Como funciona el microscopio

El microscopio es un instrumento para la observación de organismos u objetos microscópicos o muy pequeños que no podemos ver con los ojos. Se explica cómo funciona, qué es, sus partes, para qué sirve y más.

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¿Qué es un microscopio?

Se define como un instrumento para la observación de elementos microscópicos o microorganismos, los cuales por su diminuto tamaño no pueden ser percibidos por la vista humana. En ese sentido, la función del microscopio es la de aumentar el tamaño de los objetos a la vista, al conseguir que una imagen se perciba más grande ante el ojo.

¿Para qué sirve el microscopio?

Por la distribución de sus lentes y principio de funcionamiento, el microscopio óptico sirve para ver particular de un tamaño muy pequeño, indetectables para el ojo, pero que son claves en términos de investigación científica.

Tipos de microscopio | Principales

En términos generales son dos los tipos principales de microscopio: el óptico y el electrónico. Sobre ellos nos vamos a concentrar para explicar cuál es su funcionamiento. Unas líneas más abajo se detalles los demás tipos de microscopio.

Microscopio óptico – Basa su funcionamiento en lentes ópticas y se conoce a su vez como microscopio de luz. El microscopio óptico es un instrumento de observación muy utilizado por los científicos para analizar y observar partículas de muy pequeño tamaño. Hay que resaltar que son tan pequeñas que son indetectables por el ojo humano y es por eso que se necesita de la ayuda del microscopio para observarlas.

Microscopio óptico

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Microscopio electrónico – Es un dispositivo que utiliza un haz de electrones para que se forme la imagen, por tanto, se diferencia del óptico al cambiar el haz de luz por estos electrones. Es de mucha utilidad en la actualidad, porque incorpora una cámara y un monitor que facilitan la observación, sin pasar por alto que puede contar con un sistema de digitalización que permite guardar las imágenes.

Microscopio electrónico

¿Cómo funciona el microscopio óptico?

El funcionamiento del microscopio óptico se da con base en su sistema de lentes. El más común es el microscopio óptico compuesto en la actualidad, en donde se combinan por lo menos dos juegos de lentes, el objetivo y ocular. Detrás de la muestra está una lámpara que con su luz va a atravesar la muestra y formar una imagen en el objetivo que se amplía y proyecta al ocular. El modo en que funciona el objetivo se puede asimilar al funcionamiento del lente de un proyector de cine, por ejemplo.

La imagen que se proyecta por el objetvio se va a formar en el aire entre el objetivo y el ocular. Es esa imagen la que se denomina imagen primaria o imagen aérea. La misma va a alcanzar al siguiente juego de lentes, el ocular, que actúa como una lupa para que se amplíe la imagen primaria, denominándose como imagen segundaria, que es la que alcanza el observador con su retina.

Cómo funciona el microscopio óptico

Hay que tener en cuenta que esa imagen que ve el observador se conoce como imagen virtual, porque se percibe como si se tuviese un plano que va más allá del objeto real que se observa. En conclusión, el funcionamiento del microscopio óptico ocasiona que se den dos ampliaciones del a imagen, una en el objetivo y después en el ocular.

¿Cómo funciona el microscopio electrónico?

El microscopio electrónico emplea un haz de electrones para que se forme una imagen en lugar de un haz de luz como ocurre con el microscopio óptico. Cuenta con una columna para que se emitan los electrones, una cámara para que se aísle el objeto que se quiere observar y así realizar la medición correcta, y un monitor con el que se observa la imagen final. En ciertos casos hay un sistema de digitalización para almacenar las imágenes en formato digital y usarlas posteriormente.

Ahora bien, es desde la columna en la parte superior en la que hay un cañón que cuenta con un filamento de tugsteno, para así emitir los electrones continuamente. El haz pasa al ánodo que es un polo positivo con el que se direccionan los electrones y al final una lente condensadora con una bobina deflectora, garantizando que el filtrado de los electrones se dé y se logre una imagen que va de punto a punto.

Respecto a la cámara, va a contener la muestra o el objeto para observar. El haz de electrones pasa por la muestra y así se crea una señal o reacción de electrones en cuanto toca la muestra. Para que se vea la señal, se requiere el detector de electrones secundarios con el que se interpreta la señal ya mencionada. Será el detector el que va a ir recolectando los datos para su amplificación y dar una forma en que se los pueda ver.

En cuanto al monitor, en él se muestra la imagen ya lista debido al trabajo del detector de electrones secundarios, en otras palabras, una imagen definida.

Partes de un microscopio

  • Ocular – Es el lente que se encuentra cerca del ojo del observador. Este es el que capta y amplia la imagen formada en los objetivos
  • Objetivos – Lente que se encuentra situada en el revolver. Amplia la imagen y permite ver a través de los oculares.
  • Diafragma – Regula la cantidad de luz que llega al condensador.
  • Condensador – Lente que concentra los rayos luminosos.
  • Foco – Dirige los rayos de luz hacia el condensador.
  • Revólver – Es quien contiene los objetivos con los distintos aumentos y va rotando para poder utilizar un aumento o el otro, y los va alineando con el ocular.
  • Tornillos macro y micrométrico – Son tornillos para enfocar, van a mover la platina o el tuvo de arriba abajo. Con el macrométrico se dan desplazamientos amplios para el enfoque inicial y el micrométrico son los desplazamientos cortos en un enfoque preciso.
  • Platina – Plataforma horizontal con un orificio al centro, en la que se ubica una preparación con la que se da paso a los rayos que proceden de la fuente de iluminación que se sitúa debajo.
  • Brazo – Estructura con la que se sujeta el tubo, platina y tornillos de enfoque.
  • Base o pie – Parte inferior del microscopio que hace que se mantenga en pie.

Partes del microscopio

Tipos de microscopio

Entre los tipos de microscopio óptico se pueden identificar:

  • Microscopio compuesto – Es la versión elemental en la que se usan dos o más lentes para que se logre la imagen aumentada. Es una denominación que se utiliza en contraposición a la de simple para los microscopios que usan una sola lente y se conocen como lupa.
  • Microscopio monocular – Sólo dispone de un ocular y por ende permite observar la muestra tan sólo por un ojo. Es muy sencillo y por eso lo usan más que nada estudiantes o aficionados.
  • Microscopio binocular – Cuenta con dos oculares para que se usen ambos ojos. La imagen se divide en dos con un prisma óptico.
  • Microscopio trinocular – Tiene dos oculares que son necesarios para ver la muestra con dos ojos y un ocular más que conecta a una cámara para que se capturen imágenes.
  • Microscopio digital – Tiene una cámara en vez de un ocular, así que se captura digitalmente la imagen de la muestra.
  • Microscopio USB – Es una versión digital sencilla y de bajo coste. El aumento en este caso es bajo, pero es útil para labores cotidianas.
  • Microscopio invertido – La posición de la fuente de luz y el objetivo es opuesta a la de un microscopio convencional, por tanto, la muestra se ilumina desde arriba y el objetivo en el sector opuesto. Por ende, su ventaja es que se puede observar lo que hay de fondo.
  • Microscopio estereoscópico – Es binocular y se equipa con dos oculares. Se diferencia del binocular convencional porque la imagen en cada ocular es distinta, así que si se combinan ambas se da un efecto de tres dimensiones.

Por otro lado está el microscopio electrónico que como se ha mencionado unos párrafos antes, es otro de los tipos principales:

Microscopio electrónico – En este caso el objeto o muestra es iluminado con electrones y no con una luz visible. Se usan los electrones para cubrir la muestra que se sitúa en una cámara de vacío. Por su funcionamiento se requiere la captación de los electrones que se van dispersando, para así lograr una recreación de la imagen.

Finalmente, otros tipos de microscopios que se pueden identificar son:

  • Microscopio de luz ultravioleta – La iluminación de la muestra o el objeto es con luz ultravioleta (UV). Respecto a la longitud de onda de esta clase de luz es más corta en comparación con la visible. Consigue una resolución mejor y un contraste mejor. Permite la observación de las muestras que a simple vista parecen transparentes, al menos con luz visible.
  • Microscopio de luz polarizada – En este caso se añaden un par de polarizadores. La dirección de la luz en este va a ser concreta y es de utilidad para observar rocas, minerales y objetos cristalinos.
  • Microscopio de fluorescencia – Se utilizan sustancias fluorescentes para la generación de la imagen del objeto. Se aplica una iluminación en la muestra con la lámpara de xenón o de vapor de mercurio. Ya que se debe aislar la luz que proviene del objeto, se emplean una serie de filtros especiales.

Tabla o capacidad de aumento del microscopio óptico

En la tabla que se muestra a continuación, se puede ver el aumento total del microscopio de acuerdo con los valores estándar que hay en el aumento de los objetivos y un ocular. Los valores van a corresponder con el aumento útil, el cual se resalta en color verde, mientras que el aumento vacío se indica con un color rojo.

Para aclarar, sólo se enseñan los aumentos contenidos entre 500 y 1000 veces por la apertura mecánica. En cuanto al valor del paréntesis en la columna de objetivos, la apertura numérica habitual que corresponde al número de aumentos.

Tabla de aumento del microscopio óptico

Capacidad de aumento del microscopio electrónico

A causa de la difracción de la luz, los microscopios ópticos se limitan a un aumento de máximo 1500x. En términos físicos, la limitación descrita se da a raíz de la longitud de la onda de luz. Si se piensa en los microscopios electrónicos, la muestra no se ilumina con un haz de luz, sino con un haz de electrones.

La longitud de onda para la iluminación puede ser de 100000 veces más pequeñas que un microscopio óptico. En otras palabras, el aumento es superior y podría alcanzar los 10000000x.

Aplicaciones del microscopio

Es un instrumento que ha sido de gran utilidad en los campos de la ciencia en los que la estructura y organización microscópica son importantes, por tanto, se los ha incorporado con éxito en estas investigaciones, como: química, física, geología y biología.

Desde tiempos recientes se lo usa en histología y anatomía patológica porque la microscopia permite ciertas aplicaciones diagnósticas como por ejemplo diagnosticar con más certeza el cáncer, pigmentos, estructuras cristalinas, proteínas, lípidos, depósitos óseos, etc.

  • En la geología para los estudios estructurales y morfológicos de las muestras.
  • En el estudio de minerales.
  • En la metalurgia en control de calidad o estudios de fatiga.
  • En la odontología.
  • En la arqueología y paleontología para caracterizaciones.
  • En procesos de control de calidad.
  • En los peritajes.
  • En la medicina forense.
  • En la botánica, medicina y biomedicina.
  • En las peritaciones caligráficas como los estudios de trazos.
  • En la electrónica para el control y calidad de partes.

¿Quién inventó el microscopio?

Un comerciante de origen holandés, Anton Van Leeuwenhoek, que es conocido como el padre de la microbiología. En sus tiempos ya había microscopios rudimentarios, pero este hombre fue capaz de desarrollar lentes con más calidad, así que hubo un avance significativo con su trabajo. Él fue quien vio por primera vez las bacterias y los glóbulos rojos.

Con el tiempo se mejoró el microscopio y durante los siglos XVIII y XIX mejoró notablemente. Carl Zeiss fue un fabricante muy importantes, en donde su empresa ayudó en la modernización de los microscopios, en particular porque se apoyó en teorías ópticos de Ernst Abbe, un físico.

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