Que Son Los Microscopio?

Un microscopio es un instrumento diseñado para adquirir imágenes visuales o fotográficas ampliadas de objetos pequeños. Un microscopio debe ejecutar tres tareas: producir una imagen magnificada, distinguir los detalles de dicha imagen, y hacer que estos detalles sean visibles para el ojo humano o la cámara. Este grupo de instrumentos comprende diseños microscópicos de múltiples lentes con objetivos y condensadores, así como dispositivos simples de una sola lente que a menudo son portátiles, como una lupa.

Un microscopio es un instrumento óptico diseñado para ampliar y hacer visible la imagen de objetos que son demasiado pequeños para ser observados a simple vista. Gracias a su capacidad de magnificación, este dispositivo permite el estudio minucioso y detallado de estructuras microscópicas, como células, bacterias, cristales minerales, tejidos biológicos o incluso diminutos componentes electrónicos. El significado de microscopio viene de la conjunción de dos conceptos: "micro" que equivale a pequeño y "scopio" cuya definición sería observar; de esta manera, se referiría a observación pequeña.

Funcionamiento óptico del microscopio

Un microscopio de luz simple manipula cómo entra la luz en el ojo usando una lente convexa, donde ambos lados de la lente están curvados hacia afuera. Cuando la luz se refleja en un objeto que se observa bajo el microscopio y pasa a través de la lente, se dobla hacia el ojo. Esto hace que el objeto parezca más grande de lo que realmente es.

En su forma más simple, el microscopio compuesto constaba de dos lentes convexas alineadas en serie: un objeto de vidrio (objetivo) más cercano al objeto o muestra, y un ocular más cercano al ojo del observador, además de medios que permitían ajustar la posición de la muestra y las lentes del microscopio. El objetivo proyecta una imagen magnificada hacia el interior del tubo del cuerpo del microscopio y en seguida el ocular aumenta aún más la imagen proyectada por el objetivo. Por lo tanto, el microscopio compuesto logra una magnificación en dos etapas.

Dado que el cristalino del ojo presenta una capacidad limitada con respecto a la modificación de su forma, los objetos que son acercados mucho al ojo impiden el enfoque de sus imágenes en la retina. La distancia de visualización convencional aceptada es de 10 pulgadas o 25 centímetros. Para que una imagen pueda verse claramente, debe proyectarse sobre la retina en un ángulo visual suficiente. Además, debe existir suficiente contraste entre los detalles adyacentes y el fondo para hacer visible la imagen ampliada y resuelta.

Historia del microscopio

1. Hace más de 500 años, se desarrollaron lentes de aumento rudimentarias hechas de vidrio con formas convexas, es decir con mayor espesor en el centro que en la periferia. Estos microscopios simples podían proyectar la imagen en la retina por medio de la magnificación al aumentar el ángulo visual en la retina.
2. El microscopio simple, o lente de aumento, se optimizó en el siglo XVII gracias al trabajo de Anton von Leeuwenhoek. Él fue capaz de observar organismos microscópicos unicelulares (a los que llamó "animálculos") e incluso algunas bacterias más grandes con un microscopio simple.
3. A inicios del siglo XVII, en función de los trabajos de los hermanos Janssen (Países Bajos) y de Galileo (Italia), se desarrolló el microscopio compuesto.
4. Durante los siglos XVII y XVIII, el desarrollo de los microscopios compuestos estaba sujeto a las dificultades planteadas por la aberración óptica (tanto a nivel cromático como esférico). A mediados del siglo XVIII, los fabricantes de lentes descubrieron que, al combinar dos lentes de vidrio con diferentes dispersiones de color, podía reducirse o eliminarse gran parte de la aberración cromática.
5. No fue hasta principios del siglo XIX que las lentes dotadas de corrección cromática se hicieron comunes en los microscopios compuestos.
6. En 1665, William Harvey analizó la circulación sanguínea a través de los capilares mediante el microscopio. En 1667, el biólogo italiano Marcello Malpighi fue el primero en investigar los tejidos vivos a través del microscopio.
7. El desarrollo de los objetivos microscópicos de alta calidad comenzó con Ernst Abbe, que desarrolló por primera vez los objetivos apocromáticos y los oculares de compensación durante el final de la década de 1880 en colaboración con Carl Zeiss y Otto Schott. Hans Boegehold (Zeiss) fabricó los primeros objetivos planacromáticos y planapocromáticos a finales de la década de 1930.

Tipos de microscopios ópticos

Microscopio de lente única (simple)

Antonie Philips van Leeuwenhoek creó el microscopio de lente única (un microscopio con una sola lente) y descubrió los microorganismos y los espermatozoides. La imagen proyectada por esta lente de aumento, mantenida a poca distancia del ojo del observador, aparecía como si estuviera en el mismo lado de la lente como el objeto. Este tipo de imagen, vista a unas 10 pulgadas del ojo, se conoce como imagen virtual.

Microscopio compuesto

Robert Hooke creó el microscopio compuesto, con una combinación de dos lentes: una lente de objetivo y un ocular. Los microscopios ópticos que se utilizan en la actualidad son generalmente microscopios compuestos que combinan una lente de objetivo y un ocular. En los microscopios ópticos típicos, la fuente de luz se encuentra debajo de la muestra y ésta se observa utilizando la lente de objetivo para ampliar la luz que se transmite a través de la muestra. Un microscopio compuesto utiliza un ocular y varias lentes objetivo para ampliar objetos; el aumento total se obtiene multiplicando los aumentos de ambas lentes.

Microscopio estereoscópico

Los microscopios estereoscópicos son microscopios ópticos que proyectan luz hacia abajo sobre la muestra. La luz reflejada luego es ampliada por la lente de objetivo para su observación. Los microscopios estereoscópicos tienen dos oculares, lo que permite una observación en 3D que es lo mismo que ver la muestra a simple vista. Se utilizan para observar objetos que no se pueden procesar en rodajas finas, con un aumento relativamente bajo.

Microscopio metalúrgico

Se utiliza para observar la luz reflejada de las muestras con un gran aumento.

Microscopio de disección

El microscopio de disección proporciona imágenes tridimensionales de objetos más grandes, mientras que el microscopio compuesto se usa para observar células y estructuras pequeñas.

Aplicaciones del microscopio

En cualquier laboratorio moderno, el microscopio es una herramienta imprescindible, utilizada ampliamente en áreas como la biología, la medicina, la química y la ciencia de materiales. En el entorno hospitalario, se emplea habitualmente para analizar muestras de sangre, identificar agentes infecciosos o diagnosticar enfermedades.

• Las ciencias biológicas y médicas han dependido fuertemente de la microscopía para resolver problemas relacionados con las características morfológicas de las muestras, y como herramienta cuantitativa para registrar características y datos ópticos.
• La microscopía se ha convertido en una herramienta popular en las ciencias físicas y de los materiales, así como en la industria de los semiconductores, ya que en estos ámbitos se requiere observar las características superficiales de los nuevos materiales de alta tecnología y circuitos integrados.
• Ha demostrado ser útil en la ciencia forense al facilitar el examen de cabellos, fibras, ropa, manchas de sangre, balas y otros elementos asociados a delitos.
• Los avances modernos a nivel de las tinciones con fluorocromos y técnicas de anticuerpos monoclonales han dado cabida al gran crecimiento del uso del microscopio fluorescente, tanto en el análisis biomédico como en la biología celular.
• En el campo de la investigación científica, los microscopios facilitan la observación directa de microorganismos, estructuras celulares y compuestos químicos, lo que puede ser esencial para el desarrollo de nuevos tratamientos médicos, medicamentos innovadores o avances en el conocimiento de los materiales.

Técnicas ópticas para aumentar el contraste

Un problema común en la microscopía es el bajo contraste que se produce cuando la luz pasa a través de muestras muy delgadas o se refleja en superficies con un alto grado de reflectividad. A fin de superar la falta de contraste, se han desarrollado varias técnicas ópticas dedicadas a aumentar el contraste y proporcionar variaciones de color en las muestras. Entre estas técnicas ópticas destacan:

• Luz polarizada
• Procesamiento de imágenes con contraste de fase
• Contraste de interferencia diferencial
• Iluminación de fluorescencia
• Iluminación de campo oscuro
• Iluminación Rheinberg
• Contraste de modulación Hoffman
• Uso de varios filtros ópticos de gelatina

Capacidad de resolución y límites de observación

Se dice que la distancia mínima entre dos puntos que se pueden distinguir a simple vista es de 0,1 mm (0,004"), el grosor de un cabello. Los microscopios ópticos pueden distinguir una distancia mínima de 200 nm. Los microscopios electrónicos se utilizan generalmente para observar objetos menores de 200 nm.

La resolución de un microscopio óptico con difracción limitada puede describirse como la distancia mínima detectable entre dos puntos de la muestra menos distanciados:

r = λ / 2n(sin(θ))

Donde r es la distancia de la separación, λ es la longitud de onda de la iluminación, n es el índice de refracción del medio de adquisición de imágenes y θ es la mitad de la abertura angular del objetivo. El ojo humano responde a la región de la longitud de onda de entre 400 y 700 nanómetros, que representa el espectro de luz visible usado en la mayoría de observaciones microscópicas.

Microscopios modernos

Los microscopios modernos superan con creces las especificaciones de diseño de aquellos fabricados antes de mediados del siglo XX. La formulación del vidrio ha mejorado enormemente, lo que permite una corrección de la aberración óptica más elevada que antes. Los revestimientos de lentes antideslumbrantes sintéticos ahora son mucho más avanzados. La tecnología de circuitos integrados también ha permitido a los fabricantes producir microscopios "inteligentes" que incorporan microprocesadores en el soporte del microscopio. La fotomicrografía es más fácil que nunca con accesorios que monitorean la intensidad de la luz, calculan la exposición en función de la velocidad de la película y ejecutan automáticamente tareas complejas como el horquillado, la exposición múltiple y la fotografía en intervalos de tiempo.

El objetivo final del microscopio óptico es ofrecer una magnificación útil que permita que diminutas muestras se observen con gran detalle, y exponer así un mundo escondido de objetos invisibles que, de lo contrario, permanecerían ocultos.