Microscopio compuesto

Objetivos de un microscopio moderno.

Un microscopio óptico compuesto, o simplemente microscopio compuesto, es un microscopio que cumple su misión —producir una imagen ampliada de una muestra de algo— por medio de dos sistemas ópticos (hecho cada uno de una o más lentes) que actúan sucesivamente. Se distingue de un microscopio simple (por ejemplo una lupa de mano o una lupa de relojero) que amplía el objeto mediante un solo sistema de lentes (generalmente una sola lente).

Los microscopios compuestos sirven para ampliar mucho (típicamente un microscopio moderno está preparado para elegir ampliaciones de entre 40 y 1500 veces) un objeto transparente, el cual es iluminado desde el otro lado, al trasluz. Se emplean para examinar cosas que no se distinguen a simple vista, como las células de una muestra de sangre o un tejido. Hay una clase especial de microscopios compuestos, los que se llaman lupas binoculares, que se usan para ampliar modestamente (de 4 a 40 veces en general) y para manipular objetos pequeños y opacos iluminados desde el lado del observador, tales como insectos, flores, joyas o el molde inicial de una moneda.

Los dos sistemas ópticos por los que llamamos compuesto a un microscopio son el objetivo, que proyecta una primera imagen, y el ocular, que amplía la imagen anterior. La mayoría de los microscopios compuestos están dotados de varios objetivos colocados en un dispositivo rotatorio, el revólver, que permite alternar entre ellos.; y la mayoría de los microscopios de trabajo y profesionales están dotados además de dos oculares, que amplían la misma imagen, para que la observación prolongada sea más saludable; pero los microscopios no se llaman compuestos por tener más de un objetivo o más de un ocular, sino porque la imagen que ve el observador se ha formado en dos fases, no en una sola, como en un microscopio simple.

Un microscopio compuesto típico tiene elementos ópticos, que son los fundamentales, y mecánicos. Los elementos ópticos sirven para formar la imagen y para iluminar la muestra. Los elementos mecánicos controlan la distancia del objetivo a la muestra (enfoque) y el desplazamiento de la muestra ante el objetivo, para la elección del área a examinar. También hay elementos mecánicos implicados en ajustar la iluminación de la muestra.


Sistema óptico

Es el encargado de producir la imagen ampliada de la muestra mediante los dos sistemas de lentes que se sitúan en sus extremos. Estos sistemas son el ocular y el objetivo. El objetivo proyecta una primera imagen de la muestra que el ocular luego amplía; esta producción de la imagen en dos fases es la que justifica la expresión microscopio compuesto, distinguiéndolo del microscopio simple (o lupa).

El objetivo

La mayoría de los microscopios modernos vienen dotados de varios objetivos, que pueden usarse alternativamente, montados en una pieza giratoria, denominada revolver portaobjetivos. Éste está construido de manera que el objetivo que se está usando tiene su eje óptico alineado con el del ocular y también con el del condensador. En los microscopio moderno, tanto los de trabajo o investigación como los empleados en la educación, los objetivos se insertan en el revólver por medio de una rosca estándar, lo que permite sustituirlos. El número de objetivos varía con el tipo de microscopio y el uso a que se destina. Los aumentos de los objetivos secos más frecuentemente utilizados son: 4X, 10X, 20X, 40X y 60X.

Cada objetivo es un objeto cilíndrico que contiene una serie de lentes coaxiales —tienen sus ejes alineados— con un diseño apropiado para producir una cierta ampliación evitando a la vez los dos problemas mayores de todos los sistemas semejantes, también los objetivos fotográficos, por un lado la aberración esférica y por otro la aberración cromática. Un objetivo se califica como acromático si corrige la segunda, evitando cercos de color, y planacromático si corrige adecuadamnte las dos. En la mayoría de los casos la corrección de aberraciones se logra por el trabajo combinado de objetivo y ocular.

Los objetivos se distinguen principalmente por la ampliación que está previsto obtener con ellos y por su poder de separación, es decir, su resolución. El poder separador depende de un parámetro llamado abertura numérica. Los objetivos destinados a ampliaciones más pequeñas (típicamente 4X) tienen A.N. de 0,10; los de mayor ampliación (100X) tienen A.N. de 1,25.

Cuanto mayor es la ampliación de un objetivo más debe acercarse éste a la muestra. Incluso en objetivos de mediana ampliación, como 40X, la distancia es inferior a un milímetro. En un microscopio la operación de enfocar consiste en ajustar esta distancia.

Los objetivos de 100 aumentos (100X), y más raramente otros de menor ampliación, suelen ser objetivos de inmersión (y llamamos a los que no lo son objetivos secos). Para el uso de éstos hay que crear entre la muestra y la lente frontal del objetivo, la más cercana a ella, un medio con un índice de refracción continuo (el índice de refracción de un medio transparente mide el grado de desviación que provoca en los rayos luminosos). Para ello se pone sobre la muestra una gota de aceite (clásicamente «aceite de cedro») y se acerca el objetivo a la muestra hasta que su lente frontal queda sumergida en la gota. En la mayoría de los casos entre el objeto observado (por ejemplo una bacteria) y la lente frontal estarán, en este orden, el medio de montaje (una gelatina o una resina), el vidrio cubreobjetos y, por último, el aceite de inmersión.

Las características de un objetivo suelen estar grabadas en un lateral. Las que no faltan son el poder de ampliación (por ejemplo 40X), la abertura numérica (por ejemplo, 0,65), y la distancia a la que proyecta la imagen (por ejemplo 160, porque se da en milímetros). La longitud del tubo óptico y los oculares deben estar ajustados a la misma distancia de proyección.

La lente frontal del objetivo es siempre muy pequeña, menor cuanto mayor su poder de ampliación, y su diámetro es inferior a un milímetro en los objetivos más potentes. Su cuidado, evitando mancharla y limpiándola con medios adaptados, es una parte crítica del mantenimiento de los microscopios, especialmente de los escolares.

El ocular

En el extremo superior del tubo óptico, el de observación, donde se aproxima el ojo o se monta una cámara, se sitúa el ocular. Un ocular tiene forma cilíndrica y contiene generalmente, como el objetivo, varias lentes coaxiales. A diferencia del objetivo, no se atornilla, sino que se encaja en el tubo óptico como un émbolo, sostenido por su peso, y contenido por un reborde de mayor diámetro en su extremo superior.

Cada ocular lleva grabadas sus características. Nunca falta una de ellas: su poder de ampliación. Se expresa como en el caso de los objetivos con un número seguido de aspas. Los oculares más usados son los de 10X, pero frecuentemente se encuentran los 5X y los 15X. Valores mayores, como 20X, producen ampliaciones más grandes, pero que suelen ser excesivas para la capacidad que tienen los objetivos para resolver el detalle de la muestra, y tienen por ello un uso limitado.

La ampliación total de una observación se obtiene multiplicando la del objetivo por la del ocular. Por ejemplo, con un objetivo de 100X y un ocular 15X, obtenemos una ampliación de 1 500 aumentos (1 500X), que es por cierto la máxima ampliación útil de un microscopio compuesto clásico, dadas las limitaciones de resolución de los objetivos.

La mayoría de los microscopios escolares y muchos de aficionado son monoculares, pero los de rutina (por ejemplo,los usados para examinar muestras médicas) y los de investigación, son binoculares. En estos los rayos luminosos producidos por el objetivo se desdoblan por medio de prismas para dar servicio a dos oculares, de manera que se observa con los dos ojos a la vez. A diferencia de lo que ocurre con unos prismáticos o gemelos de visión lejana (o con el tipo de microscopio compuesto que llamamos lupa binocular) los dos ojos ven exactamente la misma imagen, sin ningún efecto de relieve. Lo que se busca es una observación más descansada, como es exigible por quien pasa horas cada día trabajando con el microscopio.

Algunos microscopios son triloculares, con espacio para tres oculares. En este caso dos se destinan a la observación directa y el tercero al registro fotográfico o videográfico de la imagen producida por el objetivo. En este caso se usan generalmente tres oculares, dos iguales, para los dos ojos, y otro, generalmente de poca ampliación, optimizado para proyectar la imagen sobre el sensor o la película fotográfica.

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