{"id":66,"date":"2019-10-23T17:49:32","date_gmt":"2019-10-23T15:49:32","guid":{"rendered":"http:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/?page_id=66"},"modified":"2020-10-30T13:35:46","modified_gmt":"2020-10-30T12:35:46","slug":"principios-de-microscopia-optica","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/principios-de-microscopia-optica\/","title":{"rendered":"Principios de microscop\u00eda \u00f3ptica"},"content":{"rendered":"\n

El funcionamiento del microscopio \u00f3ptico se basa en el uso de lentes<\/em>. Las lentes son elementos transparentes, generalmente de material amorfo (vidrio de s\u00edlice o un pol\u00edmero). Sus caras no son paralelas, siendo al menos una de ellas c\u00f3ncava o convexa. La mayor parte de las lentes suelen ser circulares y, en muchas ocasiones sim\u00e9tricas con respecto al denominado eje \u00f3ptico, que es el eje que atraviesa la lente longitudinalmente por su centro. Por eje principal<\/em> de la lente se conoce a su eje de simetr\u00eda radial.<\/p>\n

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Se llaman lentes convergentes<\/em> a aqu\u00e9llas en las que una o ambas caras son convexas, ya que provocan que los rayos de luz que pasan a su trav\u00e9s, paralelos al eje principal, converjan en un punto del eje principal (foco<\/em> de la lente). En el caso de que alguna de las caras sea de tipo c\u00f3ncavo, la lente se denomina divergente<\/em>, porque en este caso los rayos de luz divergen hacia un punto fuera del eje principal de la lente.<\/p>\n

Cuando un objeto, entendiendo por objeto a todo cuerpo que emite o refleja luz, se coloca delante de una lente, se forma una imagen que puede ser real o virtual. Im\u00e1genes reales son todas aqu\u00e9llas que pueden recogerse en una pantalla colocada al otro lado de la lente, en el punto donde se forma la imagen.<\/p>\n

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Por el contrario, las im\u00e1genes virtuales no pueden recogerse en una pantalla, ya que los rayos procedentes del objeto no se cortan en ning\u00fan punto al otro lado de la lente.<\/p>\n

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En este \u00faltimo caso, el ojo puede formar una imagen del objeto en la retina, imagen que nos parecer\u00e1 estar del mismo lado de la lente que lo est\u00e1 el objeto, situada en un punto denominado virtual. Es el mismo fen\u00f3meno que sucede cuando vemos un objeto reflejado en un espejo plano. Nos da la sensaci\u00f3n de que el objeto est\u00e1 situado en un plano detr\u00e1s del espejo, cuando la realidad es que el objeto est\u00e1 en el mismo lado del espejo que nosotros.<\/p>\n

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Colocando una pantalla o una pel\u00edcula fotogr\u00e1fica donde parece estar la imagen formada, no se recoger\u00eda nada.<\/p>\n

Antes de explicar las caracter\u00edsticas y partes fundamentales de los modernos microscopios metalogr\u00e1ficos, es necesario conocer algo m\u00e1s acerca de estos elementos tan empleados en nuestra vida cotidiana, las lentes.<\/p>\n

Nos centraremos en las lentes de tipo convergente<\/em>, ya que las divergentes siempre dan lugar a im\u00e1genes virtuales y menores que el objeto observado. Para construir la imagen de un objeto que se sit\u00faa delante de una lente convergente, hay que tener en cuenta, en primer lugar, que los rayos paralelos al eje principal que inciden sobre ella se concentran en un punto (foco<\/em>) al otro lado de la misma. La distancia entre este punto y el eje de la lente, se denomina distancia focal<\/em>, y es uno de los par\u00e1metros caracter\u00edsticos de las lentes. En las lentes sim\u00e9tricas (biconvexas), como es el caso de la mostrada en la siguiente imagen ejemplo, se distinguen dos distancias focales: f<\/em> es la correspondiente a la zona donde se encuentra el objeto, y f\u00b4<\/em> es la que se encuentra en la regi\u00f3n donde se forma la imagen. Ambas distancias son iguales, pero se usa esta nomenclatura para poder distinguir la zona a la que nos referimos.<\/p>\n

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Por otra parte, hay que tener en cuenta que cualquier rayo que pasa por el foco objeto, F, llega a la lente y se refracta con una direcci\u00f3n paralela al eje principal. En cambio, si el rayo pasa por el centro \u00f3ptico de la lente (su centro geom\u00e9trico) no sufre ninguna desviaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
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Para construir la imagen del objeto, basta representar dos de las tres trayectorias mencionadas anteriormente.<\/p>\n

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Suelen emplearse la letra u<\/em> para designar la distancia desde el objeto a la lente, y v<\/em> para la distancia entre \u00e9sta y la imagen. Conocida la distancia focal de una lente, y la separaci\u00f3n a la que se coloca un objeto determinado, puede calcularse la distancia a la que se forma la imagen mediante la ecuaci\u00f3n:<\/p>\n

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Siendo h<\/em> y H<\/em> las alturas del objeto e imagen, respectivamente, la magnificaci\u00f3n producida vendr\u00e1 dada por el cociente H<\/em>\/h<\/em>. Aplicando reglas trigonom\u00e9tricas b\u00e1sicas:<\/p>\n

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Teniendo en cuenta la ecuaci\u00f3n anterior:<\/p>\n

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De lo que se deduce que para que haya magnificaci\u00f3n, el objeto ha de colocarse a una distancia de la lente, u<\/em>, tal que 0\u00a0<\u00a0u-f<\/em>\u00a0<\u00a01, como se representa en la siguiente imagen. Esto se cumple para distancias u<\/em> entre f<\/em> y 2f<\/em>.<\/p>\n

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Si el objeto se sit\u00faa a una distancia superior a 2f<\/em>, la imagen estar\u00e1 entre f <\/em>\u00b4 y 2f<\/em> \u00b4, y ser\u00e1 m\u00e1s peque\u00f1a que el objeto.<\/p>\n

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\u00a0Si la distancia del objeto a la lente es 2f<\/em>, la imagen tiene el mismo tama\u00f1o que el objeto, y se sit\u00faa en 2f<\/em> \u00b4. Pero si el objeto se coloca justo en el foco, la imagen no se formar\u00e1.<\/p>\n\n\n\n
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Por \u00faltimo, si la distancia del objeto es inferior a la distancia focal de la lente, la imagen ser\u00e1 virtual y, por tanto no podr\u00e1 recogerse en una pantalla.<\/p>\n

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El microscopio m\u00e1s sencillo que se puede construir, el denominado microscopio simple<\/em>, es el que hace uso de una sola lente para obtener una imagen magnificada del objeto de an\u00e1lisis. Para ello se hace necesario acercar o alejar la lente del objeto hasta que \u00e9ste se encuentre a una distancia de entre una y dos veces la distancia focal de la lente. Una simple lupa, o unas gafas, es un microscopio de esta clase.<\/p>\n

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FIGURA 3 (foto de una lupa y microscopio de Leeuwenhoek)<\/strong><\/span><\/p>\n

Es un instrumento muy \u00fatil para inspecciones iniciales a pocos aumentos. Fueron los primeros microscopios que se desarrollaron, y como ejemplo pueden mencionarse los de Leeuwenhoek.<\/p>\n

Empleando microscopios simples es imposible obtener im\u00e1genes sin distorsi\u00f3n a partir de ciertas magnificaciones. Para observar objetos con mayores aumentos es necesario usar combinaciones de varias lentes, los denominados microscopios compuestos<\/em>. El microscopio compuesto (en adelante solamente \u2018microscopio\u2019) tiene, en su versi\u00f3n m\u00e1s rudimentaria, dos lentes: el objetivo<\/em> y el ocular<\/em>. En la siguiente figura se muestra un esquema simplificado del sistema de lentes de este tipo de microscopios.<\/p>\n

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La lente objetivo produce, en el punto A, una magnificaci\u00f3n del objeto dada por:<\/p>\n

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La imagen creada en el punto A por la lente objetivo es aumentada de nuevo por el ocular:<\/p>\n

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De modo que la magnificaci\u00f3n total que con este microscopio se consigue de un objeto ser\u00e1:<\/p>\n

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Para aumentar un objeto basta, por tanto, con alterar las distancias focales de la lente objetivo y\/o ocular (f1<\/sub><\/em> y f2<\/sub><\/em>), o bien modificar las distancias entre dichas lentes (u1<\/sub><\/em> y u2<\/sub><\/em>). Cambiar las posiciones de las lentes traer\u00eda aparejado una serie de problemas adicionales como holguras, mayor probabilidad de aver\u00edas y aumento de la complejidad del aparato, por lo que no son \u00e9stos los par\u00e1metros sobre los que se act\u00faa en la pr\u00e1ctica. Lo que queda es modificar las distancias focales de las lentes, o lo que es lo mismo, cambiar de lentes para conseguir diferentes magnificaciones. Seg\u00fan la ecuaci\u00f3n anterior, s\u00f3lo es necesario variar una de las distancias focales para alterar la magnificaci\u00f3n resultante, de modo que, por motivos an\u00e1logos a los comentados, en la pr\u00e1ctica s\u00f3lo se cambia de lente objetivo, dejando el ocular fijo. Antes de proseguir, hay que se\u00f1alar que los modernos microscopios compuestos son m\u00e1s complicados que el descrito, al estar formados el objetivo y el ocular no por una, sino por m\u00faltiples lentes, cuya funci\u00f3n principal es la de reducir aberraciones<\/em>.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

El ocular es un sistema de lentes fijo en el microscopio y que, por regla general, suelen ampliar la imagen del objetivo 10 veces (10X). Para poder observar la muestra con diferentes aumentos, se dispone de una serie de diferentes objetivos montados en una torreta de tipo rev\u00f3lver ($$enlace video). Las magnificaciones de cada uno son muy diferentes, pudiendo ir desde los 5 a los 100 aumentos (5X y 100X), de modo que los aumentos totales con que se suelen ver las muestras en un microscopio \u00f3ptico van desde los 50 a los 1000 aumentos (recu\u00e9rdese que la magnificaci\u00f3n total es el resultado de multiplicar los aumentos producidos en el objetivo, por los del ocular).<\/p>\n

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Tambi\u00e9n, hasta ahora, hemos supuesto que el objeto emite luz, y dicha situaci\u00f3n rara vez se da. Por ello se hace necesario emplear un sistema de iluminaci\u00f3n, que en los inicios de la microscop\u00eda no era m\u00e1s que un espejo que permit\u00eda reflejar los rayos solares hacia el objeto que se deseaba observar. Hoy en d\u00eda se emplean l\u00e1mparas para tal fin, consigui\u00e9ndose una iluminaci\u00f3n mucho m\u00e1s estable y controlable. Una parte fundamental de la iluminaci\u00f3n de un microscopio es el sistema condensador, que consta de un diafragma (apertura) y un conjunto de lentes cuya finalidad principal es concentrar la luz de la fuente de iluminaci\u00f3n en la muestra, mejorando el contraste de la imagen, y permitir modificar el \u00e1ngulo con el que la luz llega al esp\u00e9cimen.<\/p>\n

Un aspecto muy importante de la iluminaci\u00f3n, es la interacci\u00f3n del haz de luz con la muestra que se desea observar; en el sentido de que algunos materiales permiten el paso de la luz a su trav\u00e9s, mientras que otros son completamente opacos a ella. Para el primer grupo de materiales (muestras biol\u00f3gicas, pol\u00edmeros, \u2026) se emplean los microscopios de luz transmitida<\/em>, mientras que los denominados microscopios de luz reflejada<\/em> se usan para la observaci\u00f3n de materiales opacos (metales, cer\u00e1micas, \u2026).<\/p>\n

Dado que gran parte de los materiales m\u00e1s ampliamente empleados en la industria reflejan bien la luz, vamos a centrarnos en los microscopios de luz reflejada. La imagen que observamos en estos microscopios es el resultado de la reflexi\u00f3n de un haz de luz sobre la superficie de la muestra. Para que la reflexi\u00f3n, y por tanto la imagen, sea adecuada, la muestra ha de tener una superficie lo m\u00e1s plana y pulida posible. La preparaci\u00f3n de muestras met\u00e1licas para su observaci\u00f3n mediante microscop\u00eda \u00f3ptica se denomina preparaci\u00f3n metalogr\u00e1fica y, b\u00e1sicamente consta de una etapa de desbaste<\/em> (para obtener una superficie plana), se sigue con un pulido<\/em> (para que la superficie refleje bien la luz) y se concluye con un ataque<\/em> (empleo de \u00e1cidos para producir contraste entre los granos y fases que componen la muestra). En practicas Metalogr\u00e1ficas<\/a>\u00a0puede obtener informaci\u00f3n m\u00e1s detallada acerca de la preparaci\u00f3n metalogr\u00e1fica.<\/p>\n

Adem\u00e1s, debido a la naturaleza de las preparaciones metalogr\u00e1ficas, los microscopios de reflexi\u00f3n suelen ser del tipo invertido<\/em>, es decir la probeta se coloca en la parte superior del microscopio (por eso tambi\u00e9n se les denomina epimicroscopios<\/em>), sobre un soporte denominado pletina, ver imagen adjunta.<\/p>\n

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La superficie de la muestra que se desea estudiar se coloca hacia abajo, sobre un taladro que tiene la pletina para que la luz pueda incidir sobre ella. Esto se hace as\u00ed para asegurar la planitud de la superficie preparada frente a la luz incidente, asegurando que los rayos reflejados sean normales a dicha superficie. Adem\u00e1s, la pletina tiene unos mandos para moverla, y con ella la muestra, con respecto al haz de luz, de modo que se puedan observar diferentes zonas de la superficie de la probeta ($$enlace videoVIDEOVIDEO). As\u00ed se permite una mejor selecci\u00f3n de la regi\u00f3n de estudio, y se evita tener que manipular la muestra, con los peligros de rayado que ello conlleva.<\/p>\n

Como es evidente, por la estructura de los epimicroscopios, la luz atraviesa dos veces el mismo camino, antes y despu\u00e9s de incidir en la muestra. Para permitir esto se usan juegos de espejos semi-transl\u00facidos a 45\u00ba para separar ambos haces. En la siguiente figura se muestra un esquema simplificado de las lentes de un microscopio de este tipo.<\/p>\n

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Para poder tener una idea m\u00e1s clara de c\u00f3mo est\u00e1n dispuestos los diferentes componentes en el microscopio, se adjunta a continuaci\u00f3n un boceto de la secci\u00f3n real de un epimicroscopio.<\/p>\n

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El funcionamiento del microscopio \u00f3ptico se basa en el uso de lentes. Las lentes son elementos transparentes, generalmente de material amorfo (vidrio de s\u00edlice o un pol\u00edmero). Sus caras no son paralelas, siendo al menos una de ellas c\u00f3ncava o convexa. La mayor parte de las lentes suelen ser circulares y, en muchas ocasiones sim\u00e9tricas […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":"","_mc_calendar":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/66"}],"collection":[{"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=66"}],"version-history":[{"count":19,"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/66\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":436,"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/66\/revisions\/436"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/grupo.us.es\/derematerialia\/microscopio-virtual\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=66"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}