Microscopio ottico: definizione, funzionamento, tipi e componenti

Definizione di microscopio ottico

Un microscopio ottico (o microscopio ottico) che utilizza raggi di luce visibile e una lente per la formazione di un'immagine ingrandita di piccoli oggetti, i microscopi ottici sono stati progettati intorno al XVII secolo, quindi è uno dei microscopi più antichi.

Componenti dei microscopi ottici

Un microscopio è composto dalle seguenti parti strutturali:

Oculare | Lente oculare:

L'oculare costituisce la parte di visione del microscopio da cui è possibile osservare l'immagine. L'oculare è fondamentalmente un tubo cilindrico avente una o più lenti fissate alla parte superiore del tubo. L'oculare non consente alla lente oculare di cadere o subire danni. Ciò migliora la chiarezza dell'obiettivo.

Microscopio ottico nikon alphaphot
Componenti del microscopio ottico. fonte immagine: GcG(jawp), Microscopio ottico nikon alphaphot, contrassegnato come dominio pubblico, maggiori dettagli su Wikimedia Commons

Torretta obiettivo | Revolver o nasello girevole:

Questi sono usati per tenere le lenti dell'obiettivo e consentire all'utente di ruotare secondo i requisiti.

Obiettivo lenti:

La lente dell'obiettivo è fissata all'estremità inferiore del tubo del microscopio ed è diretta verso il campione. Un microscopio può avere uno o più obiettivi per raccogliere la luce riflessa dall'oggetto campione. Le lenti degli obiettivi del microscopio sono parafocali, ovvero anche dopo aver cambiato le lenti, l'oggetto campione rimane a fuoco. Gli obiettivi vengono utilizzati a seconda dell'ingrandimento e dell'apertura numerica richiesti. Con l’aumento dell’ingrandimento aumenta anche l’apertura numerica. I microscopi ad alte prestazioni progettano speciali coppie obiettivo-oculare per prestazioni migliori.

Manopole di messa a fuoco:

Le manopole di messa a fuoco possono regolare il livello del palco su e giù. Questa funzionalità è necessaria soprattutto per regolare la messa a fuoco di un campione di vario spessore. Nei microscopi moderni, il tavolino è mobile e il tubo è fisso, mentre i modelli microscopici più vecchi avevano un tubo mobile e un tavolino era fisso.

Regolazione grossolana:

La manopola di regolazione grossolana è in grado di regolare la messa a fuoco di un campione in larga misura.

Regolazione fine:

La regolazione fine è in grado di regolare la messa a fuoco del campione in piccole quantità o minuziosamente.

Fase meccanica:

Il tavolino fornisce una piattaforma per mantenere il campione direttamente sotto la lente dell'obiettivo per l'osservazione. Il tavolino può illuminare o far passare il fascio di luce al campione attraverso un cerchio trasparente su cui è mantenuto il vetrino. Il tavolino è dotato di bracci che possono essere regolati con precisione per fissare il vetrino al suo posto per diversi obiettivi del microscopio. Il palco è solitamente mobile e può essere regolato verso l'alto e verso il basso.

Fonte di luce:

Il microscopio può avere diversi tipi di sorgenti luminose. I microscopi semplici utilizzano la luce solare direttamente per illuminare il campione con l'aiuto di uno specchio. I progetti microscopici avanzati dispongono di fonti di illuminazione artificiale collegate al tavolino del microscopio per illuminare il campione. L’intensità della luce e la luminosità dell’apparecchio possono essere variate manualmente a seconda delle esigenze dell’utente. La fonte di illuminazione può essere una lampada alogena, un LED o un laser. I microscopi più costosi utilizzano  Illuminazione Köhler come fonte illuminante.

Diaframma | Condensatore:

Un condensatore è una lente o un insieme di lenti utilizzate per focalizzare i raggi luminosi dalla sorgente illuminante al campione. Il condensatore è dotato di diaframmi o filtri che possono essere utilizzati per regolare ulteriormente l'intensità dell'illuminazione. Alcuni metodi di illuminazione richiedono che il campione sia perfettamente allineato con il percorso ottico; ad esempio contrasto di fase, contrasto di interferenza differenziale e campo scuro.

Quali sono i tipi di microscopi ottici?

I microscopi ottici possono essere sostanzialmente suddivisi in tre tipologie:

Microscopio semplice:

In un microscopio semplice, il fenomeno dell'ingrandimento angolare viene utilizzato per ottenere un'immagine ingrandita eretta. Tali microscopi possono utilizzare una singola lente o un set di lenti. Esempi di microscopi semplici sono occhialini, lenti d'ingrandimento, oculari per telescopi e oculari per microscopi.

microscopio ottico
Un semplice diagramma a raggi del microscopio Fonte dell'immagine; Fontane di Bryn MawrSchema semplice del microscopioCC BY-SA 3.0

Microscopi composti:

In un microscopio composto, una lente viene utilizzata per raccogliere la luce dal campione e focalizzarne un'immagine reale all'interno del microscopio e un'altra lente viene utilizzata per ingrandire ulteriormente l'immagine reale per formare un'immagine verticale invertita. Questi microscopi possono fornire ingrandimenti molto più elevati e vengono utilizzati per diversi scopi.

Schema composto del microscopio
Un diagramma a raggi del microscopio composto. Fonte immagine: Fontane di Bryn MawrSchema composto del microscopioCC BY-SA 3.0

Microscopio digitale:

In un microscopio digitale l'immagine del campione viene scattata tramite una fotocamera digitale e osservata utilizzando un computer. La progettazione del microscopio può essere parzialmente o totalmente controllata da un computer. Alcuni microscopi sono dotati di CCD (dispositivo ad accoppiamento di carica) al posto di un oculare. Il microscopio digitale consente qualcosa in più analisi dettagliata del campione campione.

2008Computex DnI Award Microscopio digitale AnMo Dino Lite
Microscopio digitale. Fonte immagine: Rico Shen2008Computex DnI Award Microscopio digitale AnMo Dino-LiteCC BY-SA 4.0

Come funziona un microscopio ottico?

Nei microscopi composti standard, il campione viene prima messo in scena, quindi viene illuminato secondo i requisiti di luce e la luce del campione passerà attraverso la lente dell'obiettivo e formerà un'immagine reale eretta con l'aiuto del tubo di copertura del micro e il punto in cui si trova l'immagine reale formato è generalmente noto come fuoco della lente dell'oculare. Il raggio da questo punto passerà attraverso la lente dell'oculare per produrre infine un'immagine ingrandita invertita dell'oggetto campione. Per alcuni microscopi, un CCD nel tubo microscopico che sostituisce la lente dell'oculare, in quell'immagine ingrandita si formerà in un computer.

Cos'è un obiettivo ad immersione in olio?

Quando l'ingrandimento dell'obiettivo aumenta, la sua risoluzione diminuisce e non siamo in grado di distinguere correttamente tra due punti. Quindi, per aumentare la risoluzione dell'immagine, l'apertura numerica dovrebbe essere aumentata. Poiché l'apertura numerica è direttamente proporzionale all'indice di rifrazione del mezzo, se aumentiamo l'indice di rifrazione del mezzo in cui è conservata la lente dell'obiettivo, l'apertura numerica aumenterà. Quindi vengono utilizzati obiettivi ad immersione in olio. È possibile ottenere un'apertura numerica fino a 1.6 utilizzando un obiettivo a immersione in olio.

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