Microscopio ottico
Come funziona un microscopio ottico?
Una semplice lente biconvessa permette ingrandimenti di un oggetto fino a un massimo di 6-10 volte. Quando, con una seconda lente, si raccoglie l'immagine dell'oggetto (già ingrandita dalla prima lente), dilatandola ulteriormente, è possibile raggiungere ingrandimenti di molto più elevati.
Su questo schema costruttivo, rimasto praticamente invariato dal 1600 (quando fu ideato da Galileo Galilei), è basato il funzionamento del microscopio ottico.
Un microscopio ottico è formato da due sistemi diottrici, l'obiettivo e l'oculare, montati alle estremità di un tubo (in realtà, un microscopio dispone di quattro o cinque obiettivi intercambiabili, e di due oculari per una più comoda osservazione con ambedue gli occhi). L'immagine del campione, ingrandita dall'obiettivo, viene raccolta dall'oculare che la ingrandisce ulteriormente.
L'occhio, avvicinato all'oculare, vedrà un'immagine il cui fattore di ingrandimento (rispetto alle dimensioni reali dell'oggetto osservato) è espresso dalla seguente formula:
Parti di un condensatore
Nella figura seguente è illustrato un moderno microscopio ottico. Esso è composto da:
1. Oculare
È un sistema di lenti piuttosto semplice, che "vede" e ingrandisce ulteriormente l'immagine del campione già ingrandita dall'obiettivo. Può essere unico (microscopio monoculare) oppure, come nel caso illustrato, doppio (microscopio binoculare).
È estraibile in quanto è inserito a telescopio all'estremità superiore del tubo porta-ottica. Il valore che porta inciso, per esempio 10x, indica il suo potere di ingrandimento.
2. Tubo porta-ottica
Nell'illustrazione è inclinato e porta superiormente due oculari. Esistono però modelli in cui il tubo, con un solo oculare, è diritto e altri, più sofisticati, che hanno il tubo trioculare, cioè con una parte binoculare per l'osservazione, e una parte centrale verticale per la fotomicrografia o per l'uso di telecamere, fotometri o altri accessori.
Nei microscopi di vecchio tipo il tubo porta-ottica, e quindi tutto il sistema ottico del microscopio, viene avvicinato o allontanato dal campione durante la messa a fuoco.
3. Torretta girevole porta-obiettivi
A revolver, porta fino a un massimo di sei obiettivi a diverso ingrandimento: è il dispositivo che permette il cambiamento rapido delle ottiche. Queste sono avvitate (passo universale) e facilmente intercambiabili.
4. Obiettivi
Sono sistemi di lenti estremamente corretti, che danno la prima immagine ingrandita del preparato. Il valore del potere di ingrandimento è inciso sulla montatura dell'obiettivo stesso insieme ad altre importanti indicazioni. Per esempio la sigla PLAN 40/065 160/0,17 indica un obiettivo che fornisce una immagine piana del campione ("planare"), con un potere di ingrandimento di 40x, un'apertura numerica di 0,65 (questo è un indice del potere di risoluzione dell'obiettivo), adatto per un tubo porta-ottica di 160 mm e per l'uso con un vetrino copri-oggetto dello spessore di 0,17 mm.
5. Tavolino porta-preparato
Nell'esempio, riportato in figura, appare quadrato, ma può avere anche forma circolare, ed essere sia fisso che girevole. Serve da appoggio per il campione ed è provvisto di mollette ferma-vetrino e/o di dispositivi che ne permettono la traslazione.
Nei moderni microscopi il tavolino è collegato al gruppo condensatore (7); nel caso in cui il tubo porta-ottica risulti fisso, sia il tavolino che il condensatore (e, ovviamente, il campione), costituiscono un "complesso mobile", in grado di essere avvicinato o allontanato dall'obiettivo.
6. Levetta
Utilizzata per l'apertura e la chiusura del diaframma del condensatore (diaframma di apertura).
7. Condensatore
Sistema di lenti posto direttamente sotto il tavolino, di fronte all'obiettivo. Ha la funzione di focalizzare i raggi luminosi, emessi dalla sorgente di luce, su aree più o meno ristrette del preparato; lo scopo è quello di illuminare adeguatamente solo la porzione, dell'oggetto in esame, "coperta" dall'obiettivo, inviandovi la quantità di luce adatta alle caratteristiche ottiche dell'obiettivo stesso, per sfruttarne pienamente il potere di risoluzione. In genere il condensatore è regolabile in altezza ed è centrabile.
8. Levetta
Viene utilizzata per l'allontanamento della lente frontale del condensatore per permettere l'osservazione a basso ingrandimento, quando occorre un campo più ampio.
9. Manopola per la centratura del condensatore
10. Supporto per filtri
11. Supporto per lenti ausiliarie
12. Vite micrometrica
Serve per il controllo di precisione della messa a fuoco del campione. In alcuni microscopi non esiste limitazione alla rotazione di tale vite, in altri la libertà di rotazione è ristretta, di solito corrispondente a 1-2 mm di spostamento verticale.
13. Vite macrometrica
Serve per un primo, grossolano controllo della messa a fuoco del preparato. In molti microscopi di vecchio tipo le due viti, macro- e micrometrica, non sono coassiali, ma separate: la macrometrica è talora posta alla base del braccio. Vi sono anche modelli con una sola vite che comanda tanto gli spostamenti grossolani quanto quelli fini. Infine, alcuni recenti modelli di microscopi presentano sia il tubo porta-ottica sia il tavolino fissi, e per la messa a fuoco viene spostata in altezza la torretta porta-obiettivi.
14. Diaframma di campo
Serve per la regolazione dell'ampiezza del campo illuminato.
15. Basamento
Nell'esempio riportato, incorpora l'illuminatore. La fonte di luce può però essere anche esterna (lampadina, luce solare) e in tal caso il basamento del microscopio sarà dotato di uno specchietto circolare orientabile.
16. Braccio
Può avere linee e forme diverse. Sorregge in alto il dispositivo porta-ottica, inferiormente il tavolino e il condensatore, ed è stabilmente ancorato alla larga piattaforma del basamento.
17. Illuminatore incorporato
L'oggetto è dunque appoggiato sopra un tavolino provvisto di un foro, situato al di sotto dell'obiettivo, e illuminato per trasparenza. Viene messo a fuoco per mezzo di dispositivi meccanici, le viti macro- e micrometrica. Poiché la luce deve attraversare il campione, quest'ultimo deve risultare molto sottile.
Normalmente un microscopio ottico può ingrandire i dettagli dell'oggetto anche fino a 2500 volte.
Osservazione del campione in campo chiaro e in campo oscuro
L'osservazione del campione può essere fatta in campo chiaro, quando la luce bianca proveniente dall'illuminatore lo attraversa, facendolo risaltare come scuro o colorato contro un fondo uniformemente illuminato.
Si parla invece di osservazione in campo oscuro quando, per mezzo di uno speciale condensatore, sfruttando il fenomeno della rifrazione, ogni piccolo oggetto, anche al di sotto dei limiti di risoluzione del microscopio, viene visto come brillante contro un fondo completamente nero. Questo metodo è utile soprattutto per osservare microorganismi.
Osservazione del campione in campo chiaro (a sinistra) e in campo oscuro (a destra).
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