa asimmetria della luce? (AIUTO)

Anche l'esame dei punti inferiori mostra lo stesso effetto:


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61,9 KB

Ecco qui un esame incrociato a parità di apertura iride:


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45,64 KB


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35,53 KB


Immagine:
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(segue)









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Inserito il - 12 marzo 2009 : 09:51:03 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Tra i punti nodali C ed E ne esiste uno particolare la cui posizione in altezza varia a seconda dell'obbiettivo utilizzato, e si distingue per il fatto che ad iride "tutta chiusa" fornisce la massima luminosità; al di sopra ed al di sotto di esso l'intensità luminosa del campo osservato subisce un decremento. Indicherò questo punto come "punto X", ne parlo adesso per la sua peculiarità e credo che potrà tornare utile in qualche occasione.


Immagine:
La luce: amore & odio
14,63 KB

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escocat
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Inserito il - 12 marzo 2009 : 09:59:40 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
A proposito delle coppie di punti nodali A/B, C/D e C+/D+ mi sono accorto di una caratteristica: la maggiore nitidezza di A su C (ad iride tutta chiusa prevale il condensatore tutto su) ma, al contrario, di D su B e di D+ su B+ (aprendo l'iride prevale il condensatore al di sotto del piano critico). Chissà perchè?

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escocat
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Inserito il - 12 marzo 2009 : 17:28:42 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Affrontiamo adesso un piccolo studio sul punto X, confrontandolo con i suoi punti nodali "cugini" A, C ed E aventi, anch'essi, iride tutta chusa (però ricordo che questo vuol dire la minima apertura consentita dal dispositivo: 1,5 mm nel mio strumento).
Da notare che la posizione del punto X, in altezza, varia a seconda della potenza dell'obbiettivo utilizzato; è maggiore (più vicina al vetrino) negli obiettivi forti.
Ho scelto, ancora una volta per comodità, una semplice struttura geometrica "non vivente": un piccolissimo cristallo (piramide) di sale.


Immagine:
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133,6 KB





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Volvox
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Inserito il - 12 marzo 2009 : 18:56:32 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Messaggio originario di escocat:
...l'altra - ad iride ancora più aperta - in cui la luce sembra creare un gioco di luci ed ombre (B+). Mi domando: ma essedo il condensatore ben centrato, come è possibile questa asimmetria della luce?...


Premesso che di tutta la tua dotta trattazione non ho capito un ...flauto, in merito al "gioco di luci e ombre" suppongo possa aver influenza la centratura del diaframma di campo. Nel "nostro" modello di microscopio, questo diaframma è tenuto in sede da tre vitine che consentono, se svitate, un notevole gioco dell'attrezzo: l'esperimento si può fare senza rischi, perché le lamelle del diaframma non possono uscire dal loro telaio. Suppongo che, qualora il diaframma di campo non fosse in asse con l'obiettivo, il fascio luminoso che ne deriverebbe, ancorché visualmente centrabile mercé i comandi per l'allineamento del condensatore, non sarebbe, comunque, perfettamente verticale, ma peccherebbe di una sia pur lieve obliquità, tale da indurre l'effetto da te rilevato.

C'ho còrto o me so' sbajato?

Volvox

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Inserito il - 12 marzo 2009 : 20:57:39 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Messaggio originario di Volvox:

Premesso che di tutta la tua dotta trattazione non ho capito un ...flauto


aredàglie!

Dài Volvox non dire così. Non ci credo.

Messaggio originario di Volvox:
... ancorché visualmente centrabile mercé i comandi per l'allineamento del condensatore, non sarebbe, comunque, perfettamente verticale, ma peccherebbe di una sia pur lieve obliquità, tale da indurre l'effetto da te rilevato.


mmmm ... mumble mumble ... PERO'!!

Sottile e perspicace. Bravo! Non me l'asp. ...
... tanto da te me lo aspettavo.




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escocat
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Inserito il - 14 marzo 2009 : 18:55:58 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Apriamo una breve parentesi (ma molto importante) in questa discussione. Se finora Volvox non ha capito 1 flauto,leggendo queste righe credo proprio che crollerà definitivamente sui suoi menischi instabili.
Oltre al governo della luce che investe il preparato, conta molto anche il modo in cui la nostra camera reagisce ad un certo tipo di luce. Io non conosco tutte le camere digitali in commercio (a dire la verità conosco solo la mia) ma quella che possiedo, pur con ben 3 megapixel ed un formato di 2024x1536, costa 4 soldi ma consente una ben organizzata manovrabilità dei settaggi. Quindi ciò che dirò mi aspetto possa interessare tutti gli amici armati di qualsiasi camera assistita da software e computer. Non so cosa dire, invece, ai possessori di reflex o quant'altro non si riconosca nella mia telecamera "DCM 300 3,0 megapixel pixel usb 2.0".
Il settaggio dei parametri è fondamentale perchè da questo dipende la resa finale dell'immagine, ed ugualmente importante è individuare il setting corretto non solo in funzione del particolare obbiettivo utilizzato (marca e ingrandimenti) ma anche, per uno stesso obbiettivo, in funzione delle particolari condizioni di luce a cui esso è sottoposto (quei famosi punti nodali A, C ecc.). Per fortuna, non tutti i parametri devono essere manovrati e gran parte di questi possono essere mantenuti costanti; rimangono così pochi parametri variabili sui quali impazzire.
Questo è il quadro comandi della mia camera:


Immagine:
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32,01 KB

Ecco un esempio di settaggi relativi ai miei tre Nikon ELWD ciascuno in tre condizioni diverse di illuminazione:


Immagine:
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50,96 KB

Questi sono tutti memorizzati in una List accessibile tramite una funzione implementata nel software della camera. Ciò mi permette non solo di adattare immediatamente alle varie condizioni di lavoro il settaggio adeguato ma anche di evitare una grande perdita di tempo e fatica nel variare in continuazione le impostazioni dei parametri ogni volta che cambio obbiettivo o condizioni di luce.

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escocat
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Inserito il - 16 marzo 2009 : 01:35:25 Mostra Profilo Apri la Finestra di Tassonomia
Il condensatore del mio microscopio è decentrabile. Allora perchè non scentrarlo? In fondo distruggere è più facile che aggiustare, e se occorre qualche attenzione nel centrare bene il condensatore, non ci vuole niente a scollimarlo. Chissà che non salti fuori qualcosa di nuovo ed interessante.

Ho fatto alcune prove, come al solito, utilizzando l'obbiettivo Nikon 50x ELWD nelle tre impostazioni ormai note A,D e X. Nelle immagini che seguono, CENTRATO ha significato ovvio, DECENTRATO indica un decentramento minimo ma consistente, DECENTR. INTERNO vuol dire scentrare quanto basta affinchè il soggetto si trovi "appena dentro" il cerchio di campo illuminato, mentre nel DECENTR. ESTERNO il soggetto deve trovarsi "appena fuori" detto cerchio.
Questi disegni mi aiuteranno a spiegare cosa intendo per decentramento minimo, interno ed esterno:

Immagine:
La luce: amore & odio
48,14 KB

In posizione A (ricordo: condensatore top, iride minima) il decentramento esterno non funziona, in quanto non vi è luce sufficiente e non posso nemmeno aumentare l'esposizione della camera perchè sono già ad un alto livello di exp.

Immagine:
La luce: amore & odio
184,93 KB


In posizione D (ricordo: condensatore sotto-critico, iride al massimo utile) c'è luce sufficiente per attuare il decentramento esterno.

Immagine:
La luce: amore & odio
117,9 KB


Ecco infine i risultati nella posizione X (condensatore nella posizione di massima luce con iride al minimo).
La posizione del punto X dipende, questa volta, dal tipo di decentramento, ma per noi esso è sempre definito come il punto di massima luce ad iride minima quando il condensatore è perfettamente centrato, ed in tal modo dobbiamo sempre individuarlo. Quindi non cerchiamo mai il punto X a condensatore decentrato.


Immagine:
La luce: amore & odio
151,7 KB


Gli unici vantaggi (lievi) mi sembra che si notino nel decentramento interno in A e nel decentramento minimo in D.

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