En Que Se Base Del Microscopio Optico?
Uso de lentes
el funcionamiento del microscopio óptico se basa en el uso de lentes. las lentes son elementos transparentes, generalmente de material amorfo (vidrio de sílice o un polímero). sus caras no son paralelas, siendo al menos una de ellas cóncava o convexa.
la mayor parte de las lentes suelen ser circulares y, en muchas ocasiones simétricas con respecto al denominado eje óptico, que es el eje que atraviesa la lente longitudinalmente por su centro. por eje principal de la lente se conoce a su eje de simetría radial.
el principio básico del microscopio óptico es el de la refracción, que es el cambio de dirección que sufre la luz al pasar de un medio a otro con distinta densidad. al atravesar una lente, la luz se desvía y se enfoca en un punto, formando una imagen ampliada del objeto.
se llaman lentes convergentes a aquéllas en las que una o ambas caras son convexas, ya que provocan que los rayos de luz que pasan a su través, paralelos al eje principal, converjan en un punto del eje principal (foco de la lente).
en el caso de que alguna de las caras sea de tipo cóncavo, la lente se denomina divergente, porque en este caso los rayos de luz divergen hacia un punto fuera del eje principal de la lente.
Formación de imágenes
- cuando un objeto, entendiendo por objeto a todo cuerpo que emite o refleja luz, se coloca delante de una lente, se forma una imagen que puede ser real o virtual.
- imágenes reales son todas aquéllas que pueden recogerse en una pantalla colocada al otro lado de la lente, en el punto donde se forma la imagen.
- por el contrario, las imágenes virtuales no pueden recogerse en una pantalla, ya que los rayos procedentes del objeto no se cortan en ningún punto al otro lado de la lente.
- en este último caso, el ojo puede formar una imagen del objeto en la retina, imagen que nos parecerá estar del mismo lado de la lente que lo está el objeto, situada en un punto denominado virtual.
- colocando una pantalla o una película fotográfica donde parece estar la imagen formada, no se recogería nada.
nos centraremos en las lentes de tipo convergente, ya que las divergentes siempre dan lugar a imágenes virtuales y menores que el objeto observado.
para construir la imagen de un objeto que se sitúa delante de una lente convergente, hay que tener en cuenta, en primer lugar, que los rayos paralelos al eje principal que inciden sobre ella se concentran en un punto (foco) al otro lado de la misma.
la distancia entre este punto y el eje de la lente, se denomina distancia focal, y es uno de los parámetros característicos de las lentes.
Distancia focal y aumento
- si el objeto se sitúa a una distancia superior a 2f, la imagen estará entre f ´ y 2f ´, y será más pequeña que el objeto.
- si la distancia del objeto a la lente es 2f, la imagen tiene el mismo tamaño que el objeto, y se sitúa en 2f ´.
- pero si el objeto se coloca justo en el foco, la imagen no se formará.
- por último, si la distancia del objeto es inferior a la distancia focal de la lente, la imagen será virtual y, por tanto no podrá recogerse en una pantalla.
suelen emplearse la letra u para designar la distancia desde el objeto a la lente, y v para la distancia entre ésta y la imagen.
siendo h y h las alturas del objeto e imagen, respectivamente, la magnificacion producida vendrá dada por el cociente h/h.
de lo que se deduce que para que haya magnificacion, el objeto ha de colocarse a una distancia de la lente, u, tal que 0u-fu entre f y 2f.
el microscopio más sencillo que se puede construir, el denominado microscopio simple, es el que hace uso de una sola lente para obtener una imagen magnificada del objeto de análisis.
para ello se hace necesario acercar o alejar la lente del objeto hasta que éste se encuentre a una distancia de entre una y dos veces la distancia focal de la lente. una simple lupa, o unas gafas, es un microscopio de esta clase.
Objetivo y ocular
- microscopio compuesto
- empleando microscopios simples es imposible obtener imágenes sin distorsión a partir de ciertas magnificaciones. para observar objetos con mayores aumentos es necesario usar combinaciones de varias lentes, los denominados microscopios compuestos.
- objetivo y ocular
- el microscopio compuesto tiene, en su versión más rudimentaria, dos lentes: el objetivo y el ocular.
- lente objetivo
- la lente objetivo produce, en el punto a, una magnificacion del objeto.
- ocular
- la imagen creada en el punto a por la lente objetivo es aumentada de nuevo por el ocular.
- magnificación total
- la magnificacion total es el resultado de multiplicar los aumentos producidos en el objetivo, por los del ocular.
para aumentar un objeto basta, por tanto, con alterar las distancias focales de la lente objetivo y/o ocular, o bien modificar las distancias entre dichas lentes.
lo que queda es modificar las distancias focales de las lentes, o lo que es lo mismo, cambiar de lentes para conseguir diferentes magnificaciones.
según la ecuación anterior, sólo es necesario variar una de las distancias focales para alterar la magnificacion resultante, de modo que, por motivos análogos a los comentados, en la práctica sólo se cambia de lente objetivo, dejando el ocular fijo.
Sistema óptico
- oculares
- es la lente por donde se mira el objeto ampliado. suele tener un aumento de 10x.
- objetivos
- es la lente que está en contacto con la luz que viene del objeto. hay varios objetivos con diferentes aumentos, que se pueden cambiar con el revólver.
- revólver
- es la pieza giratoria donde se fijan los objetivos. permite cambiar de objetivo fácilmente.
- tubo
- es el cuerpo principal del microscopio donde se alojan las lentes oculares y objetivos. transmite la imagen ampliada del objeto al ocular.
- condensador
- es la lente que concentra los rayos de luz sobre el objeto, mejorando la iluminación y la resolución. tiene un diafragma que regula la cantidad de luz.
- fuente de luz
- es el dispositivo que genera la luz que ilumina el objeto, ya sea eléctrica o natural. puede tener un filtro de color para mejorar el contraste.
el ocular es un sistema de lentes fijo en el microscopio y que, por regla general, suelen ampliar la imagen del objetivo 10 veces (10x).
para poder observar la muestra con diferentes aumentos, se dispone de una serie de diferentes objetivos montados en una torreta de tipo revólver.
las magnificaciones de cada uno son muy diferentes, pudiendo ir desde los 5 a los 100 aumentos (5x y 100x), de modo que los aumentos totales con que se suelen ver las muestras en un microscopio óptico van desde los 50 a los 1000 aumentos.
los modernos microscopios compuestos son más complicados que el descrito, al estar formados el objetivo y el ocular no por una, sino por múltiples lentes, cuya función principal es la de reducir aberraciones.
Iluminación de la muestra
- también, hasta ahora, hemos supuesto que el objeto emite luz, y dicha situación rara vez se da.
- por ello se hace necesario emplear un sistema de iluminación, que en los inicios de la microscopía no era más que un espejo que permitía reflejar los rayos solares hacia el objeto que se deseaba observar.
- hoy en día se emplean lámparas para tal fin, consiguiéndose una iluminación mucho más estable y controlable.
- una parte fundamental de la iluminación de un microscopio es el sistema condensador, que consta de un diafragma (apertura) y un conjunto de lentes cuya finalidad principal es concentrar la luz de la fuente de iluminación en la muestra, mejorando el contraste de la imagen.
- el sistema condensador permite modificar el ángulo con el que la luz llega al espécimen.
el condensador es un sistema de lentes que recoge y enfoca la luz sobre la muestra, mejorando la claridad de las imágenes.
en microscopios de alta calidad, se utiliza un condensador abbe para obtener aumentos mayores de 400x.
un aspecto muy importante de la iluminación, es la interacción del haz de luz con la muestra que se desea observar; en el sentido de que algunos materiales permiten el paso de la luz a su través, mientras que otros son completamente opacos a ella.
para el primer grupo de materiales se emplean los microscopios de luz transmitida, mientras que los denominados microscopios de luz reflejada se usan para la observación de materiales opacos.
Resolución y enfoque
- resolución
- también hay que tener en cuenta la resolución, que es la capacidad de distinguir dos puntos cercanos como separados.
- longitud de onda
- la resolución depende de la longitud de onda de la luz que se usa para iluminar el objeto y del ángulo que forma la luz al entrar en el objetivo.
- mayor resolución
- cuanto menor sea la longitud de onda y mayor sea el ángulo, mayor será la resolución.
- resolución máxima
- la resolución máxima que se puede alcanzar con un microscopio óptico es de unos 0,2 micrómetros (µm), que es la mitad de la longitud de onda de la luz visible.
- tornillos de ajuste
- los tornillos macrométrico y micrométrico son unos dispositivos mecánicos que permiten enfocar el objeto con mayor o menor precisión.
las perillas de ajuste (grueso y fino) permiten enfocar la muestra moviendo las lentes objetivas o el escenario. son esenciales para obtener imágenes nítidas y detalladas.
se gira los tornillos macrométrico y micrométrico para mover la platina hacia arriba o hacia abajo y obtener un enfoque nítido del objeto.
se ajusta la altura y el ángulo del condensador según la apertura numérica del objetivo. se regula el diafragma para obtener una iluminación adecuada.
esto significa que no se pueden ver objetos más pequeños que esa medida, como los átomos o las moléculas. para ver esos objetos se necesitan otros tipos de microscopios, como los electrónicos o los de fuerza atómica.
