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Asignatura: Metodos en biologia, Profesor: , Carrera: Biología, Universidad: UCM
Tipo: Apuntes
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Desde la Antigüedad, el hombre se ha dado cuenta de que los cristales tallados (empleados en origen como joyas) con ciertas formas modificaban el aspecto de los objetos observados a su través. En la Edad Media, el físico árabe (nacido en el actual Irak) Ibn al-Haytham realizó extensos estudios matemáticos sobre las propiedades ópticas de diversos tipos de lentes. Al mismo tiempo, comenzó a desarrollarse una industria de producción de lentes para ayudar en la lectura y otros trabajos.
Anton van Leeuwenhoek (Holanda, 1632-1723) logró fabricar lentes lo suficientemente poderosas como para observar bacterias, hongos y protozoos. El microscopista Leeuwenhoek, sin ninguna preparación científica, puede considerarse el fundador de la bacteriología. Tallaba él mismo sus lupas, sobre pequeñas esferas de cristal, cuyos diámetros no alcanzaban el milímetro (su campo de visión era muy limitado, de décimas de milímetro). Con estas pequeñas distancias focales alcanzaba los 275 aumentos. Examinó por primera vez los glóbulos rojos y descubrió que el semen contiene espermatozoides, documentó ampliamente varios tipos de protozoos, y hasta de bacterias.
Robert Hooke (Inglaterra, 1635-1703) fue un científico que realizó investigaciones en Física y Biología muy variadas. Ideó los primeros microscopios compuestos con varias lentes, que en esencia tenían ya la misma estructura que los microscopios ópticos modernos. Entre otras, publicó en 1995, en su obra Micrographia , multitud de ilustraciones de criaturas microscópicas, incluyendo el aspecto de cortes de láminas de corcho divididas en estructuras que denominó “ células ”. Algunos años más tarde, el italiano Malpighi publicaría el resultado de sus observaciones microscópicas de tejidos vivos, entendiéndose que las células eran las unidades constitutivas de los seres vivos.
La lente de nuestro ojo, el cristalino, concentra la luz procedente del exterior y la proyecta en la retina. En su forma más simple (lupa), un microscopio se compone de una única lente biconvexa (más ancha en el centro que en los bordes). La luz reflejada por la flor llega a la lente como un haz de luz colimado (rayos de luz que viajan paralelos). La lente concentra ese haz, dirigiéndolo hacia el ojo y creando en la retina una imagen virtual de la flor. El efecto de concentración de la luz previo al cristalino que provoca la lente, crea en el cerebro el efecto óptico de que la flor está en realidad mucho más alejada, y la imagen virtual que se crea en la retina no es la de la flor en su posición original, sino más lejos: más grande.
La diapositiva muestra este proceso para una lente simple (lupa); un microscopio que dispone de más lentes simplemente multiplica este efecto, concentrando sucesivamente los rayos de luz provenientes de la muestra y haciendo que ésta parezca cada vez mayor.
Mover la posición de la lente con respecto a la del objeto afecta a más cosas que al aumento con que se ve. Las lentes poseen un punto focal : un lugar donde se forma la imagen mirando al infinito, donde se tiene una amplitud de campo máxima y todo está enfocado. A medida que el objeto se acerca a la lente (y la imagen virtual que tenemos del mismo es mayor), la amplitud de campo disminuye: la distancia entre los límites izquierdo y derecho del campo de visión es cada vez mejor. Además, el plano focal se vuelve más limitado: cada vez se ve una porción más estrecha del objeto bien enfocada. De este modo, al pasar con el microscopio de un aumento dado a uno superior, no sólo la porción del objeto que se ve es menor, sino que hay que empezar a jugar con el enfoque del tornillo micrométrico para ver todos los planos del objeto enfocados.
Una forma de hacer disminuir el cociente es haciendo el numerador más pequeño. Podemos jugar con la longitud de onda de la luz incidente: haciendo variar la luz hacia colores azules o violetas hacemos que disminuya la longitud de onda… pero esto rara vez es operativo, ya que observando a través de luz de colores no apreciaríamos el color real de las tinciones, por ejemplo. En los microscopios ópticos pues usamos normalmente luz blanca, que tiene una longitud de onda media de 550 nanómetros, y en realidad no hay mucho que se pueda hacer en un microscopio óptico para hacer este numerador más pequeño… Esto llevó al desarrollo del microscopio electrónico: la principal diferencia entre un microscopio óptico y uno electrónico es que en lugar de un haz de luz visible, se utiliza un haz de electrones. La longitud de onda de un haz de electrones depende del voltaje de ese haz, pero se mueve en órdenes de entre 2 y 4 picómetros (10 -12^ m), lo que implica aumentar casi 10.000 veces el poder de resolución.
La otra forma de hacer disminuir el cociente es haciendo el denominador más grande. Esto puede hacerse modificando la apertura angular del objetivo: cuanto más próximo a 90º sea ese ángulo, mayor será el seno. El ángulo puede modificarse modificando el tamaño y la forma del objetivo, lo que requiere de diversos ajustes técnicos que las distintas casas comerciales consiguen resolver mejor o peor.
También puede hacerse el denominador más grande modificando el índice de refracción (n) del medio que se dispone entre la muestra y el objetivo. El índice de refracción indica la el nivel de dispersión de los rayos de luz una vez atraviesan la muestra. Simplificando la explicación: cuanto más se dispersen estos rayos y menor número de rayos luminosos entren a través del objetivo, peor se verá la muestra. Al hacer variar el índice de refracción del medio, el aceite de inmersión hace que el objetivo reciba más rayos de la muestra: aumenta el poder de resolución.
El condensador puede moverse normalmente arriba y abajo para hacer variar el plano en el que se concentra el haz de luz, pues en función de cómo sea la muestra (distinto grosor del vidrio del portaobjetos o de la muestra) puede interesarnos que ese plano esté a distintas alturas.
Los oculares están formados por dos lentes convergentes (planos convexos). La primera lente se denomina de campo o frontal , está situada en la parte anterior del ocular y es la encargada de recoger y ampliar la imagen generada por el sistema de lentes del objetivo; su construcción afecta también a que el campo de visión sea más o menos amplio. La lente posterior, en contacto estrecho con el ojo del observador, se denomina lente ocular y es la responsable de aumentar nuevamente la imagen y orientarla hacia el ojo del observador.
