Microscopio: Lo que el ojo humano no alcanza a ver

Microscopio.

El hombre en su afán de profundizar en el estudio de la naturaleza y de sí mismo ha diseñado desde hace varias centurias, instrumentos ópticos capaces de producir una imagen aumentada del objeto a examinar y que le permitían acceder a la materia antes invisible para sus ojos. Gracias a la invención del microscopio, se pudieron estudiar componentes de la sangre, células, tejidos vivos y pequeños microorganismos, facilitando el desarrollo acelerado de las ciencias biológicas, entre otras. Este equipo constituye hoy uno de los instrumentos más importantes en cualquier laboratorio.

El microscopio óptico se compone básicamente de dos lentes convergentes, la lente objetivo y la lente ocular. La primera se coloca muy cerca del objeto a examinar y la segunda se sitúa más cercana del ojo. Ambas están conectadas por un tubo, que por lo general tiene una longitud de 16 cm. Además cuentan con dispositivo de iluminación (por ejemplo una lámpara de microscopio), una platina provista de pinzas donde se coloca la muestra o preparación y un trípode de soporte. La imagen que produce el objetivo es real, mayor e invertida y esta se amplía aún más al pasar por la lente ocular. La imagen final se forma en la retina del ojo del observador, lográndose varios cientos o miles de aumentos.

El aumento total que se alcanza con el microscopio óptico se corresponde al producto de los aumentos de la lente ocular y la lente objetivo y se puede expresar a través de la fórmula siguiente: A=0,25L / f1×f2, siendo A el aumento total, L la longitud del tubo y f1 y f2, las distancias focales del objetivo y el ocular respectivamente. Es aconsejable situar el valor de A entre 500 y 1000 veces el valor de la apertura numérica (A.N.). Este último aparece marcado junto con el valor del aumento, en la montura del objetivo. Para una lente objetivo con aumento x40 y valor de apertura numérica de 0.65, si queremos determinar qué aumento de ocular emplear, pues haríamos lo siguiente:

0,65×500=325 y 0,65×1000=650, o sea que para lograr valores de A, comprendidos entre 325 y 650, deberíamos utilizar lentes oculares de x10 y x15, que nos darían un aumento total entre 400 y 600. Para oculares de más aumento, se obtendrían imágenes con poca nitidez y luminosidad.

Una propiedad muy importante del microscopio es el poder separador (Ps), el cual se define como su capacidad para resolver como separadas las imágenes de dos puntos muy próximos uno del otro. El ojo humano también tiene un límite para apreciar como separados dos puntos muy cercanos y en general aprecia la materia como un todo continuo, sin distinguir que está formada por átomos y moléculas. Este límite humano está entre 0,1 y 0,2 mm, sin embargo con el microscopio óptico se logran poderes de resolución muchísimo mayores. Es decir puntos cercanos en el orden de 0,2 décimas de micra pueden verse como separados. La fórmula siguiente ejemplifica como variando el índice de refracción (n) o la longitud de onda (λ), se logra aumentar el valor de Ps:

Ps= (A.N.)/0,61 λ, siendo λ, la longitud de onda de la luz empleada.

A.N. = n sen(α), donde n es el índice de refracción y α, el ángulo de semiabertura de la lente objetivo.

Para el aire n=1, pero cuando se emplean objetivos de inmersión y se utiliza por ejemplo aceite de cedro sobre el cubreobjeto de la preparación, se logra que n sea de 1,515. Otra forma de conseguir mayor poder de resolución sería utilizando luz ultravioleta cuya λ es de alrededor de 200 nm y como son inversamente proporcionales, al disminuir λ el valor de Ps aumenta.

Con el empleo del microscopio electrónico ya no se utiliza una fuente de luz visible para iluminar el plano de la preparación, sino que al utilizar electrones y campos magnéticos se logran mayores aumentos y valores del poder de separación de 1 nm.

Así vemos, como el desarrollo de la tecnología logra que la eficiencia de los instrumentos ópticos sea cada vez mejor. Comenzando por el ojo humano en el que la distancia mínima a la que logra ver puntos separados es del orden de los milímetros, luego con el microscopio óptico esta separación se amplía hasta el orden de las micras y con el microscopio electrónico se logran distinguir muestras tan próximas como el orden de los nanómetros. Todo un mundo nuevo se abre al hombre gracias a este ingenio de la ciencia: El microscopio.

Artículo enviado por Mª Ángeles Pérez Peñafiel de PCE Instruments.