regional de medellin - sena
TRANSCRIPT
Regional de Medellin
Nociones d. ,
m1croscop1 a
CENTRO NACIONAL TEXTIL
Ministerio de Trobajo y Seguridad Social
MINlS'J ERIO DE 1RABAJO Y SEGURIDAD SOCIAL
SERVICIO NACIONAL DE APREN DIZAJE
SE NA
Regional de Medelli'n
C E N1R O NAC I O NAL TEXTIL
NOCIONES DE MICROSCOPIA
!.
L
NOCIONES DE MICROSCOPIA
INDICE
Introducción
Nociones de Microscopía.
J...,a T.1UZ • . . • . . • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • o o o • • · · · ·
l':l Ojo Humano ..
Página
1
1
3
Lentes Simples. Refracción de Luz. . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Refracción a través de un Prisma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Ampliación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
El Microscopio Compuesto. . . . . . . . . 9
Ampliación en Mícroscopio Compuesto. 10
Poder de Resolución. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Contraste . . . . . . . º • • • • • • • • • º • , • • • • • • 1 3
Defectos de los lentes.
Lente Ocular. . .....
Aberración Cromática.
Plataforma ......... .
Sistema de llum in ación.
Modo de Operación del Microscopio Ml 5 C.
Equipo Básico Adicional al de Microscopfa.
. . , . .
Luz Polarizada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . .
Microscopía de Contraste de Fase ..........
Principios del Microscopio de Contraste de Fase.
Bibliografía ....................•.....
14
15
16
17
18
19
21
22
23
25
IN1 HODUCClON
Este Manual ha sido diseñado como una ayuda a los instructores y f'Stu
diatites de cursos de textiles en general y particularmente para l0R <'U r
sos Bás; cos de Materias Primas para Técnicos MPriios.
Podri a también formar las has es para un c11rso de complemP,ntación en
Mi croscopt'a de textiles para el personal empleado en los lahoratoríos
textiles de la industria.
Es muy importante que los estudiantes conozcari i'ntegramen:e lrls forma�
fi:'sicas y estrur.1uras de las materias primas utili7.adris en lR. indust;:-ia
textil. Ellos podttan r.on Ja ayuda del microscopio identificFir la mayo
rta de las fibras naturales por la apariencia. de sus caractP.r(Rtícas
Con las fibras sintéticas son necesarias pruehae adiciorialcf' par::t ¡deri
tificar una fibra en particular. sin embargo, el n,icroscop10 usarin arle
cuadamente es una herramienta valiosa en el lah0rat.orio t�xt.il.
Por ejemplo en las i.nvestigaci.or:ies del origen de lo::; daños frsi.c:o-qu(mí
cos, las fibras o telas en proceso, en el e:=;tudio ele lns efectos del agua,
sustancias qu1micas y materias colorantes en las fi.bras. disposición
de las fibras P.n hilos y en la estructura de telas tejidas y rw tejidas y
de las tP.las de tejido de punto.
•
\
j
!
NOClONES DE MICROSCOPIA
El microscopio es un i'lstrumento usado para haC'er visibles los dctancs
muy diminutos, los cuales sin esta ay,..1da no serta posible verlos.
Hay tres factores para ver cualquier objeto:
l. El objeto que se va a observar
2. La luz para observarlo
3. El ojo para observar el objeto
l. lln objeto para ser vi.si.ble debe ser lo suficientemen.te grande.
lJn objeto vi si ble puede ser visto porque af P.cta en algnna formn la
111 z que se refleja del mismo al ojo. Es un hecho de ,om((n expe
ri. encia, que algunas de las cosas que existen no pueden ser vi.i-:;ta s
con el ojo, sin ayuda.
Una persona con visión normal puede distinguí r objetos a distancia�
de 1 /300" a 1 / 400" separadamente (7 5 u. ) (micrones).
2. La Luz
J ,a luz es la energfa radiante que el sol produc-c•. Esta ltace parte
del espectro electro-magnético. Esta energfa radiante puede des
cribirse convenientemente en términos de longitud de onda. ( �) .Y
velocidad (v. )
Considerar una forma de onda como en la Fig. I
Figura 1
�---A
A
I
\ = Longitud de onda
A = Amplitud
,� '"
,c ..
\
Figura -�-
,.. , ..
E�ERGIA RAD[ANTE ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
Cosm
í 1 ¡·
GA�\L\ ¡, \:
[RAYOS-X 1 __,
/y"l:TR_'\ vrol l1NFRARRl [nADAn i
'VISIBLE
�,-·--·b 1 . ro 1 0 1 0-10 10- 6
· / 10
l 10 -4
� 1 1 t::J
- 1 < ' r',
,-. 1 - 1--.-.
� ' � = � ·-.,, 1 ¡:i) ¡.::) ¡ r.�,,..,. 1 , N ¡ ,.... < ..., .-r< ' ......
o � J V
1 10-2
�
1
H l Í � i > 1 5 � - -----·r---- VlSIBLE
' 1
___ --L---1------ --,-----1_.._ ___ ------t 3 fiO -100 150 500 550
----TRANSMISION 1
_____ _,
·•-----1:--- - le- ·���1·02 104 10'6 10 8 10 10
�···
-�,
..
....; ---e
-< ,-.
o::; i
� <r,
......
�
v
� >-;:
� 1 <r;
o
zc.::
--- 1 -· 7--. -
·----L;-
---�L-------t---- _¡ 600 650 700 750
C1\IS.
mu
2
A = Uis1.ancia en espacio de una vibración cc,.,,!>1r •;.
f = 1 ;1 número de vibraciones por se¡�undo
v = Velocidad a la cual viaja la. radiación a través del espacio.
v es afortunadamente un valor constante para toda radi.ación elect.ro
magnét i ca, (1H6. 000 millas por segundo = 2. 99 x 1010 centímetros
por segundo), luz, calor y ondas de radio, tienen la misma velocidad.
Luego, las diferentes formas de energfa radiante pueden caracterizarse
por la frecuencia y la longitud de onda.
Ej: v = A f o velocidad = longitud de onda x frecuencia, (1 ).
Por consiguiente:
A = f o longi 1.ud de onda = Veloetdad frecuencia
(2)
Considerar las longitudes de onda de luz visible (fig. 2), el espectro o
recorrido está entre 350 - 750 mu. (milimjcrones).
Podemos demostrar el hecho de que la luz blanca está compuesta de luz
de diferentes colores cuando pasa a través de un prisma.
Ya que podemos describir la radiación electro-magnética en términos
de longitud de onda, entonces la luz de color puede ser caracterizada
por su longitud de onda.
Ej. : Az,11 0.45 u. (450 mu. )
Verde 0.53 u. (530 mu. )
/\111arillo º· f)!) ll. (!1:JO nn1.
Hojo 0.65 u. (650 JllU.)
EL OJO HUMANO
e
C = CORNEA
A = HUMOR A CU OSO
L = LENTE CRISTALINO
VH = HUMOR VI1REO
E· J.
Es esencialmP.nte en el sentido d� redbir ;raá;zenP.s. en u¡, �r.�;:1. sP.u-
�i ble a la lu 7, ea la parte de atrás d�l ojo, llamada la retina. L� r�
tina eFt.�. compL1esta de u;-¡a s�r-i.e d� c<Hu.;as individual!":s.
El Umite del ele talle, el cual podernos observ1.r con el ojo sj n nin.gu- ,
na ayuda, ocurre cmmdo dos ;mnt0s ü,dt•,-i.duales están tan. c�rca u;-,0
de otro, que la i;r.R.gen d0. el10i=; r:abe en 1;_n� c2l · la. T'ara •,rpr ::n�s
Si uno va por- le>. ca.lle y dcflea cbs�_rv�r el contenido d": �'"la_ ·,·er..�?.:.�
d� un almacén Fl.l otro l:=tC:0 d"! la caU� .. qué se der,ic; ;1�:.:er 7
di i::o, es necr:.:sario sostener la páRina ac�rca de P'' o (2:'i c"·"s. :,
para vistP. normru.. Con el fin dP. ler-:r 1m pi.mto dem.:;i.si8.d.o pn�u�::c.
nosotros c:xt�ndemos lR i;:n_ag�n sobre ,;_n �.n::a rnás grandlo' de �.::i. re-
tin:;i__ (Fi�. 4).
Con el fin de P.:xplic�.r lo qu� �stá suc�d;__1z�do, poder:10::; usar.1as ;::nn~
Uneas dir�ctPs.
De la F:g. � -:--n-'!emos deducir o.ve:
CP.11.tro ópU r:n í'lel c,io.
I
r
f:'igura 4
CON UNA MIRADA DE CERCA
Figura 5
·-
----
......___
......___
-
------
......___
'-..
-----
--
-.:.K L1 !--1
........... I'
" "--: ,. _l
Matemáticamente:
y
• Tg ª2 L
• = 2 X
Tg ª1d3
También: º1
•
• •
r •
=
dl
Tg ª2 = º2 Tg ª1 ª2
de (1) y (2)
4
Tg
d3 L = 2
L Ll1
Tg ª1 y
X d¡
=
º1
=
d 1
d2
(1)
º2 = Tg ª2 d
2
ya que º1 = º2 (2)
el cual confirma los puntos (a) y (b) de arriba.
Hemos visto que la distancia normal para una visión clara con el ojo
sin ayuda es aproximadamente de 10" 6 250 mm. Podemos superar
esta dificultad usando instrumentos ópticos por ejemplo una lupa, ante
ojos o un microsr.bpi.o. Estos instrumentos nos capacitan para dar una
mirada más de cerca, extendiendo la imagen sobre un área más grande
de la retina. Vemos una imagen aumentada.
Teóricamente no hay lí'mite para la ampliación que podemos obtener por
instrumentos ópticos, pero la imagen debe ser extendida sobre la retina
en una forma que los detalles puedan apreciarse,
'
5
La. conservación del detalle, es el factor limitant.e de la capaciadad de
los instrumentos ópticos.
Lentes Simples: Refracción de Luz:
Usted puede haber observado que cuando se coloca un palo verticalmente
en agua clara y qui.eta, este parece torcido. Si. no lo ha notado, hágalo
con un lápiz en un vaso de agua clara. Cuando observamos imágenes
por la luz que entra al ojo, algo ocurre a la luz. cuando observamos un
objeto a través de agua clara. Ya que el lápiz o palo parece torci.dQ ,
la luz por la cual vemos, ha cambiado de di.rección. Es!.e fenómeno es
conocido como refracción.
Todas las sustancias transparentes, tienen esta propiedad de 'torci
miento o encorvadura'. El grado de 'torcimiento' o desviación depen
de del i:'ndice de refracción del material (n). Al valor más alto de (n)
mayor luz e s desviada.
Los valores típicos de algunos materiales son:
Diamante 2. 42; vidrio l. 52 a l. 65: 'perspex' (sustancia plástica trans
parente l. 49); agua l. 33, aire l. O.
Una definición alternativa para i:'ndice de refracción es dado por:
n = Velocidad de la luz en el aire Velocidad de la luz en el medio
Loz rayos de luz que entran en una substancia transparente con densidad
óptica más grande que el aire, se comportan en una forma definida por
las leyes de refracción. (Fig. 6).
Figura 6
REFRACCION
A
Dirección d el r ayo
B
Figura 7
DISPERSION Y COLOR
Rojo
Naranja
Amar-illo ..
Verde
Azul
------- In digo
Violeta
l.
6
Si el rayo de luz entra en la sustancia I normal 1 (ej. en los át'igulos
derechos de la superficie), la atraviesa sin desviación.
2. Si el rayo entra en la sustancia en cualquier otro ángulo es torcido
o desviado hacia la normal, cuando sale del medio corrpacto (denso)
es refractado lejos de la normal, seg11.n una li'.'nea recta pero lateral
mente. desplazado de su curso original.
REFRACCION A TRAVES DE UN PRISMA (Fig. 7)
De particular interés, es la acción de un rayo de luz que pasa a través
de un bloque triangular de vidrio (un prisma). Las leyes de refracción
se aplican. Observamos ahora que la luz paralela no es más larga que
la Hnea original; pero se tuerce hacia la base del prisma cuando emerge
de iados inclinados.
Si ahora colocamos un juego de p rismas como en la Fig. 8, podemos
inclinar los rayos de luz para que emerjan de los prismas y puedan en
contrarse en un solo punto llamado enfoque. El mismo efecto se
produce por un lente simple. (Fig. 9) y la relación entre el á.ngulo de
desviación y el ángulo de la superficie del lente (o el radio de curvatura)
es la clave para la acción de enfoque de un lente.
Los lentes ordinarios con fases de fondo y pulí.dos, son una forma más
fácil de producir una acción de enfoque y es equivalente a un infinito nú
mero de secciones de prismas distintos.
Figura 8
HEFRACCION DE LA LUZ
--------------------------------A
L
Un conjunto de secciones p.rismáHcas· dan un efecto focal simllar que los lentes
o
Figura 9
I Imagen producida por un lente simple que muestra longitud focal, distancia al objeto,� y distancia a la imagen y_. F1 Y ·F son los puntosfo cales frontal y posterior. A1 y A2 son los ángulos de fos pri srnas, enla circunferencia de las dos mitades de los lentes que conforman el presente.
I'
I
1\/I
Figura 10
'�--
-
...... -
...... ----...... -
-
...... ......
...... ......
V
Imagen producida por un 'lente simple cuando el objeto est2. dentro del foco frontal; una imagen virtual se forma cuando los rayos emergentes aparecen desviados.
Figura 11
7
AMPLIACION
Un: lente se usa normalmente para producir una imagen aumentada (por
ej. : para mirar más cerca). Debemos recordar que el área de la imagen
es también aumentada, el diagrama (Fig. 9) implica únicamente aumento
lineal. Si una persona toma un lente simple, ej. una lupa, podemoE ver
cómo cambia la ampliaci.ón con la posición del objeto. Si el lente se acerca
al objeto se ve una imagen recta, el objeto está más cerca del lente que el
punto de enfoque y se forma una imagen 'virtual 1 • (Fig. 10 ).
Imagen Virtual Derecha: Cuando el objeto está a una distancia menor
que la focal; son siempre mayores q11e el
objeto.
Entonces los lentes del ojo, pueden enfocar esta imagen en la retina.
Comparar las figuras 9 y 10. La situación mostrada en la Fig. 9, pro
duce una imagen 'real 1, la cual puede ser proyectada en una pantalla.
Esto explica por qué debemos colocar una transparencia o peli'.'cula, lo
de arriba hacia abajo (invertido), en un proyector.
Imagen Real Invertida: Cuando el objeto está a una distancia mayor
que la focal, son tanto mayor cuanto ·mayor es
la distancia a que se forma. Objeto e i.magen
son i.guales cuando ambos están a una distancia
2f de la lente.
..
8
Una imagen 'virtual' no puede ser proyectada al menos que otro lente sea
usado en el sislema. Por ejemplo: el lente en el ojo humano.
Los lentes tienen la propiedad de aumentar el ángulo visual, lo cual de
un trabajo anterior (p3 ) equivale a decir que la í magen de la retina se
aumenta.
De la fig. 9 podemos decir que:
Ampliación = Tamaño de la imagen Tamaño del objeto
y usando las propiedades geométricas de triángulos similares:
Ampliación: distancia de la imagen a la lente = v l )j stancia del objeto a la leni.e u
Podemos as( calcular la ampliación de cualquier lente si conocemos
estas cantidades.
Previamente hemos considerado el ángulo visual, si consideramos el uso
de un lente simple; el observador en la práctica ajusta el lente para que
la imagen- aume?1.tada. aparezca en la. distancia normal de visión precisa,
con el ojo sin ninguna ayuda, {ej. 10 11 ó 25 cms. ). Llamando esta di.s-
tancia D. tenemos:
Ampliación IM
OB
=
(Fig. 11).
IM
AC
= D + r
f
= D
Í
+ I
Cuando el objeto está más allá del enfoque del lente (Fig. 12) como en
un microscopio, la fórmula para ampliactón:
triángulos D. M . l. y O. B. f son similares:
IM DB"
= D
f
M = D
9
El valor más peqnefío de f, es el más grande aumento.
Ya que Des un valor stándard para visión normal, es tomada también
como stándard para calcular el poder de ampliación.
Un lente con f = 5 cm. dará M = 6, y
Un lente con f = 2 cms. dará M = 13. 5 Es dedr:
M = D + 1 = 25 + 1 = 6
f 5
Ya que hay un Emite al tamaf'ío práctico de un lente, el microscopi.o en
su forma más simple usa 2.
La imagen real formada por el primer lente se aumenta por los lentes
oculares. Para alta ampliación ambos lentes serán de enfoque de lon
gitud corta. (Fig. 12).
EL MICROSCOPIO COMPUESTO
La primera persona que usó dos lentes fue S. Janssen, holandés, en
l. 590. Usó dos lentes cada uno adherido a un tubo, un tubo cdlocado
det1tro del otro en la forma de,un.telescopio.
Considerando el instrumento usamos:
a .. Soporte del Microscopio:
(fig. 13)
Pesado y r(gido para dar estabilidad y evitar vibración, cuando está
en uso. Este lleva el montaje para el sistema óptico, la plataforma
y controles de enfoque.
b. Sistema de Lentes :
l. El más bajo o lentes objetivos
� �
� �
�
LENTE (}1?,J'i=.T/VO
� =+
-• 1 •
F2
[2.
.,,..--:: �
,,.,,;.,.,.. ,,.¿::.
� �
� �
Figura 12
EL MICROSCOPIO COMPUESTO
-�--:::::::
.........-::: �
�
�� Í...GNT,=.
OtULAR "--
.........-:::: �
. ,.,..--:: --:::::
El ojo y el lente ocular forman un microscopio sencillo para posteriormente ampliar la imagen I¡, formada por lalente obJetivo y formar la imagen If visible en laretina de ojo.
""! �,
�
LENTE OCULAR
# 1 / ./
//·//------+----/ , / ,·· )'-., /
�--1 "'·.
g/ -:::;;}� -- PORTA-08,JETIVO
-:7 ;,{/
--·----·-·· ----"--'<__ .. ·- -· ·;__
OBJETIVO
....._e
;:,¡..--....,-,.,
'\. ':'.!��f' -� - �--�
JÍiF.
( -- - - \ .4ijtt.•..
o ¡ 1 ��----�
__bf\� p ti� A __
�-
PLATAFORMA
SUB-PLATAFORMA
--------CONDENSADOR
- ,_-...::::::-.,,____ _____ TORNILLOS AJUSTADORES
•-----1---- · . .,,.----·----·---SOPORTE/
.,,.-"
@1JJ_
FIGURA 13
10
Este se atornUla en la base del porta-objetivo. !lay cuatro posi
ciones di spon ihles para dtferentes lentes. t·:s los pueden variar
de 32 mm. a 2 mm. de longitud de enfoque. Ejemplo:
Am:eliación Longitud de Enfogue Distancia A:eertura de Trabajo Numérica
Dajo X 5 32 mm. 22 mm. 0.1
X 10 16 mm. 8 mm. 0.25
(Seco Medio X 40 4 mm. 0.5 n1m. 0.85
aceite) 50 3.25 mm. 0.5 mm. 1.0
(aceite) Alto X 90 2 mm. 0.2 mm. l. 3
Los dos primeros (X5 y XlO) tienen una larga di stanci.a de trabajo con
una buena profundidad del e ampo y son insensibles al grueso de la tapa de
vidrio usado.
Con el No. 3 (X 40 seco), se debe usar cubre objetos delgados (O. 17 mm. )
Pueden usarse objetivos de inmersión en aceite con tapas de vidrio de cual�
quier descripción.
AMPLIACION
•
Considerar la fig. 12.
Ampliación: Distancia de la imagen del plano de enfoque más alto Longitud de enfoque
La distancia D ha si.do puesta como·stándard en mi.croscopios de fabri
cación moderna (llamado tubo de longitud) en 160 mm.
Ya que Des l.60 mm.
Luego la ampliación inicial
11
= 160 = 10 con 16 mm.-f-
40 con 4 rn.rn.
80 con 2 mm.
Lentes objct ivos
11 "
" 11
La ampliación total de U:r1 objetivo con ocular XlO, será por cónsigulente
100. 400 y 800 respectivamente.
PODER DE RESOLUCION
Teóricamente no hay íf'mite en la cantidad de ampliación que podemos
obtener para el uso de lentes. Pero una alta ampliación es menos
iitil si no podemos distinguir los detalles.
Ej: Si uno examina la fotograffa de un periódico, podemos distinguir
los detalles con el ojo. Si una persona mira la fotograffa con un lente
simple, verá un conjunto de puntos pequefios. No podemos ahora ver
ningdn detalle de la fotografía y no hay ninguna ayuda para una visión
más clara.
Similarmente con microscopios es inrttil usar una ampliación mayor
que la que se requiere para ver los detalles claramente. En muchos
casos, podemos ver más claran1ente si usamos una ampliación más
baja.
Técnicamente, el poder de resolución se define corno la distancia inr
nima entre dos puntos, lo cüal permite verlos como separados. En un
microscopio este poder de resolución es controlado por:
a. La apertura numérica del lente.
b. La longitud de onda de la luz usada.
c. Contraste obtenido en el objeto.
d. Defectos de los lentes (o de los ojos).
i2
a. La apertura puede describirse como la potencia de \uz captada en un
lente. Considerar un punto de luz P. (Fig. 14), brillante o incidente
en un. lente A. B. El ángulo � da el cono máximo de luz recibida por
el lente.
Por lo tanto, en el diagrama que es la más grande longitud de enfo=-
que {f) del lente, el lente más grande debe captar la misma canti
dad de luz.
En consecuencia, con el fin de captar más luz, · debemos reducir la
longitud de enfoque {f) o ampliar más los lentes.
Para propósitos prácticos el lí'mite se alcanza cuando el ángulo �
llega a 134°. No podemos hacer que f sea más pequeño que este.
ABBE en 1873 fue capaz de demostrar que el poder de resolución
es directame·nte proporcional al Sin 1/2 �) (Fi.g. 14) :1 )p_ cual le
dio el nombre de apertura numérica.
Por consiguiente el mejor poder de resolución que poeemos ejecutar
= Sin ½ (134°) = O. 92 A. N. con una lente objetivo seco.
Con aceite de inmersión podemos aumentar esta figura a l. 3 - l. 4
A. N.
Usando un aceite de inmersión con un fndice de refracción similar
al del-vidrio, evitamos los efectos de refracción entre el especimen,
el cubre objetos y la lente objetivo. (fig, 15) y entonces_ entra más
luz en la lente.
p
a
Figura 14
o
o
VIDRIO. n=l,5
AIRE. n= l,O
Vi D R I O. n= 1,Ó
ACEITE CEDREZON. J.5
13
b. El poder de resolución también se afecta por la longitud de onda de
la luz usada. Sabemos que la luz blanca se compone de energ/a de
longitud de.ondas diferentes. La luz con longitud de onda más corta
tiene el efecto de aumentar el rndi.ce de refracr.i.ón de una sustancia
y en conr=;ecuencia aumenta la A. N. efectiva. El poder de resolución
puede ser mejorado usando filtros azules o verdes.
Luz azul :: /\ = O. 45 micras Luz verde = /} = O. 53 micras
El rayo de luz da.• una relación numérica entre la longitud de onda
( A ) de luz y el poder de resolución (r ).
r = O. 61 A A.N.
aproximadamente
La luz blanca tiene un significado o promedio de O. 55 u.
El Hmite de r. con luz blanca = O. 552A.N.
r. = para el oj o humano aproximadamente igual a 100 u.
r = para un buen mi.croscopio igual a O. 2 micras
lllil. = 500 Ampliación que se requiere para hacer visibles O. 2 todos los detalles.
c. Con traste; Normahnente vemos los objetos con los ·ojos si.n ayuda,por contraste de colores (firmes) o formas. Ejemplo: por luzreflejada de diferentes longitudes de onda.
En microscora estamos intentando ver los objetos por luz tran smitida
y el contraste es logrado por diferencias entre los tndices de refrac
ción, por una parte,entre el especimen y los objetos transparentes in
coloros, por otra parte las dlferencias entre el rndice de refracción del
Hquido aglutinante y el especimen.
14
El contraste y por lo ta11to la resolución pueden ser mejorados, poniendo
tinturas o colores apropiados o por el montaje de especfmenes en un
flurdo de diferentes índices refractores.
Los microscopios especiales son también utilizables, por ejemplo mi
croscopios de contraste de fase y microscopios de interferencia, los
cuales manipulan los rayos de luz en el sistema óptico para lograr un
mayor contraste y·por lo tanto resolución.
Defectos de los Lentes - Aberración Cromática:
En experimentos con un lente simple, podemos observar algunas veces
bordes de colores, alrededor de los orillos de la imagen. Hemos visto
que la luz blanca puede ser dividida en colores del espectro cuando pasan
a través del prjsma. Hemos visto también que un lente es realmente una
serie de prismas usados para doblar o refractar la luz a un enfoque.
Es por consiguiente inevitable que las luces roja y azul, contenidas en
la luz blanca usada deban separarse. Ya que el fudice de refracción,
depende de la longitud de onda de la luz y que con la luz blanca cada com
ponente se enfocará suavemente en un punto diferente produciend·o un bo
rrón en la imagen.
Una imagen clara, 11nicamente ocurrirá si se usa la luz de una sola lon
gitud de onda (luz monocromática) (Fig. 16)
Por fortuna los fabricantes de lentes han inventado un método para co
rregir las aberraciones cromáticas, usando dos o más tipos de vidrio
en un lente simple. (Fig. 17 ). Estos lentes son llamados 'acromáticos'
dobles. Usados para corregir la desviación roja y azul. Los lentes
triples 'apocrómáticos que son más costosos, cor rigen también una
tercera desviación en el centro del espectro.
------�.
-=L=u,.,,z'---=B°"lc:::a'-'-'n�c:-'='.a,__ __ �>�----¡-
-t--�l---_:_
Figura 16
Aberra ción
FR. Es el foco para el color rojo (Lineas coni inuas) FB. Es el foco para el color azul (L(neas punteadas) Los otros colores quedan enfocados entre estos puntos
Figura 17
R
--
(a)
F
(b) e e
/
e
Parejas Acromáticas: (a ) combinación de un prisma de vidrio tipo corona (O) con un pri.sm a de vidrio endurecido (F) trae ambos tipos de luz, roja
y azul al mi snw fcH'O. con ligera acción <'ornhinada; (b) .so11 di fprent.csmedios de combinar un ]ente endurecido <'Óllcavo c-on uno o rnás lentes c·()11-
vexos tipo corono. para formar un ampliador de imágenes corregido cromáti carni· ' 1
15
Con lentes objetivos, es necesario tener los componentes del lente en
contacto por la pequeñez del lente.
Con lentes oculares se obtiene un efecto similar, teniendo los lentes
separados, estos son menos costosos para fabricar.
El Lente Ocular (Fig. 18)
Los microscopios más antiguos usados eran de un ocular sencillo, el uso
de oculares binoculares más modernos impone menos fatiga al microsco
pista, cuando usa el microscopio por largos perfodos.
El propósito de los oculares es el de ampliar la imagen producida por los
lentes objetivos y presentar esta imagen ampliada al ojo. La combinación
de las ampliaciones es llamada ampliación total.
La potencia del ocular es usualmente grabada en X5, XlO.
El poder más alto del ocular es el más difrcil de usar y cuando se puede
escoger se debe. usar el de más baja potencia consistente, para obtener
suficiente firmeza en el detalle.
Los oculares pueden tener sef'iales en la retfcula o escala grabada con el
propó!li.to de tomar medidas.
Alternativamente las escalas pueden ser grabadas en discos de vidrio,
los cuales pueden ser colocados dentro del ocular.
La cabeza del binocular es para ajustar la posición del ocular y para
que el observador coloque los ojos. (La distancia interpupílar ).
La distancia debe ser regulada cuando mirarnos por el microscopio los
dos puntos circulares de luz, son trai:'dos juntos dentro de un cfrculo.
Además uno de los tubos oculares puede ser regulado por menores di
ferencias en la visión entre los ojos derecho e izquierdo, Es muy im
portante que se usen oculares producidos por el mismo fabricante del
·;¡•
1 1
1 1 1 1 1
�-----
FIGURA 18
FIGURA 19
PASO DE LA LUZ A TRA\IES
DE ESPEJOS GEMELO$._
LA LUZ EMITIDA POR UNA
FUENTE TAL COMO EL FI
LAMENTO DE UNA LAMPA -
RA, ORIGINA UN NUMERO
GRANDE DE PUNTOS QUE
VIBRAN EN TODAS LAS
DIRECCIONES Y DESDE CA•
DA PUNTO LA LUZ SE
IRRADIA
ONDAS
EN FORMA DE
SUCESIVAS QUE A-
TRAVIESAN
ADYACENTE.
EL ESPACIO
Fig, 19.
16
microscopio ya que están diseñados para trabajar con las lentes obje
tivos del mismo fabricante.
La Plataforma
Es una plataforma rrgi da con un hueco centrado sobre el eje del micros
copio. Está allr colocado con un artefacto para sostener las placas de
vidrio en las cuales se monta el objeto.
También puede -colocarse con un dispositivo mecánico para mover las
transparencias en dos direcciones a los ángulos derechos de cada uno.
Esto es más útil para lograr la correcta medida de las transparencias.
Ajuste Preciso e Impreciso
Este mueve la plataforma con relación al sistema óptico y ayuda a los
lentes del objetivo_ para ser adaptados a una correcta distancia de tra
bajo. No se debe forzar y con cortas distancias de trabajo (altas
ampliaciones) se debe tener cuidado de no empujar los lentes objetivos
a través de la transparencia.
Subplataforma
Es un accesorio más bajo que la plataforma que carga los lentes con
densadores para centrar yenfocar, puede lleva:t provisión para filtros
y un dispositivo obturador o diafra_gama.
Condensador
El fin de este es el de suministrar iluminación uniforme en el punto
donde el lente objetivo es enfocado en el objeto. Idealmente los lentes
s
17
condensadoJ'e:. debieran ser corregidos completamente de aberraciones
cromáticas y of.ras fallas óptkas para trabajar con un lente objetivo.
A base de gastos solamente no es factible y tenemos que usar un conden
sador para todos los objetivos que el microscopio lleva.
El lente condensador debe trabajar en el eje óptico del miscroscopio y
colocarle los tornillos disponibles y asegurarse de que en esta posición
se realiza. El lente del condensador debe estar sobre el eje óptico del
microscopio y ajustado mediante tornillos para fljar su posición correcta.
El condensador también posee un obturador o diafragma. Esto cnpacita
al operador para controlar la cantidad de luz desviada que entra al sis
tema óptico y para recucir el brillo. Comúnmente se procura que la
cantidad de luz que se usa sea suficiente para llenar los lentes del obje
tivo de atrás y nada más.
El diafragma debe por consí.guiente, ser ajustado siempre que se
cambie el objetivo a una potencia diferente. El enfoque cuidadoso del
condensador es muy importante, porque la imagen puede echarse a per
der o producir malos efectos si esto no se hace correctarnen te.
Los métodos usados se tratarán más tarde.
Sistema de Iluminación
Una lám.para eléctrica colocada dentro de la base, proporciona la luz en
los más modernos microscopios. Anteriormente se utilizaba un espejo
para dirigir la luz al eje óptico desde una lámpara separada. Lámparas
hechas de la misma estructura son colocadas usualmente con una luz de
control, la cual capacita a la persona para variar la intensidad de luz
utilizada. El control debe colocarse a una intensidad mtni.ma anLes de
�
�
•
"
18
enchufar para proteger el filamento. Si se usan lámparas "Quarz-iodine 11
( cuarzo y yodo) eJ vidrio de la lámpar no debe tocarse con 10s dedos.
Modo de Operación del Micros-copio M 15 C
l. Llevar el condensador al Umite superior y cerrar el diafragma
2. Seleccionar el objetivo de bajo poder (10 :X) y enfocar el especimen.
3. Cerrar el diafragma del campo iris y centrarlo en el campo de vista
moviendo el cuerpo de la unidad iris, después de soltar el anillo que
sujeta la unidad (girar en sentido contrario a las manecillas). Suje
tar de nuevo cuando esté centrado.
4. Abrir el diafragma del campo p.ara llenar el campo de vista.
5. Después de remover el difusor de la lámpara, centrar la imagen del
filamento con los tornillos de centrado de la lámpara (visible en el
campo de vista girando la rueda del lente de campo).
6. Desenfocar la imagen del filamento desviando el contenedor de lám
para después de desencajar el tornillo fijador. Leve rotación del
contenedor entre el paro de 90 ° eliminará cualquier detalle residual
del filamento. Sujetar de nuevo después de terminar.
Para trabajo de bajo poder (objetivo 3 X) debe emplearse el difusor
y en la suhmesa auxiliar debe ser oscilada entre el paso de luz.
Por conven ienda para operación el difusor puede dejarse en su lugar
cuando se usan objetivos de más alto poder, Para uso normai la lám
para tiene suficiente reserva de luz para cubrir la pérdida resultante
en iluminación. El difusor debe ser removido si se está usando la
cabeza de proyección.
19
Equipo Básico Adicion_al al de Microscopi'a:
Transparencias de Vidrio:
Tamaño standard 7 5 mm. x 25 mm. y variedad en el grueso de 1 mm.
a l. 25 si el vidrio es muy grueso puede ser difrcil para enfocar el lente
del condensador.
Cubre Objetos:
Vari'an en el grueso, desde O. 07 mm. a O. 25 mm. El vidrio delgado es
mejor, ya que para trabajar a corta distancia (alta potencia} hay pequeflo
espacio disponible y debe tenerse cuidado cuando se enfoque, que el lente
•1bjetivo no se fuerce a través del vidrio.
Los cubre objetos pueden ser cuadrados o circulares. Estos deben ser
colocados con pinzas o cogerse de los bordes para evitar las marcas. de
los dedos.
Los vidrios y los cubre objetos deben Hmpiarse antes de usarse.
Otros Accesorios:
2 pinzas o agujas para separar
1 Par de tijeras
1 par de pinzas
· 1 plato de peltre
1 cuchilla
l pipeta con punta de resorte
1 varilla de vidrio fina
1 cristal de reloj
1 tubo para pruebas
1 losa o platina de vidrio
Pañuelos para limpi.ar los lentes
20
'l ubos para análisis
Placa perforada
Xylol ( Li.mpiador de akohol)
Aglutinantes con rndices de refracción de l. O a l. 7
Del uso correcto del aglutinante depende de lo que la persona desea ver.
E' J. Examen de Detalles de la superficie.
Un aglutinante con rndice de refracción ampliamente diferente al de las
fibras u objetos que se van a mirar, permite ver detalles de la superficie
(Para todas las fibras excepto acetato y triacetato).
Parafina Hquida.
n heptano .
Gl i c e r o l.
n = l. 47
n - 1. 3 .8 5
n = 1. 4 7 3
El uso de cualquiera de estos, da un contraste máximo.
Examen de Detalles In ternos:
Un aglut.inant� con un rndke de refracción similar al de las fibras u ob
j-etos que se van a mirar, permite ver detalles internos.
E· J. Acetato/triacetato - Parafina Hquida ...
Acri1icas/Polypropileno - Aceite cedrezón.
Courlen e /Nylon
. . n = l. 47
n = l. 513
n -= l. 524
Algodón ..... . - Salicilato de Metilo ...... n = l. 539
Rayón Viscoso
Lana /Terylene
- 2 fenil alcohol etnico ..... n = l. 533
- O - Dicloro benceno ..... n = l. 549
..
..
.,
21
Luz Polarizada
Hasta el momento hemos considerado la luz, descrita como un movimiento
de onda y lim-i'tada a un ni.vel. Por ej. si una piedrecilla se deja caer
en agua quiela produce un movimiento de onda en un nivel visible - la
superficie del agua - (Fig. 19).
Si consideramos una fuente de luz, por ej, el sol o una lámpara de fila
mento radiante que alumbra en el espacio, la luz viaja e n todas las direc
ciones y en todos los niveles cercanos a su fuente.
Si consideramos la onda del frente. ej. en la superfl cíe de una lámpara
eléctrica estas estarran en todos los niveles. (Fig. 20 ).
Esta es la luz blanca ordinaria. Cuando se ven telas con un microscopio
usando la luz ordinaria confiamos en las diferencias de la luz de trans
misión a través del objeto o del medio de montaje para poder ver el
objeto. (Es decir, diferencias en el ihdice refractivo).
El rndice refractivo de una sustancia depende en un gran grado de su
estructura interna. G'iertas sustancias como cristales, fibras, cabellos.
tejidos musculosos, tienen una est.ru ctura interna ordenada muy bien de
finida. la cual 1 ienen la propiedad de enrollar o rotar la luz que pasa a
través de ellos. Estos son llamados de doble refracción o sustancias
ópticamente activas. Algunas de estas sustancias ópticamente activas,
ej. un pedazo de islandia (calcita transparente de doble refracción). o
un pedazo de tela sintética I polaroid' tienen la propiedad de remover
todos los niveles de longitudes de onda excepto una de la cual está en el
eje óptico del material. Estas producen la luz, la cual vibra a un solo
nivel, llamada luz polarizada. (Fig. 21 a). Si ahora. pasamos esta luz
. . . ·:- ;.
, • ' :
a
FIGURA 20
FIGURA 21
o
22
pol�ri7.ada a través de otra pieza de material polarizado, ajustados con
sus ejes ópticos en los ángulos derechos del primero, la luz no se trans
rni te. (Fig. 21h). Si ahora colocarnos una sustancia de doble refracción.
ej. una fibra textil entre las dos piezas de material polarizado la luz se
enrolla a otro nivel y pasa alguna luz a través del si.stema.
Asrpodemos 'ver' la estructura lnterna en un fondo oscuro. (Fig. 21c).
Tal si.stema puede ser montado en un microscopio y usado junto con otro
equipo, por ej. para identificar fibras, para medir las propiedades cono
cidas como de doble refracción (birrefrigencia) y si es necesario el
grueso o el diám tro cuando no hay otros medios disponibles. Este tam
bién tiene muchos usos en medicina, metalurgia y biologra.
Microscopra .de Contraste de Fase
Esta es una técnica la cual nos capacita para poder ver objetos muy trani:;
parentes, los cuales son casi invisibles a la luz blanca ordinaria, en de
talles claros y buen contraste a sus alrededores.
Vemos los objetos ordinarios por las diferencias en sus efectos a la luz.
Ej. color. grueso o oensidad óptica (tndice refractivo).
Con esta técnica se puede manipular la luz para lograr un contraste visi
ble más grande entre las partes de un objeto, el cual tiene solamente di
ferencias muy ligeras en grueso o estructura, las cuales serran invisible's
con la luz ordinaria.
Consideremos dos rayos de luz llegando a un punto . O (Fig. 22 ). Si
ellos llegan a O completamente en fase, la amplitud de uno se agrega al
otro y la luz aparece aumentada. Si ellos llegan fuera de fase, la parte
más alta de uno se reduce o cancela a través del otro, resultando en una
luz reducida o no aparece ninguna luz. Este fenómeno es conocido como lnterferencla.
FIGURA 22
•A'
-----o
. . . :,.
I'
FIGURA 23
: \....../,�� 1 / / . ,, 1 ' ,,
1 1 / / /
1 ' ,,"
- AIRE VtO-RIO AIRE
•
23
Consideremos dos rayos de luz paralelos completamente en fase ( Fig. 23)
dispuestos en tal forma que uno pase a través del aire y el et.ro a través
de una sustancia transparente, por ejemplo vidrio.
Ya que el vidrio es ópticamente más denso que el aire (tlene un i.'ndlce
refractivo más alto), el rayo que pasa a través del vidrio es retardado
con respecto al otro que pasa a través del aire. Los dos rayos están
ahora fuera de fase.
Similarmente la luz q.ie pasa a través del objeto en una transparencia de
microscopio retarda la luz de acuerdo con el grueso o rndice refractivo
de las diferentes partes del objeto y asr produce áreas de oscuridaci _y luz
las cuales las interpretamos como la imagen del objeto.
En muchos casos (y particularmente en fibras) podemos tener objetos
transparentes cuya densidad o grueso no es suficiente para crear una
suficiente dif ereacia de fase, en los rayos de luz con el resultado de que
el contraste ocurre y nosotros no somos c�aces de ver bien los detalles.
Agregando un di sposi.tivo especial al microscopio, podemos m idificar la
Hnea de la luz, la cual pasa a través del objeto para lograr ½ longitud de
onda aproximadamente, de la longitud usada, la cual dá las condiciones
para un contraste máximo y por lo tanto visibilidad.
Principios del M[croscopio de Contraste de Fase (Fig. 24)
La luz cae en un pequefio objeto O y es difractada (Hneas qüebradas) y
trarda a 1rn enfoque en I. La luz no difrectada (en lrneas completas) es
enfocada para dar un fondo uniforme B. B. cuando el microscopio se ajusta
para el uso. Una placa de fase en el nivel más alto de enfoque del sistema
de lentes objetivos, se usa para lograr un retardo.
f .. ·.:
r:
..... ..._. . : ¡
FIGURA 24
' ..
• i ' .,
:··
f. � . . ;
·:-. :;:,
24
Las dimensiones y materiales usados son asr para lograr un retardo de
½ longitud de onda de la luz que pasa a través del objeto que se logra en
la irnar,en, dando el contraste máximo.
BIBL IOGR A F IA
Libro Autor Edi lorial
MICROSCOPY C asartelli Me. Graw Hill
PRACTICAL MlCROSCOPY Martín & Johnson Blackie
MODERN MICROSCOPY Cosslett Bell
GENERAL SCIENCE PIIYSICS Spencer WhHe Dent
IDENTIFICA TION FOR TEXTILE FIBRES. Textile Institute Mánchester
