En todo el mundo natural se producen pequeñas interacciones, reacciones y eventos, incluso debido a nuestras narices. Pero como seres humanos, no siempre somos capaces de ver el pasado. 

La planta en su mesa de café está llena de vida, transformando la luz solar en oxígeno. Sus lentes, roupas en el brazo y gavetas, y los tapetes de su silla están llenos de ácaros e insectos. El aire, a su vez, está lleno de pólen y otros elementos minúsculos que respiramos constantemente. A veces es asombroso imaginar lo que está ocurriendo también frente a nosotros, a medida que nos movemos en nuestra vida cotidiana. Pero todo esto forma parte del ecosistema natural en el que vivimos y prosperamos. 

A lo largo de los años, la comunidad científica ha estado fascinada con el mundo natural que nos rodea, y ha creado algunas herramientas increíbles que nos permiten ver cosas que normalmente son invisibles para el ojo humano. Al igual que los telescopios nos permiten ver galaxias lejanas, los microscopios son el instrumento más común que utilizamos para ver los pequeños detalles que nos rodean. 

Los poderosos microscopios arrojan nueva luz sobre el mundo a nuestro alrededor y hacen visible lo invisible. Desempeñan un enorme papel en la ciencia y nos muestran los bloques de construcción de la vida. Nos ofrecen una comprensión más profunda de cómo se reproducen los pequeños organismos y de cómo evolucionamos como especie. Itens do passado, parados no tempo como fósseis, ou descobertos congelados, foram exumidos e examinados usando microscópios que revelaram tanta informação sobre a história da vida no nosso planeta. 

¿Por qué necesitamos microscopios?

Hay muchas cosas que no podemos ver, pero eso no significa que no estén aquí. Las señales de radio, Wi-Fi, Bluetooth y televisión están siempre a nuestro alcance, en la mayor parte del mundo, pero no somos capaces de verlas o sentirlas. 

Estamos acostumbrados a comprender el mundo a través de cosas que podemos ver, tocar, tocar y comer, pero hay una gran variedad de cosas en las que nuestros ojos, oídos y narices no están sincronizados. 

Imagina que tus ojos son microscópios poderosos, y que puedes ver todos los gérmenes y microbios que viven en tu piel, en las superficies a la vuelta de tu casa, o en los asientes y pegas de los transportes públicos. Se distrae tanto con este mundo extraordinario que no es capaz de concentrarse en su vida a una escala más significativa. 

Tras millones de años de evolución, nuestros ojos y cerebros están programados para preocuparse por las cosas más importantes: objetos y acontecimientos a una escala similar a la de nuestro cuerpo. Sencillamente, no tenemos tiempo ni capacidad cerebral para preocuparnos por todo lo que ocurre a nuestro alrededor. Cuanto más pequeñas son las cosas que vemos, más hay que ver, más información hay que procesar y más tiempo se necesita. Si ves microscópicamente todo el día, tienes que reaccionar mucho más lentamente al mundo a tu alrededor - y ese tiempo extra de reacción cambia la forma en que vives tu vida de una manera que es difícil de comprender. 

El cuerpo humano está finalmente sintonizado con el negócio de la vida cotidiana a escala humana y eficientemente concebido para ignorar todo lo demás, pero gracias a la ciencia moderna, sabemos que hay mucho más por ocurrir en nuestra vida a escala microscópica que nos puede ayudar a vivir nuestras vidas de forma más eficaz. 

Los científicos saben desde el siglo XVII que las entradas de los seres vivos están constituidas por pequeñas células y que la comprensión de su funcionamiento nos ayuda a combatir enfermedades y dolencias. Más recientemente, durante el siglo XX, los científicos descubrieron que las materias están constituidas por átomos y que los átomos primarios se construyen a partir de partículas subatómicas más pequeñas. La comprensión de la estructura atómica abrió el camino a todo tipo de inventos espantosos, desde los transistores electrónicos hasta la energía nuclear.

Cómo funcionan los microscopios

Los microscopios son esencialmente tubos equipados con lentes. Las lentes son pedazos de vidrio curvados que absorben (o refractan) los rayos de luz que atraviesan. El microscopio más simple de todos es una lupa hecha a partir de una única lente convexa, que normalmente aumenta de 5 a 10 veces. Los microscopios utilizados en casas, escuelas y laboratorios profesionales se conocen como microscopios compuestos y utilizan al menos dos lentes para producir una imagen ampliada. Hay una lente cerca del objeto (llamada lente objetiva) y otra lente cerca del ojo (llamada lente ocular u ocular). Cada una de ellas puede estar compuesta por una serie de lentes diferentes. La mayoría de los microscopios compuestos pueden ampliarse 10, 20, 40 o 100 veces, mientras que los microscopios profesionales pueden ampliarse hasta 1000 o más veces. Para una ampliación mayor que ésta, los científicos utilizan generalmente microscopios electrónicos.

Entonces, ¿qué hace realmente un microscopio? Piensa en una mosca colocada en lo alto de la mesa frente a ella. El gran ojo compuesto en frente de su cabeza tiene sólo unos pocos milímetros de diámetro, pero se compone de cerca de 6000 pequeños segmentos, cada uno de ellos un ojo minúsculo y funcional en miniatura. Para ver el ojo de una mosca en detalle, nuestros queridos ojos tienen que ser capaces de procesar detalles que son milímetros divididos en milésimas o millonésimas de metro (micras). 

Para estudiar el ojo de una mosca en detalle, sólo se necesita un ojo humano de entre 10 cm y 100 cm de diámetro. Tal y como aparece en la foto. Esto es lo que hace un microscopio. Usando lentes de vidrio fabricados con precisión, tira los rayos de luz minuciosamente separados a partir de algo de un objeto (como el ojo de una mosca) y los espalha-os de forma que parezcan vir de un objeto mucho mayor.

Partes de un microscopio

Un microscopio compuesto utiliza dos o más lentes para producir una imagen ampliada de un objeto, conocido como espécimen, colocado sobre una lámina (un pedazo de vidrio) en la base.

1. El microscopio se apoya firmemente en un soporte sobre una mesa.
2. La luz del día de la sala (o de una lámpara brillante) brilla en el fondo.
3. Los rayos de luz se dirigen a un panel angular y cambian de dirección, desplazándose directamente hacia el centro en dirección al espejo. El brazo gira. Puedes ajustarlo para capturar más luz y cambiar la luminosidad de la imagen que ves.
4. Los rayos de luz pasan a través de un orificio en la plataforma horizontal ajustable de la pantalla.
5. La paleta se mueve hacia arriba y hacia abajo cuando se gira una rueda de polarización en el lateral del microscopio. Al levantar y bajar la palanca, acerque o aleje las lentes del objeto que está examinando, ajustando el enfoque de la imagen que está viendo.
6. Para mirar algo en un microscopio (como una hoja de planta), prepárese una espécimen del mismo. El espécimen tiene que ser una hoja muy fina para que pasen los rayos de luz.
7. Monta el espécimen en una hoja de vidrio con una tapa de vidrio en la parte superior para mantenerlo en su sitio.
8. La luz que se ve desde la cámara pasa a través de la lámina de vidrio, el objeto, y la tapa de vidrio se desliza hacia la lente objetiva (la que está más cerca del objeto). Esto hace la primera ampliación: funciona espalhando raios de luz del espécimen de modo a parecer que provienen de un objeto mayor. La "lente" objetiva consiste generalmente en más que una lente.
9. La lente ocular (la más cercana al ojo) amplía la imagen de la lente objetiva, como una lupa.
10. En algunos microscopios, es posible mover el ocular hacia arriba y hacia abajo rodando una rueda. Esto proporciona un buen control o "afinación fina" del foco.
11. Olhamos para baixo sobre uma imagem ampliada do objecto.

¿Cuáles son las diferencias entre los distintos tipos de microscopios? 

Polorized Microscopes / Microscopios Polorizantes

La luz vulgar consiste en ondas que vibran en todas las direcciones. Si pasamos una luz como ésta a través de un filtro en forma de rejilla, para que las ondas puedan vibrar sólo en una dirección (plano), el efecto que obtenemos se llama polarización (o luz polarizada de plano). Si la luz polarizada se pasa a través de un pedestal de vidrio común, se convierte en la forma habitual a través del proceso de refracción. Podemos comparar la cantidad en que la luz se debilita en diferentes materiales utilizando un índice de refracción medido.

Cuando la luz pasa a través de otras materias sólidas, como el gel, el carbonato de calcio, el cuarzo, los plásticos (como el celofán), los plásticos bajo tensión, y muchos otros cristales, la luz se divide en dos ondas separadas que se doblan por cantidades diferentes y vemos un efecto llamado birrefringencia (doble refracción). A diferencia del vidrio (que tiene un único índice de refracción), estos materiales tienen dos índices de refracción. Si recogemos las dos ondas que salen de un cristal birrefringente y las pasamos a través de otro filtro polarizador, llamado analizador, que se coloca en ángulo recto con el primer filtro polarizador, éstas se recombinan, interfieren una con la otra, y producen patrones de colores que cambian a medida que se roda el espécimen.

Los microscopios de polarización se basan en esta idea: son muy parecidos a los microscopios ópticos comunes, pero con filtros de polarización instalados al principio y al final de la ventana. Podemos utilizarlos para estudiar la birrefringencia y otras propiedades de los materiales que nos pueden ayudar a identificar minas o a subconstruir su estructura interna. Los microscopios de polarización tienen aplicaciones útiles:

• Geología - Estudio de los componentes mineros de una roca en particular.
• Cristalografía - Identificación de cristas en todo, desde la ciencia forense hasta la conservación del arte.
• Ciencia de la materia - Estudio de la tensión en determinados componentes mecánicos mediante fotoelasticidad.
• Medicina - Diagnóstico de problemas médicos e identificación de mutaciones celulares, como tumores y crecimiento. 

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Fluorescence Microscopes / Microscopios de Fluorescencia

Al observar un objeto con un microscopio, no sólo queremos ver el objeto a mayor escala, también queremos mejorar el contraste de la imagen, para poder identificar diferentes partes del objeto. 

Para mejorar el contraste, podemos utilizar tanto accesorios químicos como físicos. Si ya utilizó un microscopio simple en la escuela, puede haber utilizado manchas químicas como el yodo, que transforma los hidratos de carbono en castaño escuro o preto, o azul de metileno (C16H18N3ClS), que muestra la forma en que las bacterias colorean los ácidos en su interior con un profundo tono azul. 

Los microscopios de polarización consiguen un contraste de color con la ayuda de ondas de luz polarizada. Y hay otra técnica muy popular, que mejora el contraste en microscopía, que se basa en la fluorescencia - el truco químico puxado por criaturas como pirilampos.

En el microscopio de fluorescencia, la amostra se corta con un cordón fluorescente, y luego se bombardea con luz de un determinado componente de onda (generalmente de una lámpara de mercurio). El corante emite entonces luz de un compuesto de onda diferente por el proceso de fluorescencia, que produce una imagen de alto contraste que podemos observar a través de lentes convencionales, utilizando filtros especiales o grabaciones con una cámara, o un sensor de imagen que detecta la luz.

Los microscopios de fluorescencia se utilizan ampliamente en la comunidad científica porque ofrecen un mayor contraste y sensibilidad que los microscopios comunes, y nos ayudan a identificar características únicas y funcionales en nuestras muestras microscópicas.

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Electron Microscopes / Microscopios de Electrón

Incluso los mejores microscopios tienen sus límites: la mayoría no pueden ampliarse más de algunos miles de veces. Una forma de entender la luz es decir que está formada por partículas energéticas llamadas fotones. Los fotones se comportan como ondas, pero son cientos de veces más finos que un cabello humano. Si queremos olfatear objetos aún más pequeños que las fotos, tenemos que usar partículas con componentes de onda aún más pequeños, llamadas Electrones. Los electrones son pequeñas partículas cargadas negativamente que se mueven rápidamente en el interior de los átomos. Los microscopios que funcionan de esta forma se denominan microscopios de electrones.

Historia de los microscopios 

La historia documentada y el uso de los microscopios se remonta al siglo XVI. A continuación se enumeran algunos ejemplos de avances históricos del microscopio: 

El fabricante holandés de espectáculos Hans Janssen y su hijo Zacharias desarrollan el primer microscopio fabricado en 1595.

Robert Hooke publica Micrographia, mostrando innovadores estudios de seres vivos vistos y descubiertos usando un microscopio en 1665.

En 1675, el empresario holandés Antonie van Leeuwenhoek desarrolló algunos de los primeros microscopios prácticos utilizando lentes de vidrio de alta calidad y los utilizó para realizar las primeras observaciones de bacterias y protozoos.

1815 - El pionero de la fotografía cinematográfica William Henry Fox Talbot y (más tarde) el físico David Brewster desarrollan el microscopio polarizador.

1873 - El físico alemán Ernst Abbe observa que la naturaleza fundamental de la luz establece límites a lo que puede ser visto ("resuelto") con microscopios ópticos convencionales - el discernimiento teórico que leva a los microscopios electrónicos.

1911 - Carl Zeiss y Carl Reichert desarrollan el microscopio de fluorescencia.

1931 - El científico alemán Max Knoll y su aluno Ernst Ruska desarrollan la primera lente magnética objetiva de electrones. Se convirtió en el componente central de un microscopio electrónico.

El microscopio de contraste de fase fue desarrollado por Frits Xernike en 1932. 

En 1933, Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico práctico de transmisión.

1935 - Max Knoll concibe y construye el primer microscopio electrónico de varilla.

1981: Gerd Binnig y Heinrich Rohrer inventan el microscopio de varilla en túnel, por el que se les concedió el Premio Nobel de Física de 1986.

Óptica Madeira, Funchal

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