Dar uma olhada em um microscópio pode levá-lo a um mundo diferente. A maneira como os microscópios ampliam os objetos em pequena escala são semelhantes a como as lentes e lupas permitem que você veja melhor.
Os microscópios compostos, em particular, funcionam usando um arranjo de lentes para refratar a luz para ampliar as células e outras amostras para levá-lo a um mundo micro-dimensionado. Um microscópio é chamado de microscópio composto quando consiste em mais de um conjunto de lentes.
Microscópios compostos, também conhecidos como microscópios ópticos ou de luz, funcionam fazendo com que uma imagem pareça muito maior por meio de dois sistemas de lentes. O primeiro é oocular ou lente ocular, que você observa ao usar o microscópio, que normalmente aumenta em uma faixa entre cinco e 30 vezes. O segundo é osistema de lente objetivaque aumenta o zoom usando magnitudes de quatro vezes até 100 vezes, e os microscópios compostos geralmente têm três, quatro ou cinco deles.
Lentes em um microscópio composto
O sistema de lentes objetivas usa uma pequena distância focal, a distância entre a lente e a amostra ou objeto que está sendo examinado. A imagem real do espécime é projetada através da lente objetiva para criar uma imagem intermediária da luz incidente na lente que é projetada noplano de imagem conjugado objetivoou o plano da imagem primária.
Alterar a ampliação da lente objetiva muda como esta imagem é ampliada nesta projeção. Ocomprimento do tubo ópticorefere-se à distância do plano focal posterior da objetiva ao plano da imagem primária dentro do corpo do microscópio. O plano de imagem primário geralmente está dentro do próprio corpo do microscópio ou dentro da ocular.
A imagem real é então projetada no olho da pessoa usando o microscópio. A lente ocular faz isso como uma simples lente de aumento. Este sistema, da objetiva à ocular, mostra como os dois sistemas de lentes funcionam um após o outro.
O sistema de lentes compostas permite que cientistas e outros pesquisadores criem e estudem imagens em uma ampliação muito maior que de outra forma eles só poderiam atingir com um microscópio. Se você fosse tentar usar um microscópio com uma única lente para obter essas ampliações, teria que colocar a lente muito perto de seu olho ou usar uma lente muito ampla.
Dissecando partes e funções do microscópio
A dissecação de peças e funções do microscópio pode mostrar como todos eles funcionam juntos ao estudar espécimes. Você pode dividir aproximadamente as seções do microscópio em cabeça ou corpo, base e braço com a cabeça no topo, a base embaixo e o braço no meio.
A cabeça tem uma ocular e um tubo que a mantém no lugar. A ocular pode ser monocular ou binocular, a última das quais pode usar um anel de ajuste de dioptria para tornar a imagem mais consistente.
O braço do microscópio contém as objetivas que você pode escolher e posicionar para diferentes níveis de ampliação. A maioria dos microscópios usa lentes 4x, 10x, 40x e 100x que funcionam como botões coaxiais controlando quantas vezes a lente amplia a imagem. Isso significa que eles são construídos no mesmo eixo do botão que é usado para foco preciso, como a palavra "coaxial" implicaria. A lente objetiva em função de microscópio
Na parte inferior está a base que sustenta o palco e a fonte de luz que se projeta através de uma abertura e permite que a imagem se projete pelo resto do microscópio. Ampliações maiores geralmente usam estágios mecânicos que permitem que você use dois botões diferentes para mover para a esquerda e para a direita e para frente e para trás.
A parada do rack permite controlar a distância entre a lente objetiva e o slide para uma visão ainda mais próxima da amostra.
Ajustar a luz que vem da base é importante. Os condensadores recebem a luz que entra e a focalizam na amostra. O diafragma permite escolher a quantidade de luz que atinge a amostra. As lentes de um microscópio composto usam essa luz para criar a imagem para o usuário. Alguns microscópios usam espelhos para refletir a luz de volta para o espécime, em vez de uma fonte de luz.
História Antiga das Lentes de Microscópio
Os humanos estudaram como o vidro curva a luz por séculos. O antigo matemático romano Claudius Ptolomeu usou a matemática para explicar o ângulo preciso de refração sobre como a imagem de uma vara refratou quando colocada na água. Ele usaria isso para determinar oconstante de refração ou índice de refração da água.
Você pode usar o índice de refração para determinar o quanto a velocidade da luz muda quando passada para outro meio. Para um meio específico, use a equação para índice de refração
n = \ frac {c} {v}
para índice de refraçãon, velocidade da luz no vácuoc(3,8 x 108 m / s) e velocidade da luz no meiov.
As equações mostram como a luz desacelera ao entrar em meios como vidro, água, gelo ou qualquer outro meio, seja sólido, líquido ou gasoso. O trabalho de Ptolomeu seria essencial para a microscopia, bem como para a óptica e outras áreas da física.
Você também pode usar a lei de Snell para medir o ângulo em que um feixe de luz refrata quando entra em um meio, da mesma forma que Ptolomeu deduziu. A lei de Snell é
\ frac {n_1} {n_2} = \ frac {\ sin {\ theta_2}} {\ sin {\ theta_1}}
paraθ1como o ângulo entre a linha do feixe de luz e a linha da borda do meio antes que a luz entre no meio eθ2como o ângulo após a entrada da luz.n1en2são os índices de refração para a luz média estava anteriormente e a luz média entra.
À medida que mais pesquisas eram feitas, os estudiosos começaram a tirar vantagem das propriedades do vidro por volta do primeiro século DC. Naquela época, os romanos haviam inventado o vidro e começaram a testá-lo quanto ao seu uso para ampliar o que pode ser visto através dele.
Eles começaram a experimentar diferentes formas e tamanhos de óculos para descobrir a melhor maneira de amplie algo olhando através dele, incluindo como ele poderia direcionar os raios do sol para iluminar objetos em incêndio. Eles chamavam essas lentes de "lupas" ou "óculos acesos".
Os primeiros microscópios
Perto do final do século 13, as pessoas começaram a criar óculos usando lentes. Em 1590, dois holandeses, Zaccharias Janssen e seu pai Hans, realizaram experimentos com as lentes. Eles descobriram que colocar as lentes uma em cima da outra em um tubo poderia ampliar uma imagem em ampliação muito maior do que uma única lente poderia alcançar, e Zaccharias logo inventou o microscópio. Essa semelhança com o sistema de lentes objetivas dos microscópios mostra até onde vai a ideia de usar lentes como um sistema.
O microscópio Janssen usava um tripé de latão com cerca de sessenta centímetros de comprimento. Janssen moldou o tubo de latão primário que o microscópio usava com cerca de 2,5 cm ou 2,5 cm de raio. O tubo de latão tinha discos na base e em cada extremidade.
Outros projetos de microscópio começaram a surgir por cientistas e engenheiros. Alguns deles usavam um sistema de um grande tubo que albergava dois outros tubos que deslizavam neles. Esses tubos feitos à mão ampliariam objetos e serviriam de base para o design de microscópios modernos.
Esses microscópios ainda não podiam ser usados por cientistas. Eles aumentariam as imagens cerca de nove vezes, deixando as imagens que criaram difíceis de ver. Anos depois, em 1609, o astrônomo Galileo Galilei estava estudando a física da luz e como ela interagiria com a matéria de maneiras que seriam benéficas para o microscópio e o telescópio. Ele também adicionou um dispositivo para focalizar a imagem em seu próprio microscópio.
O cientista holandês Antonie Philips van Leeuwenhoek usou um microscópio de lente única em 1676, quando usava pequenos esferas de vidro para se tornar o primeiro ser humano a observar bactérias diretamente, tornando-se conhecido como "o pai da microbiologia."
Quando ele olhou para uma gota d'água através das lentes da esfera, ele viu a bactéria flutuando na água. Ele faria descobertas em anatomia vegetal, descobriria células sanguíneas e faria centenas de microscópios com novas formas de ampliação. Um desses microscópios era capaz de usar ampliação de 275 vezes usando uma única lente com um sistema de ampliação duplo-convexo.
Avanços na tecnologia de microscópio
Os séculos seguintes trouxeram mais melhorias à tecnologia de microscópio. Os séculos 18 e 19 viram aprimoramentos nos projetos de microscópio para otimizar a eficiência e eficácia, como tornar os próprios microscópios mais estáveis e menores. Os diferentes sistemas de lentes e o poder das próprias lentes abordaram os problemas de borrões ou falta de clareza nas imagens que os microscópios produziram.
Os avanços na ótica da ciência trouxeram uma maior compreensão de como as imagens são refletidas em diferentes planos que as lentes poderiam criar. Isso permitiu que os criadores de microscópios criassem imagens mais precisas durante esses avanços.
Na década de 1890, o então estudante alemão de pós-graduação August Köhler publicou seu trabalho sobre a iluminação Köhler que distribuiria luz para reduzir o brilho óptico, focar a luz no objeto do microscópio e usar métodos mais precisos de controle da luz em em geral. Essas tecnologias se baseavam no índice de refração, tamanho do contraste de abertura entre o espécime e a luz do microscópio junto com mais controle sobre os componentes como o diafragma e a ocular.
Lentes de microscópios hoje
As lentes hoje variam desde aquelas que focam em cores específicas até as que se aplicam a certos índices de refração. Os sistemas de lentes objetivas usam essas lentes para corrigir a aberração cromática, disparidades de cores quando diferentes cores de luz diferem levemente no ângulo em que elas refratam. Isso ocorre devido às diferenças no comprimento de onda das diferentes cores de luz. Você pode descobrir qual lente é apropriada para o que deseja estudar.
Lentes acromáticas são usadas para fazer índices de refração de dois comprimentos de onda diferentes de luz iguais. Eles geralmente têm um preço acessível e, como tal, são amplamente utilizados.Lentes semi-apocromáticas, ou lentes de fluorita, mudam os índices de refração de três comprimentos de onda de luz para torná-los iguais. Eles são usados no estudo da fluorescência.
Lentes apocromáticas, por outro lado, use uma grande abertura para deixar a luz passar e obter uma resolução mais alta. Eles são usados para observações detalhadas, mas geralmente são mais caros. As lentes planas tratam do efeito da aberração da curvatura do campo, a perda de foco quando uma lente curva cria o foco mais nítido de uma imagem longe do plano sobre o qual deve projetar a imagem.
As lentes de imersão aumentam o tamanho da abertura usando um líquido que preenche o espaço entre a lente objetiva e a amostra, o que também aumenta a resolução da imagem.
Com os avanços na tecnologia de lentes e microscópios, os cientistas e outros pesquisadores determinam as causas precisas das doenças e funções celulares específicas que governam os processos biológicos. A microbiologia mostrou todo um mundo de organismos além do olho nu que levaria a mais teorizações e testes sobre o que significava ser um organismo e como era a natureza da vida.