El enfoque

El plano del objetivo ha de estar separado una distancia determinada del plano del ocular para que el enfoque se produzca y así observemos de manera nítida la imagen virtual aumentada. Esta distancia entre ambos planos viene dada por la gráfica utilizada para el cálculo del aumento que ya hemos mostrado hace algunos días. El fabricante de microscopios ha cortado el tubo, que comunica visualmente el ocular con cada uno de los objetivos del aparato, a la medida exacta para que el enfoque se produzca con total nitidez.

Además deberemos situar la muestra a la distancia indicada por la gráfica del cálculo del aumento, si la muestra no se encontrara exactamente allí entonces no se produciría el enfoque. Para situar la muestra a dicha distancia, desplazaremos verticalmente la pletina mediante un sistema de ruedas dentadas que componen el desplazamiento vertical macrométrico (ajuste de la altura de la pletina a un valor aproximado) y el desplazamiento vertical micrométrico (ajuste de la pletina a un valor exacto), obteniendo por lo tanto el enfoque perfecto.

El esfuerzo que deberemos hacer para girar el micrométrico se facilita mediante el hecho en el cual el torque de giro se conserva en el sistema de ruedas dentadas. Es decir, torque = r x F , de esta manera tendremos,

 r0  x  F0 = r1 x F1
 r2  x  F1 = r3 x F2

 De ahí se obtiene que,  (F0 / F2)  = ((r1 x r3) / (r2 x r0)) 

De los valores de los radios vemos que (F0 / F2) es menor que la unidad y por lo tanto F2 es mayor que la fuerza F0 aplicada por nuestros dedos en la rueda de radio r0  , lo cual nos facilita el desplazamiento vertical y muy exacto de la pletina.

Las fuerzas sobre cada rueda vienen indicadas por la letra F con el subíndice de la rueda en la que se aplique. La rueda número tres de radio r3  gira a la vez que la rueda número dos y se sitúa concéntrica a ella, enganchando sus dientes a la rueda número cuatro.

 

El aumento del sistema de lentes

Un microscopio óptico produce una imagen virtual aumentada de uma muestra gracias a un conjunto de lentes del que se compone el objetivo y de un conjunto de lentes (generalmente dos) del que se compone el ocular. Si se quisiera construir un microscopio elemental bastaría utilizar una lente convergente como objetivo y otra lente, también convergente, como ocular. Sin embargo, en la práctica, los fabricantes de microscopios construyen los objetivos y los oculares utilizando varias lentes de manera que puedan corregirse las aberraciones ópticas. En cualquier caso el conjunto de lentes que compone el objetivo puede sustituirse, a la hora de realizar cálculos, por una lente convergente de distancia focal F1, y el conjunto de lentes que compone el ocular puede sustituirse por una lente convergente de distancia focal F2. 

El cálculo gráfico lo realizaremos a continuación utilizando el método de la óptica geométrica. Se consideran dos rayos de luz para cada lente equivalente, que siguen la dirección del vector de Pointing, y que parten desde la muestra , uno en dirección paralela al eje óptico y el otro en dirección al centro de la lente que tenga delante. El rayo paralelo converge al foco que le corresponda tras atravesar la lente y el rayo que atraviesa el centro de la lente no se desvía.
Tras atravesar la lente equivalente del ocular, se registra, en la retina del ojo humano, la imagen virtual aumentada de la muestra.

Las muestras y los tipos principales de microscopios

Para preparar una muestra, tendremos que colocar sobre un portaobjetos aquello que queramos observar. Si se trata de un objeto sólido tendremos que cortar una fina lámina, del objeto que queramos observar, mediante un microtomo. El espesor de esta lámina dependerá de si deseamos utilizar un microscopio óptico, espesor de lámina de unas 50 micras, ó un microscopio electrónico, espesor de lámina de unos 80 nanómetros.

La lámina  de muestra que se observa en el microscopio óptico ha de ser teñida con un colorante de manera que las estructuras microscópicas a observar puedan mostrarnos suficiente contraste cuando las atraviese la luz óptica (esta luz tiene una longitud de onda en torno a los 500 nanómetros). Un colorante muy habitual, para estas láminas de muestra, es el azul de metileno.

La resolución de un aparato como el microscopio depende de la longitud de onda de la luz que utilice para observar la muestra y de la apertura numérica del microscopio.

Teniendo en cuenta que la longitud de onda asociada a un electrón que tenga una energía cinética de 100 kV, es 0,0037nm, obtendríamos una resolución mucho mejor si empleáramos electrones que si empleamos luz visible (con longitudes de onda del orden de 500 nm). Así resulta evidente la utilidad de los microscopios electrónicos.

Esquemáticamente, un microscopio electrónico esta constituido por un tubo en el que se ha hecho el vacío y que tiene, en su parte superior, un filamento de Wolframio que emite electrones y se aceleran, entre un cátodo y un ánodo, mediante una diferencia de potencial del unos 100 kV. Este haz de electrones se concentra mediante un sistema de electroimanes cuyo campo magnético se regula mediante una corriente eléctrica ajustable.

A continuación, el haz de electrones se focaliza sobre la muestra, mediante otro conjunto de electroimanes con corriente eléctrica ajustable, este sistema de electroimanes haría la función de objetivo del microscopio.

Por último habría otro sistema de electroimanes que expande el haz reflejado, en la muestra, hacia la pantalla de fósforo ó hacia un dispositivo impresionable como pueda ser una película fotográfica.

El colorante utilizado para observar con un microscopio electrónico de transmisión es el uranilo-plomo.