Micrometria
Scale di Vernier
Quasi tutti i tavoli portaoggetti dei microscopi sono dotati di scale graduate sugli assi orizzontali e verticali, che
indicano la posizione del campione. Inoltre, se il tavolo portaoggetti può ruotare, può essere sistemato un goniometro
per misure angolari, purché nell'oculare venga sistemato un reticolo con due assi ortogonali per la posizione di zero.
Sono queste le cosiddette scale di Vernier, che possono essere usate sia per la determinazione della posizione di un
certo oggetto sul vetrino che per misure grossolane di oggetti sufficientemente grandi. La maggioranza delle scale
lineari di Vernier hanno una sensibilità di 0.1 mm. Con una seconda scala del cursore, è possibile facilmente arrivare a
0.05 mm come nel calibro ventesimale. Se però il traslatore è realizzato con dei calibri Palmer, la sensibilità può essere
spinta a 0.01 mm. I goniometri hanno generalmente la sensibilità di un decimo di grado. Una tipica misura di lunghezza
d di un certo oggetto microscopico viene effettuata in questo modo:
1. Posizionare un estremo dell'oggetto in corrispondenza di un marcatore sull'oculare oppure, in mancanza di segni di
riferimento nell'oculare, all'estremità del campo visibile.
2. Segnare il valore x letto sulla scala orizzontale di Vernier.
3. Spostare ora l'oggetto fino a far coincidere la sua estremità opposta con il riferimento nell'oculare; segnare il nuovo
valore della posizione x'.
4. Conoscendo la taratura della scala T in mm/divisione (per esempio, se ogni divisione corrisponde ad uno
spostamento di un decimo di mm, allora T=0.1 mm/div. ), si può calcolare la lunghezza come:
d = |x-x'|T
Vale la pena di osservare che il valore di d, ottenuto con una singola misura, è affetto da un grosso errore. L'errore
relativo sulla misura di d è infatti chiaramente:
∆d/d=2T/d
Supponiamo per esempio di avere una scala con calibri Palmer al centesimo di millimetro; se misuriamo la lunghezza di
1 mm, il risultato sarà 1000±20 µm con un errore relativo del 2%. Se però l'oggetto è di 40 µm, la misura è di 40±20
µm, con un errore relativo del 50%. Pertanto le scale di Vernier danno errori ragionevoli soltanto per misure di oggetti
relativamente grandi.
Oculari micrometrici
Gli oculari micrometrici permettono misure molto più rapide ed accurate. Un dischetto di vetro con una scala incisa
costituisce l'elemento fondamentale dell'oculare micrometrico. Il dischetto può essere inserito alla base dell'oculare e
messo a fuoco con la lente frontale. Mettendo a fuoco il preparato, saranno contemporaneamente visti (a fuoco)
l'oggetto da misurare e la scala: dalla loro sovrapposizione è possibile leggere la misura. La sensibilità del metodo è
limitata dalla lavorazione del reticolo. Generalmente la spaziatura tra le tacche è di 10 µm; è possibile in ogni caso
trovare in commercio scale micrometriche con divisioni spaziate di solo 1 µm. La spaziatura reale tra le tacche del
reticolo non deve comunque essere considerata dall'operatore che effettua la misura. La dimensione dell'oggetto
dipenderà ovviamente dall'ingrandimento dello stesso cioè, fissato l'oculare, dall'obiettivo. Per ogni obiettivo sarà
possibile tarare direttamente l'oculare micrometrico utilizzando un vetrino graduato, detto micrometro oggetto. Viene
così a determinarsi il cosiddetto valore micrometrico dell'obiettivo, cioè la dimensione reale degli oggetti osservati
nell'oculare. Consideriamo per esempio la taratura riportata in figura:
al centro del campo visivo vi è la scala micrometrica montata nell'oculare, con 100 tacche equispaziate. Spostato sulla
destra vi è invece la scala graduata del micrometro oggetto, un apposito vetrino graduato che è stato posto sul tavolo
portacampioni. Il micrometro oggetto ha una dimensione reale di 2 mm e 200 divisioni; i numeri riportati sulla scala
indicano le distanze in millimetri. Muovendo il vetrino campione e ruotando l'oculare, si deve far coincidere la linea di
zero del micrometro oggetto con quello dell'oculare. A questo punto, si legge la lunghezza della scala micrometrica: nel
caso in figura, essa è di 1.220 mm. Pertanto, ogni divisione dell'oculare micrometrico, con questo particolare obiettivo,
sarà 12.20 µm. Questo è il valore micrometrico dell'obiettivo. Questa operazione va ripetuta per ogni obiettivo. A
questo punto si elimina il micrometro oggetto e si osserva il campione. Se la sua dimensione all'oculare micrometrico è,
per esempio, 3.1, cioè 31 tacche, la sua dimensione reale sarà 31*12.20 µm=378.2 µm. L'errore relativo sulle misure di
oggetti piccoli viene notevolmente ridotto: l'errore assoluto è infatti circa la metà di una divisione, che osservata con un
ingrandimento forte può arrivare a circa 0.5 µm. Per arrivare a misure così accurate delle dimensioni (il limite inferiore
ovviamente è dettato dal potere risolutivo del microscopio) è conveniente usare l'oculare micrometrico filare
osservabile nella figura seguente.
Esso è un particolare oculare dotato di un calibro Palmer incorporato che consente lo spostamento di una sottilissima
linea verticale nel campo. Dalle letture della posizione della linea di riferimento in due punti si ricava la lunghezza di un
dato oggetto. La taratura del micrometro filare viene sempre effettuata con un micrometro oggetto.
