Madeira Optics - ¿Cómo funcionan los microscopios?

En todo el mundo natural, pequeñas interacciones, reacciones y eventos están acontecer mesmo debaixo dos nossos narizes. Mas como seres humanos, nunca somos capaces de os ver a olho nu.

Una planta en su mesa de café está repleta de vida, transformando a luz solar en oxigénio. Os seus lençóis, roupas no armário e gavetas, e os tapetes no seu chão estão cheios de ácaros e insectos. O ar à sua volta está cheio de pólen e otros elementos minúsculos que respiramos constantemente. Por vezes é assustador imaginario o que está a recontecer mesmo à nossa frente, à medida que nos movemos na nuestra vida cotidiana. Mas todo esto es parte del ecosistema natural en el que vivimos y prosperamos.

Ao longo dos anos, a comunidade científica tem estado fascinada com o mundo natural que nos rodeia, e criou algumas ferramentas incríveis que nos permite ver coisas que normalmente são invisíveis al olho humano. Tal como los telescopios nos permiten ver galaxias distantes, los microscopios son el instrumento más común que utilizamos para ver los pequeños detalles que nos rodeam.

Os microscópios poderosos lanzan nueva luz sobre el mundo à nossa volta e tornam o invisible, visível. Desempenham um enorme papel na ciência e têm-nos mostrados os blocos de construção da vida. Deram-nos una comprensión más profunda sobre cómo los pequeños organismos se reproducen, bem como sobre como evolucionamos como especie. Itens do passado, parados no tempo como fósseis, ou descobertos congelados, foram exumados e examinados usando microscópios que revelan tanta información sobre la historia de la vida en nuestro planeta.

¿Por qué necesitamos microscopios?

Há muitas coisas que não podemos ver, mas isso não significa que ellas não estejam lá. Las señales de radio, Wi-Fi, Bluetooth y televisión están siempre en nuestra red, en la mayor parte del mundo, pero no somos capaces de ver o sentir.

Estamos habituados a comprender el mundo através de coisas que podemos ver, tocar, ouvir e cheirar, pero tiene una riqueza de coisas en que os nossos olhos, ouvidos y narizes não estão sintonizados.

Imagine que sus ojos son microscópicos poderosos, y poderia ver todos los gérmenes y microbios que viven en su piel, nas superfícies à volta da sua casa, ou nos assentos e pegas dos transportes públicos. Ficaria está distraída con este mundo extraordinario que no sería capaz de concentrarse en su vida en una escala más significativa.

A través de miles de años de evolución, nuestros ojos y cerebros están programados para preocuparnos con las cosas más importantes: objetos y circunstancias que escalan de manera similar a nuestros cuerpos. Simplemente no tenemos tiempo o capacidad cerebral para que nos preocupemos com absolutamente todo o que esté a acontecer à nossa volta. Quanto mais pequenas forem as coisas para as quais olhamos, mais há para ver, mais informação há para Processar, e quanto mais tempo demorar. Se visses microscopicamente o dia todo, terias de reagir muito mais slow ao mundo à tua volta - y esse tempo extra de reacção mudaria a forma como vives a tua vida de uma forma que é difícil de comprender.

El cuerpo humano está finamente sintonizado con el negocio de la vida cotidiana en la escala humana y eficientemente concebido para ignorar todo el resto, pero gracias a la ciencia moderna, sabemos que há muito mais a acontecer à nossa volta numa escala microscópica que nos puede ayudar a vivir como nossas vidas de forma más eficaz.

Los científicos saben desde el siglo XVII que al entrar dos seres vivos están constituidos por pequeñas células y comprenden su funcionamiento ayudando a combatir enfermedades y enfermedades. Más recientemente, durante el siglo XX, los científicos descubrieron que las materias están constituidas por átomos y que los propios átomos están construidos a partir de partículas subatómicas más pequeñas. A comprensão da estrutura atómica abriu caminho a todo o tipo de invenções espantosas, desde transístores electrónicos até à energia nuclear.

Cómo funcionan los microscopios

Los microscopios son esencialmente tubos equipados con lentes. As lentes são pedaços curvos de vidro que dobram (ou refratam) os radios de luz que os atravessam. El microscopio más simple de todos es una lupa feita a partir de una única lente convexa, que normalmente aumenta cerca de 5 a 10 veces. Los microscopios utilizados en casas, escuelas y laboratorios profesionales son conocidos como microscopios compostados y utilizan menos dos lentes para producir una imagen ampliada. Há uma lente acima do objecto (chamada lente objectiva) e outra lente perto do olho (chamada lente ocular ou ocular). Cada una de estas puede ser composta por una serie de lentes diferentes. La mayoría de los microscopios compostos se pueden ampliar 10, 20, 40 o 100 veces, y los microscopios profesionales se pueden ampliar hasta 1000 o más veces. Para una mayor ampliación de esto, los científicos utilizan generalmente microscopios electrónicos.

Entonces, ¿qué es un microscopio realmente faz? Pensé numa mosca sentada en la cima de la mesa à sua frente. El gran huevo composto frente a su cabeza tiene apenas unos milímetros de diámetro, pero es composto por cerca de 6000 pequeños segmentos, cada uno de ellos un pequeño tamaño y funcional en miniatura. Para ver el ojo de una mosca en detalles, nuestros propios ojos tienen la capacidad de procesar detalles que son milímetros divididos en milhares o milionésimos de metro (micras).

Para estudiar el ojo de una mosca en detalles apenas como el ojo humano, la teria de ter entre 10cm y 100cm de diámetro. Como se aparecesse numa fotografía explodida. É isso que um microscópio faz. Lentes de vidrio feitas con precisión, tira los rayos de luz minuciosamente separados vindos de algo de un objeto (como el olor de una mosca) y usando espalha-os de forma a parecerem vir de um objeto mucho mayor.

Partes de un microscopio

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

1. El microscopio repousa firmemente sobre un soporte sobre una mesa.
2. A luz do dia da sala (ou de uma lâmpada brilhante) brilha no fundo.
3. Os raios de luz atingem um espelho anguloso e mudam de direção, deslocando-se directamente para cima em direção ao espécime. O espelho pivota. Pode ajustarlo para capturar más luz y alterar la luminosidad de la imagen que vemos.
4. Los rayos de luz pasan a través de un buraco numa plataforma horizontal ajustable chamada palco.
5. O palco move-se para cima e para baixo quando se roda uma roda de polegar na lateral do microscópio. Ao levantar y bajar el palco, aproxima-se ou afasta as lentes do objecto que está a examinar, ajustando el foco da imagen que se ve.
6. Para olvidar algo sob um microscópio (como uma folha de planta), prepare-se um espécime do mesmo. O espécime tem de ser uma fatia muito fina para que os raios de luz passem.
7. Monta-se o espécime numa lamina de vidro com uma tampa de vidro por cima para o manter no lugar.
8. A luz que sai do espelho passa através da lamina de vidro, o espécime, ea tampa de vidro se desliza para una lente objetiva (a que está más próxima al objeto). Esto hace una primera ampliación: funciona espalhando rayos de luz do espécime de modo a parecer que provêm de un objeto mayor. Una lente objetiva consiste generalmente en una lente.
9. A lente ocular (a mais next do olho) amplia a imagem da lente objetiva, como una lupa.
10. En algunos microscopios, es posible mover el ocular hacia la cima y hacia abajo rodando una roda. Esto es un buen control o "afinación fina" del foco.
11. Olhamos para bajar sobre una imagen ampliada del objeto.

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

Microscopios Polorizados / Microscópios Polorizantes

Una luz vulgar consiste en ondas que vibran en todas las direcciones. Se passarmos uma luz como esta através de un filtro en forma de grelha, para que as ondas possam vibre apenas numa direcção (plano), o efeito que obtemos chama-se polarização (ou luz polarizada de plano). Se a luz polarizada for então passada através de um pedaço de vidro comum, ela dobra-se da forma habitual através do processo de refração. Podemos comparar la cantidad de luz que se dobra en diferentes materiales utilizando una medida de índice de refracción.

Cuando la luz pasa a través de otras materias sólidas, tales como gelo, carbonato de calcio, cuarzo, plásticos (tais como celofane), plásticos sob tensão, y varios otros cristales, a luz se divide en dos ondas separadas que se dobran por cantidades. diferentes e vemos um efeito chamado birrefringencia (dupla refracção). Ao contrario do vidro, (que tem um único índice de refracción), estos materiales tienen dos índices de refracción. Se recolhermos as dos ondas que saem de um cristal birrefringente e as passarmos através de otro filtro polarizador, chamado analizador, que é colocado en el ángulo recto con el primer filtro polarizador, ellas recombinam-se, interfieren uma com a outra, e produzem padrões coloridos que mudam à medida que se roda o espécime.

Os microscópios de polarização baseiam-se nesta ideia: são muito semelhantes aos microscópios ópticos comuns, mas com filtros de polarização instalados acima e abaixo da amostra. Podemos utilizar los para estudiar una birrefringência y otras propiedades de los materiales que nos pueden ayudar a identificar minerales o a subconstruir su estructura interna. Los microscopios de polarización son aplicaciones utilizadas:

• Geología - Estudio de dos componentes minerales de una roca en particular.
• Cristalografía - Identificación de cristales en todo, desde la ciencia forense hasta la conservación del arte.
• Ciência dos mateis - Estudio de tensión en ciertos componentes mecánicos utilizando una fotoelasticidad.
• Medicina - Diagnóstico de problemas médicos e identificación de mutaciones celulares, tales como tumores y crecimiento.

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Microscopios de fluorescencia / Microscópios de Fluorescência

​​Ao observar um objeto solb um microscópio, não procuramos apenas ver o objecto numa escala maior, queremos también mejorar o contrastar da imagem, para podermos identificar diferentes partes do espécime.

Para mejorar o contrastar, podemos utilizar tanto herramientas químicas como físicas. Si utilizo un microscopio simple en la escuela, puedo utilizar manchas químicas como yodo, que transforman los hidratos de carbono en castaño oscuro o negro, o azul de metileno (C16H18N3ClS), que muestran la forma de las bacterias y colorean los ácidos no seu. interior con un tom profundo de azul.

Los microscopios de polarización crean un contraste colorido con una ayuda de ondas de luz polarizada. E há outra técnica muito popular, que melhora o contrast em microscopia, que se baseia na fluorescência - o truque químico puxado por criaturas como pirilampos.

Num microscópio de fluorescência, amostra é corada com um corante fluorescente, e depois bombardeada com luz de um determinado comprimento de onda (generalmente de uma lâmpada de mercúrio). La corante emite una luz de una combinación de onda diferente en el proceso de fluorescencia, que produce una imagen de alto contraste que podemos observar a través de lentes convencionales, usando filtros especiales o gravações con una cámara, o un sensor de imagen que detecta una luz.

Los microscopios de fluorescencia son ampliamente utilizados en la comunidad científica porque ofrecen mayor contraste y sensibilidad de los microscopios comunes, y nos ayudan a identificar características únicas y funcionan en nuestras demostraciones microscópicas.

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Microscopios electrónicos / Microscópios de Electron

Mesmo os melhores microscópios têm os seus limites: a maioria não consegue ampliar mais do que alguns milhares de vezes. Una forma de comprendermos a luz é dizer que ela é constituída por partículas energéticas chamadas fotões. Os fótons comportam-se como ondas, mas são centenas de veces mais finos do que um cabelo humano. Se queremos olvidar para objetos aún más pequeños de las fotos, temos de usar partículas con complementos de onda aún menores, chamadas eléctricas. Os electrões são pequenas partículas cargadas negativamente que se mueven rápidamente no interior dos átomos. Los microscopios que funcionan de esta forma son microscopios eléctricos chamados.

Una historia de los microscópios

A descoberta documentada ea utilização de microscópios pode ser rastreada até ao século XVI. Algunos ejemplos de avances históricos del Microscopio están listados a continuación:

El fabricante de espectáculos holandeses Hans Janssen y su hijo Zacharias diseñaron el primer microscopio composto por volta de 1595.

Robert Hooke publica Micrographia, que muestra incríveis estudios de seres vivos vistos e diseñados usando un microscopio en 1665.

En 1675, el empresario holandés Antonie van Leeuwenhoek desarrolló algunos dos primeros microscopios prácticos usando lentes de vidrio de alta calidad y utilizándolos para hacer como primeras observaciones de bacterias y protozoarios.

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

1873 - El alemán Ernst Abbe observa que la naturaleza fundamental de la luz estabelece limites ao que pode ser visto ("resolvido") con microscópios ópticos convencionais - o discernimento físico teórico que leva aos microscópios electrónicos.

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

1931 - El científico alemán Max Knoll y su compañero Ernst Ruska desarrollaron una primera lente objetiva magnética de electricidad. This turnu-se o componente central de um microscópio de electrões.

O microscópio de contraste de fase foi desarrollado por Frits Xernike en 1932.

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

1935 - El primer microscopio electrónico de varrimento foi concebido e construido por Max Knoll.

1981: Gerd Binnig y Heinrich Rohrer inventaron el microscopio de varrimento en túnel, pelo cual les atribuyó el Premio Nobel de Física de 1986.

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