Il microscopio è uno strumento necessario per ingrandire oggetti di misure ridotte: può assicurare un’osservazione diretta del campione o anche indiretta, mediante foto e sistemi elettronici. Prima di scegliere il microscopio più adatto alle nostre esigenze dobbiamo tener conto di due importanti elementi: la risoluzione e la capacità di ingrandimento. Per risoluzione si intende la facoltà del microscopio di rendere chiari e ben precisi i dettagli del campione esaminato; per ingrandimento si intende, invece, il potere del microscopio di aumentare l’immagine: l’oggetto analizzato apparirà di dimensioni maggiori. In questa guida, ricca di dettagli e di informazioni, vi illustreremo tutte le tipologie di microscopio esistenti in modo che sappiate comprendere le differenze tra un modello e l’altro.
I tipi di microscopio
Le cellule sono così piccole da risultare invisibili all’occhio nudo. Per studiare il materiale cellulare è indispensabile utilizzare, infatti, un microscopio in quanto strumento capace di ingrandire l’immagine. Sono diverse le tipologie di microscopio presenti sul mercato. Tra i modelli più diffusi ci sono:
- Microscopi ottici: questi apparecchi usufruiscono delle lunghezze d’onda della luce visibile;
- Microscopi a raggi X: questi strumenti funzionano mediante radiazioni X molli;
- Microscopi elettronici: sono in grado di ‘illuminare’ gli oggetti che si stanno esaminando mediante un fascio di elettroni;
- Microscopi a scansioni di sonda: questo microscopio è caratterizzato da una sonda che serve ad analizzare la superficie del campione.
Il microscopio ottico
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Il microscopio ottico è indispensabile per lo studio dei batteri. Questo strumento permette, infatti, di ingrandire oggetti che non sono visibili normalmente ad occhio nudo. Il microscopio ottico può essere a sua volta semplice o composto.
Il microscopio ottico semplice è caratterizzato da una lente posta tra l’occhio e il campione da esaminare. Questa lente, che altro non è che la lente dell’oculare, ha un potere di ingrandimento pari a 10 volte. Gli ingrandimenti maggiori si possono ottenere con un microscopio composto.
Il microscopio ottico composto è formato da due lenti: la sua capacità di ingrandimento dipende, dunque, da entrambe le lenti. Da un lato abbiamo l’oculare, ossia la lente su cui poggiamo gli occhi; dall’altro l’obiettivo. L’ingrandimento è dato sia dall’obiettivo che dall’oculare.
Il microscopio ottico si presenta suddiviso in due parti: una strutturale e l’altra ottica e dunque più funzionale. La parte meccanica del microscopio è caratterizzata a sua volta da: uno stativo, che è il supporto in metallo su cui sono appoggiati gli altri elementi; un tavolino su cui poggiare gli oggetti e un tubo ottico dove vanno messi oculare e obiettivo.
Per stativo si intende il corpo principale del microscopio. Il tavolino è invece caratterizzato da un’apertura al centro in modo che la luce possa passare all’interno e attraversare il vetrino. Il tavolino presenta pure un carrello per spostare il preparato da una parte all’altra.
L’immagine viene messa a fuoco sia tramite una vite macrometrica che micrometrica a seconda degli spostamenti del tubo ottico.
Passiamo ora alla parte funzionale del microscopio ottico. Questa è caratterizzata da una serie di importanti elementi:
- Due sistemi di lenti: obiettivo e oculare. L’obiettivo è posizionato nella parte inferiore del tubo ottico mentre l’oculare nella parte più alta. I microscopi ottici possono essere sia monoculari che binoculari, a seconda che ci siano uno o due oculari; gli obiettivi sono in numero superiore.
- Il sistema di illuminazione: può essere rappresentato da una lampada posta alla base o da uno specchietto per indirizzare i raggi luminosi verso il campione da analizzare.
- Un condensatore di luce: l’illuminazione viene convogliata direttamente sul materiale da esaminare;
- Un diaframma: regola l’intensità della luminosità;
- Eventuali lenti che possono fungere da filtro.
Come funziona
Il microscopio ottico serve ad ingrandire il preparato che andiamo ad esaminare, a dividerne i particolari e a renderli visibili all’occhio umano. L’obiettivo genera un’immagine reale ed ingrandita; l’oculare produce un’immagine ingrandita e virtuale. La distanza standard della lente dall’occhio è pari a circa 24 centimetri. Per calcolare il potere di ingrandimento di un microscopio dobbiamo moltiplicare l’ingrandimento dell’obiettivo per l’ingrandimento dell’oculare. Se la capacità di ingrandimento dell’oculare è pari a 10x e quello dell’obiettivo a 40x allora il potere di ingrandimento totale sarà di 400x.
Molti preparati necessitano di coloranti perché possano essere ben visibili con un microscopio ottico o composto. Ma non manca qualche neo dinanzi a tale operazione. La colorazione può causare, infatti, la morte delle strutture batteriche. Da qui la creazione di microscopi ottici in grado di farci esaminare campioni biologici non colorati. I modelli più diffusi che ci permettono di vedere i batteri anche senza colorarli sono i microscopi a contrasto di fase e a campo scuro.
I microscopi a contrasto di fase e a campo scuro
Il microscopio a contrasto di fase lavora sulla differenza di contrasto tra il campione che esaminiamo e la superficie circostante. Con questo apparecchio viene analizzato un preparato senza dover ricorrere a coloranti. Questo microscopio è capace di evidenziare le differenze di rifrazione della luce in quanto il fascio di luce che passa attraverso l’oggetto viene deviato. Da un lato, dunque, la luce che attraversa il campione viene deviata, mentre dall’altro lato la luce che attraversa il mezzo non subisce deviazioni. Ecco allora che il microscopio a contrasto di fase fa in modo che i raggi deviati confluiscano con quelli non deviati. In questo modo si ottiene un altro raggio di luce che risulterà visibile all’occhio umano.
I microscopi a campo scuro funzionano allo stesso modo dei microscopi a contrasto di fase. Questo apparecchio è caratterizzato da un diaframma anulare. La particolarità di questo microscopio sta nel fatto che i raggi che percorrono il campione vengono raccolti dall’obiettivo. Non vale la stessa regola per i raggi che attraversano il mezzo in quanto questi vengono deviati e posti all’esterno del campo di osservazione.
Il microscopio elettronico
I microscopi elettronici a trasmissione sono essenziali per esaminare le componenti interne delle cellule. Questi strumenti fanno uso di un fascio di elettroni al posto della luce. Inoltre con questi modelli più avanzati tecnologicamente gli elettromagneti hanno sostituito le lenti di vetro.
Gli elettromagneti fanno slittare il fascio di elettroni per ingrandire l’immagine su uno schermo o anche su una lastra fotografica.
Il campione, che dobbiamo analizzare con un microscopio elettronico, deve essere molto sottile in quanto è necessario che venga attraversato dagli elettroni. La sua capacità di risoluzione è maggiore se messa a confronto con quella di un microscopio ottico. Ci sono, infatti, alcuni modelli di microscopio elettronico capaci di ingrandire un’immagine fino a centomila volte. Qui i dettagli dei campioni sono visibili in modo eccezionale.
In tanti allora si staranno domandando se il microscopio elettronico ha completamente sostituito quello ottico. Ebbene non è così: il microscopio elettronico non ha preso il posto di quello ottico perché non permette l’analisi di campioni vivi. Per essere esaminato il materiale biologico va messo sotto vuoto. Il microscopio elettronico a scansione consente, invece, di esaminare la superficie delle cellule: queste ultime vengono rivestite con uno strato di metallo che evita il deposito di carica elettrica e di energia termica nel composto. Il metallo, una volta raggiunto dagli elettroni, ne genera altri che creano un’immagine della superficie esterne delle cellule.
Un microscopio elettronico a scansione produce immagini tridimensionali.
| MICROSCOPIO OTTICO | MICROSCOPIO ELETTRONICO |
|---|---|
| La luce attraversa il materiale da analizzare | Fa uso di un fascio di elettroni al posto della luce |
| I campioni possono essere colorati artificialmente | Non può essere usato per campioni vivi |
| Un modello di qualità può ingrandire un oggetto fino a 1500 volte | Ha una capacità di ingrandimento superiore |
Microscopi a fluorescenza e microscopi polarizzati
Il microscopio a fluorescenza è uno strumento a luce ultravioletta che fa uso di una lunghezza d’onda, selezionata dall’utente, per illuminare il campione. Questo strumento è caratterizzato da una lampada che crea la luce ultravioletta; da un filtro di eccitazione volto a selezionare il tipo di lunghezza d’onda ultravioletta; da un condensatore a campo scuro che è funzionale ad ingrandire il contrasto e da un filtro di sbarramento che è funzionale a scongiurare che la luce ultravioletta possa finire negli occhi dell’osservatore.
I batteri, che devono essere esaminati con un microscopio a fluorescenza, vengono segnati con sostanze fluorescenti.
Il microscopio a fluorescenza, a differenza di quello ottico, prende come punto di riferimento la luce emessa dal campione e non quella che attraversa il materiale esaminato. I microscopi polarizzati funzionano grazie ad un fascio di luce polarizzata che percorre il campione esaminato. C’è anche un secondo filtro polarizzatore che serve ad analizzare il campione. Questa tipologia di microscopi viene utilizzata soprattutto per lo studio di rocce e minerali.
I microscopi laser a scansione confocale
I microscopi laser a scansione confocale rappresentano un passo in avanti rispetto ai microscopi a fluorescenza e a quelli ottici. Questi ultimi apparecchi prevedono che la luce illumini il campione, rendendo visibili i vari elementi. L’immagine però può risultare talvolta scura e non tutti i dettagli possono essere messi a fuoco. Con il microscopio laser confocale il raggio laser raggiunge un punto del campione che solitamente è stato marcato con sostanze fluorescenti. La luce generata dal materiale illuminato dal laser viene a sua volta captata da un piano mentre la luce che deriva dalle aree del campione, poste sia sopra che sotto la superficie del fuoco, viene bloccata. Ecco allora che ci si ritrova con un’immagine chiara e visibile a tutti.
Microscopi fai da te
Finora abbiamo illustrato le varie tipologie di microscopio presenti sul mercato. Siamo partiti dal modello più semplice sino ad arrivare a quello più complesso, accessoriato ed avanzato tecnologicamente. Tralasciamo ora la parte più tecnica per passare ad un paragrafo più “leggero”. Come fare per costruire un microscopio fai da te? Non ci resta che prendere due lenti convesse e un oggetto di piccole dimensioni.
La prima lente va messa vicino all’oggetto; questa lente sarà il nostro obiettivo. L’immagine infatti ci apparirà ingrandita. L’oculare sarà invece rappresentato dalla seconda lente che andrà messa vicino all’occhio. Sia la nostra testa che l’oculare vanno poi avvicinati all’obiettivo: in questo modo l’immagine risulterà messa a fuoco ed ingrandita. Questo sistema fai da te riproduce il funzionamento del microscopio ottico.
I prezzi delle varie tipologie di microscopio variano a seconda della tecnologia usata, del numero di accessori e del tipo di lenti. I modelli professionali hanno un costo superiore ai 1000 euro. Ci sono poi articoli accessibili ai più ma di qualità inferiore.
