ADATTAMENTO DELL’OCCHIO POTERE DI ADATTAMENTO L’adattamento alla distanza è molto più impegnativo e faticoso per oggetti vicini che per quelli lontani. L’età (in particolare dopo i 40 anni) accentua significativamente questa difficoltà. PUNTO PROSSIMO: PROSSIMO punto alla minima distanza che con il massimo sforzo (solo per pochi secondi) è possibile osservare un oggetto (in giovane età ~10-12 cm). PUNTO REMOTO: REMOTO punto lontano a cui un oggetto è ancora distinguibile con certezza. DISTANZA DELLA VISIONE DISTINTA: DISTINTA è la distanza δ alla quale si osserva un oggetto con il minimo sforzo (distanza occhio/giornale, mediamente ~25 cm). 17 mm 6 mm 17 mm fovea F C retina punto cieco cristallino CRISTALLINO: CORNEA: U. VITREO: n=1,429 n=1,346 n=1,346 2 INGRANDIMENTO DEL MICROSCOPIO SEMPLICE Nel microscopio semplice, l’ingrandimento lineare e quello angolare sono uguali: d Il = Iα = ------D Purtroppo questi ingrandimenti non sono tipici di un certo microscopio perché dipendono dalla posizione dell’oggetto rispetto alla lente. Si definisce allora un ulteriore ingrandimento convenzionale, convenzionale detto normale, normale che sia tipico dello strumento e non dipenda più dalla posizione dell’oggetto. L’ingrandimento normale viene calcolato pensando l’occhio esattamente sul fuoco F2 della lente (a = f ; d = δ – a). δ In = ------f 3 IL MICROSCOPIO COMPOSTO È costituito da due lenti convergenti (in realtà da due sistemi di lenti) entrambe a piccola distanza focale. focale La prima è detta obiettivo mentre la seconda oculare: oculare le due lenti sono montate su due tubicini coassiali a cui possono essere impressi dei piccoli scorrimenti, variando la loro distanza ∆. L’oggetto osservato deve essere dalla parte dell’obiettivo a una distanza D sempre fissa e compresa tra f e 2f. L’obiettivo crea un’immagine ingrandita e rovesciata dell’oggetto (in posizione fissa) che si viene a formare tra l’oculare e il suo fuoco F1. In questa posizione il costruttore colloca un reticolo (vetrino con incisioni per la lettura al cerchio graduato) anche detto micrometro. micrometro micrometro a stima micrometro a scala La distanza ∆ tra oculare e obiettivo viene variata di piccole quantità (adattamento alla vista) vista per portare l’immagine ingrandita (per la seconda volta) dall’oculare alla distanza δ della visione distinta (250 mm). indice di lettura 4 INGRANDIMENTO DEL MICROSCOPIO COMPOSTO Nel microscopio composto viene considerato l’ingrandimento lineare. Esso è il rapporto tra una dimensione dell’immagine finale e la corrispondente dell’oggetto: A”B” A’B’ A”B” Il = ------- = -------- · -------AB AB A’B’ Osservando che il primo rapporto è l’ingrandimento lineare dell’ obiettivo (Iob), mentre il secondo rapporto è l’ingrandimento lineare dell’ oculare (Ioc), risulta: In = Iob · Ioc 5 CANNOCCHIALE TOPOGRAFICO Il cannocchiale usato in topografia ha le seguenti due funzioni: costituire il dispositivo di collimazione dei goniometri (e dei livelli); far vedere oggetti lontani (a diverse distanze) come fossero ravvicinati, dunque percepiti come ingranditi (invece il microscopio composto ha la funzione di ingrandire piccoli oggetti, vicini e in posizione fissa). 6 CANNOCCHIALE TOPOGRAFICO funzionamento ottico L’immagine A’B’ dell’oggetto AB (che si trova a una grande distanza D) fornita dall’obiettivo è rimpicciolita e rovesciata; essa, poi, si deve formare sul piano del reticolo (tra l’oculare e il suo fuoco). Questa necessità è imposta dall’operatore a ogni collimazione (adattamento alla distanza). L’oculare (che funziona come un microscopio semplice) si occupa poi della formazione di una seconda immagine A”B” ingrandita e diritta (dunque rovesciata rispetto all’oggetto). 7 CANNOCCHIALE TOPOGRAFICO ingrandimento angolare attuale Nel cannocchiale l’ingrandimento angolare Iα viene definito come il rapporto tra l’angolo α1 (in rad), sotto cui si osserva l’immagine, e l’angolo α, sotto cui si osserverebbe l’oggetto senza la presenza del cannocchiale Considerando il grande valore della distanza D rispetto a d, dopo alcuni passaggi algebrici si ottiene: α1 Iα = ----α d Iα = ----D’ 8 IL CANNOCCHIALE COME APPARATO COLLIMATORE Collimare un generico punto A significa puntare il cannocchiale sullo stesso punto, in modo che questo si trovi sulla linea di mira del cannocchiale. Poiché l'asse di collimazione è reso visibile dal reticolo, reticolo è necessario che l'immagine dell’oggetto (in questo caso del punto A) si formi nello stesso piano del reticolo, reticolo proprio in coincidenza dell'incrocio dei due tratti che formano il reticolo stesso. A LE FASI DELLA COLLIMAZIONE La collimazione di un punto con il cannocchiale topografico (immaginando di avere già effettuato l’adattamento alla vista dei fili del reticolo) avviene con le seguenti tre fasi: 1) portare il punto da collimare nel campo del cannocchiale con il mirino cercatore: l’oggetto a cui appartiene il punto apparirà sfuocato, o non apparirà affatto; 2) eseguire l’adattamento alla distanza (messa a fuoco) agendo sulla apposita ghiera o tamburo per osservare nitidamente l’oggetto; 3) centramento esatto del punto con le viti dei piccoli movimenti (di alidada e cannocchiale) di cui è provvisto il goniometro. IL PARALLASSE L’immagine dell’obiettivo si deve sempre creare esattamente sul piano del reticolo, reticolo per fondersi con la croce di fili. Tuttavia un cattivo adattamento alla distanza può generare un’immagine che si genera prima o dopo il reticolo. Tale temibile situazione (favorita anche da un cattivo adattamento alla vista dell’oculare) prende il nome di parallasse. parallasse cattivo adattamento alla vista e cattivo adattamento alla distanza: parallasse corretto adattamento alla vista e cattivo adattamento alla distanza: parallasse 11 IL CANNOCCHIALE DI WILD a lunghezza costante Le manovre di adattamento alla distanza nel cannocchiale astronomico (scorrimenti coassiali dei tubi) provocavano usure che rendevano rapidamente il cannocchiale a lunghezza variabile impreciso e soggetto a frequenti manutenzioni. Per eliminare questi inconvenienti, il Wild concepì un cannocchiale in cui sia il reticolo che l’obiettivo sono collocati su un unico tubo (senza parti in scorrimento), quindi a lunghezza costante. costante L’adattamento alla distanza viene demandato a una lente divergente collocata internamente tra obiettivo e reticolo e mossa esternamente da una vite o da una ghiera. 12 IL CANNOCCHIALE DI WILD a lunghezza costante ∆ Questa lente, di fatto, forma un sistema ottico con l’obiettivo. La risultante di questo sistema di lenti è variabile perché può essere variata la distanza tra le lenti, e ciò permette di far cadere l’immagine che esso fornisce sul piano del reticolo, reticolo realizzando l’adattamento alla distanza. distanza La distanza ∆ tra obiettivo e lente di focamento varia tra un valore minimo ∆min per grandi distanze e un valore massimo ∆max per piccole distanze (2-3 m). 13 IL CANNOCCHIALE DI WILD a lunghezza costante Il sistema ottico obiettivo-lente di focamento funziona come il cristallino dell’occhio umano, che deformandosi determina variazioni nella distanza focale e permette la formazione delle immagini sempre sulla retina. Occorre osservare che la variazione della distanza focale dell’obiettivo f1 porta come conseguenza variazioni nell’ingrandimento I = f1/f2; esse, però, nella pratica, sono di entità del tutto trascurabile. 14 IL CANNOCCHIALE DI WILD a lunghezza costante Il cannocchiale di Wild è sostanzialmente usato ancora oggi sui moderni teodoliti (anche di tipo elettronico) come dispositivo collimatore. collimatore Esso, oltre a eliminare gli inconvenienti di usura e manutenzione del cannocchiale a lunghezza variabile, variabile costituisce un dispositivo più piccolo e compatto, più leggero, meno costoso e al quale può essere impressa una rotazione completa (capovolgibile). 15 IL CANNOCCHIALE A IMMAGINE DIRITTA I cannocchiali forniscono un’immagine rovesciata dell’oggetto. Ciò non costituisce un grosso problema, sia per la funzione che assolve, sia per il piccolo campo visivo che permette la visibilità di piccole porzioni dell’oggetto (non deve fornire viste panoramiche). Tuttavia esistono cannocchiali che con l’impiego di un piccolo prisma, prisma anteposto al reticolo e all’oculare, capovolgono i raggi luminosi fornendo un’immagine diritta dell’oggetto osservato. 16