Microscopio

• Cuando necesitamos un aumento mayor que el que podemos obtener con una lupa, el instrumento que por lo general utilizamos es el microscopio, en ocasiones conocido como microscopio compuesto. Los elementos esenciales de un microscopio se muestran en la figura 70. Para analizar este sistema, utilizamos el principio de que una imagen formada por un elemento óptico, como una lente o un espejo, puede servir como objeto para un segundo elemento.

El objeto O que se va a observar está colocado apenas más allá del punto focal F1 del objetivo, una lente convergente que forma una imagen real y aumentada I. En un instrumento diseñado de manera adecuada, esta imagen se forma justo dentro del primer punto focal F1' de una segunda lente convergente conocida como ocular. El ocular actúa como una lupa simple, y forma una imagen virtual final I' de I. La posición de I' puede estar en cualquier punto entre el punto cercano y el lejano del ojo. Tanto el objetivo como el ocular de un microscopio real son lentes compuestas altamente corregidas que poseen varios elementos ópticos, pero por simplicidad, los presentamos aquí como lentes delgadas sencillas.

• Al igual que con una lupa simple, lo que importa cuando se mira a través del microscopio es el aumento angular M. El aumento angular total del microscopio compuesto es el producto de dos factores. El primero es el aumentolateral m1 del objetivo, que determina el tamaño lineal de la imagen real I; el segundo factor es el aumento angular M2 del ocular, que relaciona el tamaño angular de la imagen virtual vista a través del ocular con el tamaño angular que tendría la imagen real I si se le viera sin el ocular. El primero de estos factores está dado por:

• donde s1 y s1' son las distancias objeto e imagen, respectivamente, para el objetivo. Por lo general, el objeto está muy cerca del punto focal, y la distancia imagen resultante s1' es muy grande en comparación con la longitud focal f1 del objetivo. Así pues, s1 es aproximadamente igual a f1, y podemos escribir m1 = -s1'/f1.

• La imagen real I está cerca del punto focal F1' del ocular, de modo que para encontrar el aumento angular de esta lente, podemos utilizar la ecuación 2 del apartado : M2 = (25 cm)/f2, donde f2 es la distancia focal del ocular (considerado como una lente sencilla). El aumento angular total M del microscopio compuesto (además de un signo negativo, que por lo general se ignora) es el producto de dos aumentos:

• (aumento angular para un microscopio)

donde s1', f1 y f2 se miden en centímetros. La imagen final está invertida con respecto al objeto. Los fabricantes de microscopios usualmente especifican los valores de m1 y M2 para componentes de microscopios, en vez de las longitudes focales del objetivo y del ocular.

• La ecuación 1 muestra que el aumento angular de un microscopio puede hacerse mayor utilizando un objetivo de menor longitud focal f1, aumentando en consecuencia m1 y el tamaño de la imagen real I. La mayoría de los microscopios ópticos tienen una "torreta" giratoria con tres o más objetivos de diferente longitud focal, de modo que se puede ver el mismo objeto con diferentes aumentos. El ocular también debe tener una longitud focal pequeña f2 para ayudar a maximizar el valor de M.

Tarea

• Suponga que desea construir un microscopio con dos lentes positivas cuyas distancias focales son ambas de 25 mm. Suponiendo que el objeto este colocado a 27 mm del objeto,

• 1. A que distancia deberían colocarse las lentes?

• 2. Que aumento se prevería?