Il microscopio ottico è uno strumento essenziale del batteriologo. I batteri sono semplicemente troppo piccoli per essere visti da soli. Alcuni batteri sono così piccoli, infatti, che non possono nemmeno essere visti con un potente microscopio ottico senza un piccolo aiuto, un piccolo aiuto sotto forma di una lente ad immersione in olio. Le lenti che richiedono l'immersione in olio sono tutte classificate come obiettivi ad alto ingrandimento.
Ingrandimento dell'occhio
Il tuo occhio contiene superfici che piegano la luce per portarla a fuoco sulla retina. La posizione di un punto luminoso sulla retina dipende dall'angolo con cui la luce entra nell'occhio. Il tuo occhio focalizza la luce da due diverse angolazioni in due punti diversi. La separazione dei punti dipende dalla differenza nell'angolo. Se due punti sono abbastanza vicini da stimolare le stesse cellule sulla retina, non sarai in grado di distinguerli. Ecco perché non puoi vedere i batteri: l'angolo tra la luce proveniente dai due lati di un batterio è così piccolo che il tuo occhio lo fonde con altra luce.
Come funziona un microscopio
Un microscopio è come una lente in più davanti al tuo occhio. L'intero scopo è ingrandire l'angolo di luce proveniente da un oggetto, quindi il microscopio agisce come una grande lente d'ingrandimento, piegando la luce per far sembrare l'oggetto come se fosse disteso. Ma usare una lente grande per il lavoro creerebbe immagini deboli e distorte, quindi un microscopio usa un paio di piccole lenti: un obiettivo vicino al campione e un oculare, o oculare, vicino al tuo occhio. Ognuna di queste lenti ha il suo ingrandimento. L'ingrandimento dell'intero microscopio è il prodotto dell'ingrandimento di entrambe le lenti. Un oculare 10X - uno che ingrandisce di un fattore 10 - con un obiettivo 20X fornisce un ingrandimento complessivo di 200X.
Luce di piegatura
La luce si piega quando passa da una superficie all'altra. Sono necessarie due cose: la luce deve colpire l'interfaccia ad angolo e la "densità" dei due materiali deve essere diversa. Questa non è in realtà la densità in peso, ma una sorta di densità ottica chiamata indice di rifrazione.
Maggiore è l'ingrandimento, maggiore è l'angolo di luce che l'obiettivo deve raccogliere dal campione. Normalmente, i batteri si trovano in una goccia d'acqua contenuta in un vetrino e la luce si piega quando lascia il vetrino. Questo ha l'effetto di far diffondere un cono di luce proveniente dai batteri in un cono ancora più grande. Ad alti ingrandimenti il cono di luce deve diventare grande, così grande che può mancare del tutto l'obiettivo. È qui che entra in gioco l'immersione in olio.
Lenti ad immersione in olio
Il cono di luce di un vetrino si diffonde per due motivi: perché è inclinato rispetto a la superficie e perché l'indice di rifrazione dell'aria è inferiore all'indice di rifrazione del bicchiere. L'olio ha lo stesso indice di rifrazione del vetro, quindi il cono di luce non si diffonde troppo. Invece, la luce rimane alla stessa angolazione finché non raggiunge la lente dell'obiettivo.
La lente dell'obiettivo deve essere appositamente progettata per mettere a fuoco un campione attraverso l'olio, ma molte lenti sono progettate in questo modo. In genere, gli obiettivi di 60X o superiori potrebbero utilizzare olio e sicuramente lo faranno quando raggiungerai 100X. Poiché gli oculari sono in genere 10X, l'olio è necessario per visualizzare i batteri con un ingrandimento di 1000X.