Dobierz powi´kszenie odpowiednie dla swoich potrzeb

Szkło powi´kszajàce, zwane równie˝ lupà, to soczewka lub układ soczewek umo˝liwiajàcy utworzenie powi´kszonego, po- zornego obrazu przedmiotu. Po umieszczeniu szkła powi´kszajàcego pomi´dzy przedmiotem a okiem, obserwator – patrzàc na powi´kszony obraz przedmiotu – mo˝e obserwowaç jego drobne szczegóły. Szkła powi´kszajàce, zale˝nie od przeznaczenia sà produkowane z ró˝nym tzw. „powi´kszeniem” (ang. magnifying power, MP). Jeden i ten sam przedmiot mo˝na obserwowaç w wi´kszej skali, u˝ywajàc szkła powi´kszajàcego o wy˝szej wartoÊci MP. Szkła powi´kszajàce z wy˝szà wartoÊcià powi´kszenia majà jednak wady polegajàce na mniejszym polu obrazu oraz mniejszej odległoÊci roboczej (np. pomi´dzy obserwowanym przedmiotem a lupà); to ostatnie czyni je mniej u˝ytecznymi. Szkła powi´kszajàce o powi´kszeniu od 2x do 3x to z reguły proste i tanie soczewki wypukłe; szkła o wy˝szej wartoÊci powi´kszenia sà zło˝one z 2 do 5 wypukłych lub wkl´słych soczewek wykonanych z ró˝nych rodzajów szkła optycznego i majà dopasowanà, zło˝onà konstrukcj´ optycznà słu˝àcà korekcji odchyłek, przez co sà dro˝sze.

Do czytania dokumentów pisanych drobnym pismem nadajà si´ lupy o powi´kszeniu od 2x do 3x, które dzi´ki temu zapewniajà szersze pole obrazu. Szkła powi´kszajàce o powi´kszeniu od 5x do 7x nadajà si´ przede wszystkim do codziennego u˝ytku. Do obserwacji bardzo drobnych szczegółów zaleca si´ powi´kszenie od 10x do 15x. JeÊli jednak spróbujesz czytaç gazet´ za pomocà szkła powi´kszajàcego o powi´kszeniu równym 10x, to ze wzgl´du na wàskie pole obrazu konieczne oka˝e si´ przesuwanie lupy z jednej litery na drugà, co mo˝e prowadziç do problemów ze zrozumieniem całoÊci zdania. Dlatego nale˝y do tego celu wybraç lup´ ze współczynnikiem powi´kszenia odpowiednim do własnych potrzeb, majàc przy tym ÊwiadomoÊç, ˝e dro˝sze szkła powi´kszajàce o wy˝szym współczynniku powi´kszenia w ˝adnym wypadku nie majà uniwersalnego zastosowania. Jest to pierwszy zasadniczy aspekt przy doborze szkieł powi´kszajàcych.

Obserwacja przy powi´kszeniu równym 20x lub wi´cej odbywa si´ z reguły przy u˝yciu mikroskopu zespolonego, składajàcego si´ z obiektywu i okularu, umieszczonych w okreÊlonej odległoÊci od siebie. Obiektyw prezentuje powi´kszony i odwrócony obraz rzeczywisty obserwowanego przedmiotu, zaÊ okular, b´dàcy szczególnym rodzajem szkła powi´kszajàcego, jeszcze bardziej powi´ksza obraz rzeczywisty. Z tego powodu mikroskop zespolony mo˝na porównaç do dwustopniowego wzmacniacza, natomiast w przypadku szkła powi´kszajàcego wzmocnienie jest tylko jednostopniowe. Dzi´ki temu mikroskop zespolony mo˝e pracowaç z bardzo wysokim powi´kszeniem, wynoszàcym np. 100x, a nawet 1000x. W przypadku zastoso- wania mikroskopu z powi´kszeniem wynoszàcym jedynie 20x do 30x, oferowane jest szersze pole obrazu i dłu˝szy odst´p roboczy, ni˝ w przypadku szkła powi´kszajàcego o tym samym powi´kszeniu.

Mikroskop zespolony ma jednak wady: zajmuje du˝o miejsca i jest kosztowny, badany przedmiot musi byç poło˝ony na stoliku mikroskopu, zaÊ obserwowany, powi´kszony obraz jest odwrócony stronami. Tutaj wyraênie widaç zalety szkła powi´kszajàcego 20x do 30x, gdy˝ umo˝liwia ono obserwowanie prostego (czyli nieodwróconego) obrazu ka˝dej cz´Êci wi´kszego przedmiotu, którego nie da si´ poło˝yç na stoliku mikroskopu. Lupy takie sà nieodzowne na przykład w procesach fotomechanicznych.

Szkła powi´kszajàce o du˝ym powi´kszeniu wymagajà jednak bardzo krótkiej odległoÊci roboczej, a do tego oÊ optycz- na oka obserwatora musi prawidłowo pokrywaç si´ z lupà. WłaÊciwoÊç ta wymaga od u˝ytkownika mikroskopu pewnego doÊwiadczenia, a nieprawidłowe korzystanie z takich szkieł powi´kszajàcych prowadzi do tego, ˝e u˝ytkownik nie wykorzy- stuje pełni ich mo˝liwoÊci. Nale˝y raz jeszcze podkreÊliç, ˝e powi´kszenie szkła powi´kszajàcego nale˝y dobieraç z du˝à starannoÊcià oraz to, ˝e obecnie dost´pne sà wartoÊci powi´kszeƒ od 2x do 30x.

Powi´kszenie zmienia si´ wraz z warunkami zastosowania

Do tej pory termin „powi´kszenie” był u˝ywany bez dokładnego wyjaÊnienia. Nie oznacza on tego samego, co „powi´kszenie projekcyjne” obrazu, b´dàce właÊciwoÊcià fizycznà, definiowane jako stosunek wymiarów poprzecznych niedu˝ego przed- miotu (przedstawianego przez układ optyczny, w którego skład wchodzi lupa) do rzeczywistych wymiarów samego przed- miotu. Powi´kszenie dotyczy współpracy szkła powi´kszajàcego (lub mikroskopu zespolonego) z okiem obserwatora. Jest on definiowany jako stosunek kàta widzenia powi´kszonego obrazu pozornego niewielkiego przedmiotu do kàta widzenia tego samego przedmiotu, który wyst´puje przy obserwacji gołym okiem z odległoÊci ok. 250 mm. Odpowiada to mniej wi´cej proporcjom długoÊci obrazu tworzonego w danym przypadku przez siatkówk´ oka. JeÊli zatem powi´kszenie lupy wynosi 7x, wówczas boczna długoÊç obserwowanego przezeƒ obrazu jest 7-krotnie wi´ksza ni˝ w przypadku tego samego przedmiotu obserwowanego gołym okiem z odległoÊci 250 mm. Obszar widzenia jest zatem w tym wypadku powi´kszony o 72, czyli 49-krotnie. Powi´kszenie lupy nie jest wartoÊcià niezmiennà, lecz zawsze zmienia si´ w okreÊlonym zakresie, przy czym zmiany mogà nast´powaç zarówno ze wzgl´du na odległoÊç pomi´dzy szkłem powi´kszajàcym a okiem, jak i odległoÊç roboczà. Z tego powodu wartoÊç t´ mo˝na zdefiniowaç dopiero wtedy, gdy zostanà okreÊlone warunki u˝ytkowania.

Powi´kszenie lupy wygrawerowane na jej oprawce lub podane w katalogu, to tak zwane „powi´kszenie normalne”, czyli uzyskiwane w warunkach, gdy obserwowany przedmiot znajduje si´ w „płaszczyênie ogniskowej w obszarze przedmiotowym” lupy. W takim przypadku promienie Êwiatła, emitowane z ka˝dego z punktów przedmiotu, stajà si´ po przejÊciu przez szkło powi´kszajàce równoległe do siebie. Jest to przedstawione na rys. 1. Z tego powodu obraz pozorny przedmiotu powstaje w nieskoƒczonej odległoÊci od oka i jest nieskoÊczenie du˝y. Z tego powodu wartoÊç „powi´kszenia projekcyjnego” obrazu jest nieskoƒczona, tym niemniej powi´kszenie w tym przypadku, czyli powi´kszenie normalne lupy, przybiera okreÊlonà wartoÊç, którà mo˝na dokładnie wyliczyç za pomocà nast´pujàcego wzoru: Wzór ten jest niezale˝ny od odległoÊci pomi´dzy szkłem powi´kszajàcym i okiem. Z powy˝szego wzoru mo˝na łatwo

powi´kszenie normalne =250 (mm)/ogniskowa lupy( w mm)

wywnioskowaç, że lupa o ogniskowej 25 mm ma powi´kszenie normalne równe 10x, zaÊ lupa o ogniskowej 50 mm ma powi´kszenie normalne równe 5x. Ponadto mo˝na wywnioskowaç, ˝e powi´kszenie normalne „słabej” lupy o ogniskowej 250 mm wynosi 1,0x, co oznacza, ˝e u˝ycie takiej lupy nie daje du˝ych korzyÊci. Co wi´cej, jeszcze słabsza lupa o ogniskowej 300 mm ma powi´kszenie normalne wynoszàce 0,83x, co oznacza, ˝e wielkoÊç oglàdanego obrazu pozornego jest mniejsza, ni˝ wielkoÊç przedmiotu oglàdanego gołym okiem z odległoÊci 250 mm! Co si´ tyczy „powi´kszenia normalnego”, wyniki te sà całkowicie prawidłowe. Opisane powy˝ej „normalne warunki u˝ytkowania” nie sà jednak absolutnie zalecane do korzystania ze zwykłych szkieł powi´kszajàcych. Najskuteczniejszà metodà jest maksymalne zbli˝enie oka do lupy i dopasowanie odległoÊci pomi´dzy przedmiotem a lupà tak, by obraz pozorny powstał w odległoÊci 250 mm od oka, zgodnie z rys. 2. Gdy oko zetknie si´ z lupà, bàdê te˝ mówiàc dokładniej, gdy „pozorny punkt w´złowy w przestrzeni przedmiotowej” oka pokryje si´ z „pozornym punktem w´złowym w przestrzeni obrazowej” lupy, wówczas obraz pozorny powstanie w opisanym powy˝ej poło˝eniu, zaÊ powi´kszenie przyjmie wartoÊç maksymalnà Powi´kszenie (maks), obliczanà z nast´pujàcego wzoru:

Powi´kszeniemax = 1 + Powi´kszenie normalne

Dokładne odtworzenie tych warunków z reguły nie jest mo˝liwe, jednak im oko jest bli˝ej lupy, tym bardziej wartoÊç powi´kszenia zbli˝a si´ do wyznaczonej z powy˝szego wzoru. Stàd powi´kszenie lupy 300 mm wynosi około (1 + 0,83), czyli 1,83x, zaÊ lupy 250 mm około (1 + 1,0), czyli 2x. Oznacza to, ˝e powi´kszenie lupy jest zawsze wi´ksze ni˝ 1x, niezale˝nie od tego, jak jest słaba, o ile tylko jest stosowana w powy˝szych warunkach. W przypadku korzystania ze Êrednio silnej lupy, której powi´kszenie normalne wynosi 5x lub 7x, w powy˝szych warunkach mo˝na uzyskaç wartoÊç powi´kszenia si´gajàcà 6x lub 8x. Aby stworzyç takie warunki, nale˝y przytrzymaç lup´ jednà r´kà jak najbli˝ej oka, równoczeÊnie dopasowujàc poło˝enie obserwowanego przedmiotu drugà r´kà tak, by powi´kszony obraz pozorny stał si´ ostro widoczny. Jest to drugi zasadniczy aspekt przy doborze szkieł powi´kszajàcych.

Specjalne szkła powi´kszajàce do specjalnych celów 

Do specjalnych celów zostały stworzone ró˝ne rodzaje specjalnych szkieł powi´kszajàcych, posiadajàcych te same powi´kszenia normalne, co zwykłe lupy, a przy tym jednak posiadajàce dodatkowe, niezwykłe właÊciwoÊci. Przykładowo, istnieje „anastygmatyczne szkło powi´kszajàce 4x”, dajàce szczególnie szeroki i płaski obraz, przeznaczo- ne do kontroli drobnych szczegółów na negatywach filmowych 35 mm lub oglàdania kolorowych diapozytywów, gdy˝ w tym przypadku nie ma koniecznoÊci przemieszczania przedmiotu ani lupy. Z kolei „telecentryczne szkło powi´kszajàce 7x” jest wyposa˝one w szklanà skal´, umo˝liwiajàcà pomiar Êrednicy cienkiego drutu lub niedu˝ej kulki bez bł´dów powodo- wanych przez paralaks´. Bez szklanej skali lupa umo˝liwia dokładne wyznaczenie odchylonego poło˝enia igły pomiarowej, poruszajàcej si´ na płaszczyênie lekko odbiegajàcej od wzorcowej skali. „Lupa retrofocus 7x”, ze wzgl´du na jej bardzo du˝à odległoÊç roboczà, pozwala zbadaç dno małego i gł´bokiego otworu lub obserwowaç drobnà struktur´ elektrod w lampie pró˝niowej z zewnàtrz lampy.

Obecnie jednak takie specjalne lupy dost´pne sà tylko z jednà lub dwiema wartoÊciami powi´kszenia. JeÊli potrzebna jest lupa specjalna o innym powi´kszeniu, producent mo˝e jà zaprojektowaç zgodnie z wymaganiami klienta, jednak koszty takiego specjalnego wykonania b´dà niezwykle wysokie ze wzgl´du na pracochłonne czynnoÊci i wymagany czas zwiàzany z zaprojektowaniem optyki. Jest to powszechne zjawisko w przypadku wszelkich przyrzàdów optycznych wykonywanych na zamówienie, a jedynym sposobem obni˝enia kosztów jest zamówienie danego produktu w du˝ej iloÊci poprzez zebra- nie zamówieƒ od wielu osób zainteresowanych danym produktem. Jest to trzeci zasadniczy aspekt przy doborze szkieł powi´kszajàcych.