Il microscopio

Materie:Tesina
Categoria:Biologia

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Testo

Cenni storici sul microscopio
Per la prima volta, nel 1680, un ricercatore olandese Anton van Leeuwenhoek, riuscì a vedere le cellule di lievito; a questo scopo usò uno strumento che avrebbe rivoluzionato la biologia: il microscopio, basato su un effetto di deviazione e convergenza dei raggi di luce per mezzo di lenti. Strumenti in cui si usavano combinazioni di lenti (microscopi composti) erano stati inventati già nel 1590 da un fabbricante di occhiali olandese, Zacharias Janssen. I primi microscopi erano utili in teoria, ma le lenti erano molate in modo così imperfetto che gli oggetti ingranditi apparivano come delle macchie sfuocate, rendendo gli strumenti quasi inutilizzabili. Van Leeuwenhoek molò delle lenti piccole ma perfette che ingrandivano piuttosto chiaramente fino a 200 volte; usò delle lenti singole (microscopio semplice). Ulteriormente, nell’ottica e nella microscopia furono fatti progressi da esponenti quali Robert Hooke, Galilei e Cornelius Drebbel.
Struttura e funzioni del microscopio
Il microscopio ottico è uno strumento che sfrutta la rifrazione della luce, ed è costituito da una ( M. semplice) o più (M. composto) lenti di ingrandimento.
Il microscopio composto comprende un obiettivo e un oculare di piccola distanza focale; l’oculare è in pratica una lente di ingrandimento con la quale si osserva l’immagine. Le altre parti componenti sono lo stativo, che serve da supporto a tutto il corredo ottico e meccanico; il piatto, destinato all’appoggio dell’oggetto in esame; il condensatore, che illumina l’oggetto convergendo su di esso la luce proveniente da una sorgente luminosa; un sistema di focalizzazione, dell’immagine e una o due viti micrometriche, che permettono di spostare il vetrino in direzione parallela al piano focale.
L’ingrandimento geometrico del microscopio è uguale al prodotto dei due ingrandimenti dell’obiettivo e dell’oculare.
Nel microscopio, l’obiettivo di piccolissima distanza focale è composto da un certo numero di lenti, e la prima lente ha la forma di semisfera; se il vetrino coprioggetto è separato dalla lente soltanto dall’aria, si ha l’obbiettivo a secco, se invece si interpone un liquido ( acqua, olio o balsamo) si parla di obbiettivo a immersione.

Potere d’ingrandimento e di risoluzione
I principali parametri che caratterizzano un microscopio sono il potere di ingrandimento e il potere di risoluzione. Il primo è definito come il rapporto tra la dimensione dell’immagine ingrandita e quella dell’oggetto osservato. Il secondo è il reciproco della distanza minima tra due punti del campione che lo strumento è in grado di far apparire come distinti; tale distanza, secondo la formula empirica di Ernst Abbe, è data dal prodotto di una costante opportuna per la lunghezza d’onda della radiazione utilizzata. Quindi, per avere una risoluzione migliore, è necessario impiegare radiazione con lunghezza d’onda piccola.
In realtà, esiste un limite intrinseco al potere di risoluzione di un microscopio. Tale limite è posto dal fenomeno della diffrazione, che rende impossibile percepire distintamente un oggetto di dimensioni paragonabili a quelle della lunghezza d’onda della radiazione impiegata.
Sistemi di illuminazione
Esistono diversi sistemi di illuminazione del campione, a seconda delle sue caratteristiche di trasparenza o opacità. I sistemi più utilizzati sono quello a trasmissione (o a campo chiaro) e a diffusione (o a campo scuro). Nel primo caso, la luce proveniente da una lampada a incandescenza attraversa completamente il campione; nel secondo, colpisce il campione e ne viene diffusa. Più precisamente, nel sistema a diffusione il fascio incide sul campione lungo una direzione quasi perpendicolare all'asse dello strumento, per cui l'obiettivo raccoglie solo la luce diffratta dal campione. Il risultato è che le parti libere del campione appaiono come un fondo scuro su cui risaltano i particolari in esame. La tecnica è particolarmente utile per l’osservazione di campioni biologici limpidi e trasparenti, e per oggetti talmente piccoli da risultare invisibili con il sistema di illuminazione normale.
Nel caso in cui il preparato sia completamente opaco, infine, si adotta un sistema a riflessione, nel quale la radiazione che giunge all’obiettivo è quella riflessa dalla superficie del campione.
Microscopi ottici per usi particolari
Esistono numerose varianti del microscopio ottico composto, diverse per tecniche di illuminazione, radiazione impiegata, disposizione delle lenti.

Il microscopio stereoscopico è una di queste: è costituito da due microscopi a basso potere di ingrandimento, affiancati e puntati sullo stesso campione. Con questo impianto, sebbene l’ingrandimento non superi le 100 volte, è possibile ottenere immagini tridimensionali. Il microscopio binoculare, invece, reca due oculari in luogo di uno solo. La variante rende più agevole l’osservazione, che può essere effettuata con entrambi gli occhi.
Il microscopio a ultravioletti utilizza radiazione con lunghezza d’onda minore della luce visibile, vale a dire, luce ultravioletta. L’accorgimento produce un aumento del potere di risoluzione, ma impone alcune modifiche: poiché il vetro non è trasparente agli ultravioletti, gli elementi ottici devono essere realizzati con altri materiali, quali quarzo, fluorite o specchi alluminizzati. Essendo gli ultravioletti invisibili all’occhio umano, inoltre, per essere visualizzata, l'immagine deve essere resa per fosforescenza o per scansione elettronica.
Il microscopio polarizzatore è un microscopio ottico corredato di due nicol, di cui uno polarizzatore e uno analizzatore. Viene utilizzato principalmente in mineralogia, per il riconoscimento dei minerali in base alle loro proprietà ottiche. Il prisma polarizzatore è posizionato tra la sorgente luminosa e il campione, l’analizzatore tra l’obiettivo e l’oculare; entrambi sono montati su supporti girevoli e graduati.
Il microscopio a contrasto di fase sfrutta l’interferenza tra la luce diretta proveniente dalla sorgente e quella diffratta dal preparato, per far risaltare meglio i particolari del campione. Un dispositivo di forma anulare riduce l'intensità della luce diffusa e, contemporaneamente, introduce uno sfasamento di un quarto di lunghezza d'onda tra due raggi paralleli incidenti sul campione. Particolarmente indicato per lo studio di tessuti biologici, questo tipo di microscopio trova largo impiego in biologia e in medicina; presenta infatti il vantaggio di non dover ricorrere a colorazioni artificiali, consentendo l’osservazione di preparati viventi.
Preparazione di un vetrino per microscopio
Il microscopio è adatto all’osservazione di oggetti per trasparenza. A tale scopo vanno bene oggetti molto piccoli, comunque sottili e trasparenti:
• porre il campione da osservare su un vetrino portaoggetti
• con un contagocce far cadere una goccia d’acqua sul vetrino
• coprire tutto con un vetrino coprioggetti
• accendere l’illuminatore e porre il preparato sul piano di osservazione
• sistemare il vetrino sotto l’obbiettivo, facendo attenzione a non urtarlo nel bagnarlo con l’acqua
• centrare il campione, osservando anche le variazioni della luce, che passa per l’obbiettivo
• avvicinare un occhio all’obbiettivo fino a quando non si scorge il campo d’osservazione
• manovrare le viti di messa a fuoco per regolare la nitidezza dell’immagine
• muovendo la lama portaobbiettivo e il vetrino, esplorare il campo d’osservazione

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