Cualquiera de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para obtener una imagen aumentada de
objetos minúsculos o detalles muy pequeños de los mismos.
Microscopio óptico
El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio óptico, que se sirve de la visible para crear una imagen
aumentada del objeto. El microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia focal
corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo general, se utilizan microscopios
compuestos, que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios
ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces.
El microscopio compuesto consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en extremos
opuestos de un tubo cerrado. El objetivo está compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada
del objeto examinado. Las lentes de los microscopios están dispuestas de forma que el objetivo se encuentre
en el punto focal del ocular. Cuando se mira a través del ocular se ve una imagen virtual aumentada de la
imagen real. El aumento total del microscopio depende de las distancias focales de los dos sistemas de lentes.
El equipamiento adicional de un microscopio consta de un armazón con un soporte que sostiene el material
examinado y de un mecanismo que permite acercar y alejar el tubo para enfocar la muestra. Los especímenes
o muestras que se examinan con un microscopio son transparentes y se observan con una luz que los atraviesa;
se suelen colocar sobre un rectángulo fino de vidrio. El soporte tiene un orificio por el que pasa la luz. Bajo el
soporte se encuentra un espejo que refleja la luz para que atraviese el espécimen. El microscopio puede contar
con una fuente de luz eléctrica que dirige la luz a través de la muestra.
Los microscopios que se utilizan en entornos científicos cuentan con varias mejoras que permiten un estudio
integral del espécimen. Dado que la imagen de la muestra está ampliada muchas veces e invertida, es difícil
moverla de forma manual. Por ello los soportes de los microscopios científicos de alta potencia están montados en una plataforma que se puede mover con tornillos micrométricos. Algunos microscopios cuentan
con soportes giratorios. Todos los microscopios de investigación cuentan con tres o más objetivos montados
en un cabezal móvil que permite variar la potencia de aumento.
LUPA O MICROSCOPIO SIMPLE
El tamaño aparente de un objeto se determina por el tamaño de su imagen en la retina. Si el ojo no tiene ayuda, este tamaño depende del ángulo q subtendido por el objeto en el ojo, conocido como tamaño angular(figura e.11a).
figura e.11a
Para mirar con detalle un objeto pequeño, como un insecto o un cristal, lo aproximamos al ojo, haciendo que el ángulo subtendido y la imagen retinal sea lo más grande posible. Pero el ojo normal no puede enfocar nítidamente objetos que están más cerca que el punto cercano, de modo que el tamaño angular de un objeto será el mayor posible (es decir, el objeto subtiende el mayor ángulo de visión posible) cuando se le coloca en el punto cercano. En el estudio siguiente supondremos un observador promedio cuyo punto cercano está a 25 cm del ojo.
Se puede utilizar una lente convergente para formar una imagen virtual mayor y más alejada del ojo que el objeto mismo, como se muestra en la figura e.11b. Entonces el objeto se puede desplazar más cerca del ojo y el tamaño angular de la imagen puede, por consiguiente hacerse mayor que el tamaño angular del objeto a 25 cm sin la lente. Una lente utilizada de esta manera se conoce como lente de aumento o lupa. La imagen virtual es más cómoda de ver cuando está colocada en el infinito, de modo que el músculo ciliar del ojo esté relajado; en el análisis siguiente supondremos esta situación. En la figura e.11a el objeto se encuentra en el punto cercano, en donde subtiende un ángulo q en el ojo. En la figura e.11b, una lupa colocada frente al ojo forma una imagen en el infinito y el ángulo subtendido en la lupa es q '. La utilidad de la lupa está dada por el cociente del ángulo q ' (con la lupa) entre el ángulo q (sin la lupa). A este cociente se le conoce como aumento angular M:
(aumento angular).
Ecuación 1.
figura e.11b
No confundas el aumento angular M con el aumento lateral m. El aumento angular es el cociente del tamaño angular de una imagen entre el tamaño angular del correspondiente objeto; el aumento lateral se refiere al cociente de la altura de una imagen entre la altura del correspondiente objeto. Para la situación mostrada en la figura e.11b, el aumento angular es de aproximadamente 3x, ya que el insecto subtiende un ángulo unas tres veces mayor que el de la figura e.11a; por tanto, el insecto se verá aproximadamente tres veces mayor. El aumento lateral m = -s'/s en la figura e.11b es infinito debido a que la imagen virtual está en el infinito, ¡pero esto no significa que el insecto se vea infinitamente grande bajo la lupa! Cuando tratamos con una lupa, M es útil y m no.
Para encontrar el valor de M, primero suponemos que los ángulos son lo suficientemente pequeños como para que cada ángulo (en radianes) sea igual a su seno y a su tangente. Utilizando la figura e.11a y trazando el rayo de la figura e.11b que pasa sin desviarse por el centro de la lente, encontramos que q y q ' (en radianes) son:
(aumento angular para una lupa simple).
Ecuación 2.
Parecería posible hacer el aumento angular tan grande como queramos, disminuyendo la longitud focal f. De hecho, las aberraciones de una lente doble convexa simple establecen un límite a M de entre 3x y 4x. Si estas aberraciones son corregidas, el aumento angular puede aumentarse hasta 20x. Cuando se necesita una ampliación más grande, por lo general utilizamos un microscopio compuesto.
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