Qual è la differenza tra una lente d'ingrandimento e un microscopio ottico composto?

L'uso di materiale trasparente per ingrandire gli oggetti risale a molto tempo fa, ma la prima illustrazione di lenti per occhiali risale al 1350 circa. Le lenti d'ingrandimento per la lettura sono precedenti a quell'illustrazione, che risale alla fine del 1200. Nonostante questi primi utilizzi delle lenti, la scoperta del mondo microscopico di batteri, alghe e protozoi ha atteso quasi 300 anni.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Una differenza tra una lente d'ingrandimento e un microscopio ottico composto è che una lente d'ingrandimento utilizza una lente per ingrandire un oggetto mentre un microscopio composto utilizza due o più lenti. Un'altra differenza è che le lenti di ingrandimento possono essere utilizzate per visualizzare oggetti opachi e trasparenti, ma a il microscopio composto richiede che il campione sia sufficientemente sottile o sufficientemente trasparente da consentire il passaggio della luce attraverso. Inoltre, una lente d'ingrandimento utilizza la luce ambientale e i microscopi ottici utilizzano una fonte di luce (da uno specchio o da una lampada incorporata) per illuminare l'oggetto.

Le lenti di ingrandimento sono state utilizzate per secoli. Accendere fuochi e correggere la vista difettosa sono stati tra i primi usi e funzioni della lente d'ingrandimento. Gli usi documentati delle lenti sono iniziati alla fine del XIII secolo con lenti d'ingrandimento e occhiali per aiutare le persone a leggere, quindi l'associazione degli occhiali con gli studiosi risale ai primi del 1300.

Le lenti d'ingrandimento utilizzano una lente convessa montata in un supporto. Le lenti convesse sono più sottili ai bordi che al centro. Quando la luce passa attraverso l'obiettivo, i raggi luminosi si piegano verso il centro. La lente d'ingrandimento è focalizzata sull'oggetto quando le onde luminose si incontrano sulla superficie da osservare.

Un microscopio semplice utilizza una singola lente, quindi le lenti di ingrandimento sono microscopi semplici. I microscopi stereoscopici o da dissezione di solito sono anche microscopi semplici. I microscopi stereoscopici utilizzano due oculari o oculari, uno per ciascun occhio, per consentire la visione binoculare e fornire una visione tridimensionale dell'oggetto. Anche i microscopi stereoscopici possono avere diverse opzioni di illuminazione, consentendo di illuminare l'oggetto dall'alto, dal basso o da entrambi. Le lenti di ingrandimento e i microscopi stereoscopici possono essere utilizzati per visualizzare i dettagli su oggetti opachi come rocce, insetti o piante.

I microscopi composti utilizzano due o più lenti in fila per ingrandire gli oggetti per la visualizzazione. In generale, i microscopi composti richiedono che il campione da visualizzare sia sufficientemente sottile o sufficientemente trasparente da consentire il passaggio della luce. Questi microscopi forniscono un elevato ingrandimento, ma la vista è bidimensionale.

I microscopi a luce composta utilizzano più comunemente due lenti allineate nel tubo del corpo. La luce di una lampada o di uno specchio passa attraverso un condensatore, il campione ed entrambe le lenti. Il condensatore focalizza la luce e può avere un'iride che può essere utilizzata per regolare la quantità di luce che passa attraverso il campione. L'oculare o l'oculare di solito contiene una lente che ingrandisce l'oggetto per sembrare 10 volte (scritto anche come 10x) più grande. La lente o obiettivo inferiore può essere cambiata ruotando un portaobiettivi che contiene tre o quattro obiettivi, ognuno dei quali ha una lente con ingrandimento diverso. Più comunemente i punti di forza dell'obiettivo dell'obiettivo hanno quattro volte (4x), 10 volte (10x), 40 volte (40x) e, a volte, 100 volte (100x). Alcuni microscopi ottici composti contengono anche una lente concava per correggere la sfocatura intorno ai bordi.

• Non utilizzare mai il sole come fonte di luce se si utilizza un microscopio composto con uno specchio. La luce solare focalizzata attraverso le lenti causerà danni agli occhi.

I microscopi a luce composta di solito sono microscopi a campo chiaro. Questi microscopi trasmettono la luce dal condensatore sotto il campione, rendendo il campione più scuro rispetto al mezzo circostante. La trasparenza dei campioni può rendere i dettagli difficili da visualizzare a causa del basso contrasto. I campioni, quindi, sono spesso colorati per un migliore contrasto.

I microscopi per campo oscuro hanno un condensatore modificato che trasmette la luce da un angolo. La luce angolata offre un contrasto maggiore per vedere i dettagli. L'esemplare appare più chiaro dello sfondo. I microscopi per campo oscuro consentono osservazioni migliori per i campioni vivi.

I microscopi a contrasto di fase utilizzano obiettivi speciali e un condensatore modificato in modo che i dettagli del campione vengano visualizzati in contrasto con il materiale circostante, anche quando il campione e il materiale circostante sono otticamente simile. Il condensatore e la lente dell'obiettivo amplificano anche lievi differenze di trasmissione e rifrazione della luce, aumentando il contrasto. Come con i microscopi a campo chiaro, il campione appare più scuro del materiale circostante.

La differenza tra gli ingrandimenti delle lenti manuali e quelli del microscopio deriva dal numero di lenti. Con una lente d'ingrandimento o una lente a mano, l'ingrandimento è limitato alla singola lente. Poiché l'obiettivo ha una lunghezza focale dall'obiettivo al punto di messa a fuoco, l'ingrandimento è fisso. Nel 1673 Antony van Leeuwenhoek presentò al mondo i suoi minuscoli "animaletti" usando un semplice microscopio o una lente a mano con un ingrandimento di 300 volte (300x) la dimensione effettiva. Sebbene Leeuwenhoek abbia utilizzato una lente bi-concava che fornisse una migliore risoluzione (minore distorsione) dell'immagine, la maggior parte delle lenti di ingrandimento utilizza una lente convessa.

Trovare l'ingrandimento nei microscopi composti richiede la conoscenza dell'ingrandimento di ciascuna lente attraversata dall'immagine. Fortunatamente, le lenti di solito sono contrassegnate. I comuni microscopi in classe hanno un oculare che ingrandisce l'oggetto per sembrare 10 volte (10x) più grande delle dimensioni reali dell'oggetto. Le lenti dell'obiettivo sui microscopi composti sono fissate a un revolver rotante in modo che gli spettatori possano modificare il livello di ingrandimento ruotando il portaobiettivi su una lente diversa.

Per trovare l'ingrandimento totale, moltiplica tra loro l'ingrandimento delle lenti. Se si osserva un oggetto attraverso l'obiettivo di potenza più bassa, l'immagine sarà ingrandita 4x dalla lente dell'obiettivo e ingrandita 10x dalla lente dell'oculare. L'ingrandimento totale sarà quindi:

quindi l'immagine apparirà 40 volte (40x) più grande della dimensione effettiva.

I computer e l'imaging digitale hanno notevolmente ampliato la capacità degli scienziati di visualizzare il mondo microscopico.

Il microscopio confocale tecnicamente potrebbe essere chiamato microscopio composto perché ha più di una lente. Le lenti e gli specchi focalizzano i laser per produrre immagini di strati illuminati del campione. Queste immagini passano attraverso fori di spillo dove vengono catturate digitalmente. Queste immagini possono quindi essere archiviate e manipolate per l'analisi.

I microscopi elettronici a scansione (SEM) utilizzano l'illuminazione elettronica per scansionare oggetti placcati in oro. Queste scansioni producono immagini tridimensionali in bianco e nero dell'esterno degli oggetti. Il SEM utilizza una lente elettrostatica e diverse lenti elettromagnetiche.

I microscopi elettronici a trasmissione (TEM) utilizzano anche l'illuminazione elettronica con una lente elettrostatica e diverse lenti elettromagnetiche per formare scansioni di fette sottili attraverso gli oggetti. Le immagini in bianco e nero prodotte appaiono bidimensionali.

Le lenti hanno preceduto le prime registrazioni del loro uso alla fine del XIII secolo. La curiosità umana richiedeva quasi che le persone notassero la capacità delle lenti di esaminare oggetti molto piccoli. Lo studioso arabo del X secolo Al-Hazen ipotizzò che la luce viaggiasse in linea retta e che la visione dipendesse dalla luce riflessa dagli oggetti e negli occhi dello spettatore. Al-Hazen ha studiato luce e colore usando sfere d'acqua.

Tuttavia, la prima immagine di lenti negli occhiali (occhiali da vista) risale al 1350 circa. L'invenzione del primo microscopio composto è attribuita a Zacharias Janssen e a suo padre, Hans, nel 1590. Alla fine del 1609, Galileo capovolse il microscopio composto per iniziare le sue osservazioni dei cieli sopra di lui, cambiando in modo permanente la percezione umana dell'universo. Robert Hooke ha usato il suo microscopio ottico composto autocostruito per esplorare il mondo microscopico, chiamato il modello che vide nelle "cellule" di fette di sughero e pubblicò le sue numerose osservazioni in "Micrographia" (1665). Gli studi di Hooke e Leeuwenhoek alla fine portarono alla teoria dei germi e alla medicina moderna.