Microscopio, Qué es el Microscopio, Historia del Microscopio y Sus Partes


Componentes y accesorios básicos de un microscopio de principios del siglo XX.

Un microscopio es un instrumento que permite hacer visible la estructura fina de los objetos a una escala no apreciable a simple vista.

El tipo más común de microscopio y el primero que se inventó es el microscopio óptico. Se trata de un instrumento óptico que contiene una o varias lentes, montadas en un tubo opaco, que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción.

La ciencia que investiga los objetos pequeños utilizando este instrumento se llama microscopía.

¿Qué es el Microscopio?


El microscopio es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. Derivado de su nombre es que hablamos de cosas "microscópicas", refiriéndonos a que para poder observarlas necesitamos de este instrumento, siendo invisibles para el ojo humano sin ayuda.

El microscopio más utilizado es el de tipo óptico, que asimismo fue el primero en ser desarrollado por su simpleza desde el punto de vista técnico. Este instrumento utiliza una o más lentes para conseguir una imagen aumentada del objeto en observación, aprovechando el fenómeno de la refracción; las lentes son vidrios (aunque también se fabrican de plásticos u otros materiales traslúcidos) con forma de "lenteja" (de allí su nombre), forma que cambia la dirección de la luz que incide sobre ellos.

No está completamente claro lo relativo a la invención del primero microscopio, pero se le suele atribuir su invención a los fabricantes de lentes Hans y Zacharias Janssen (padre e hijo) alrededor de 1590. Es interesante saber que los primeros aparatos, como el de los Janssen, lograban un aumento de tan sólo hasta 9x (nueve veces). Otros atribuyen este invento a Galileo Galilei, quien llamó a su aparato "occhiolino", queriendo decir "pequeño ojo", pero si sabemos con certeza que fue desarrollado entre la última década del siglo XVI y la primera década del siglo XVII. Como curiosidad, fue un amigo de Galileo, el botánico llamado Giovanni Faber quien acuñó el nombre "microscopio" con el que conocemos hoy en día a este particular invento.

Recién para finales del siglo XVII este aparato comenzó a ser utilizado ampliamente para la investigación en Europa, y hay consenso que la más notable contribución al conocimiento de la época la dio Anton van Leeuwenhoek. Este científico y comerciante holandés es considerado el padre de la Microbiolgía, es decir el estudio sistemático de los microorganismos. Perfeccionó el microscopio, y con esta ayuda fue el primero en observar organismos unicelulares (el los llamó "animáculos", que corresponden a lo que hoy en día conocemos como microorganismo); fue el primero en observar bacterias, espermatozoides y también las fibras musculares. Si bien no escribió libros, si escribió muchas cartas, y la fama de sus observaciones lo llevó a compartir información con la "Real Sociedad de Londres para el avance de la Ciencia Natural" (simplemente la Royal Society). Curiosamente, al comienzo esta comunidad de científicos no le creyó (los organismos unicelulares microscópicos no eran conocidos), pero la evidencia terminó primando.

Luego el siglo XX vió nacer el próximo gran avance al respecto, el microscopio electrónico de transmisión (TEM), que en vez de luz utiliza un haz de electrones para generar una imagen aumentada. Este haz se controla mediante dispositivos electromagnéticos en vez de lentes para controlarlo, y pasa a través de la muestra a observar (el flujo se difracta). La imagen se forma producto del impacto de estos electrones al chocar con una pantalla o lámina sensible (algo así como en los antiguos televisores con tubos de rayos catódicos). Esta técnica permite observar detalles hasta decenas de veces más pequeños que en un muy buen microscopio óptico, debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de la luz visible (los fotones).

En el año 1951 se publican las primeras imágenes de estructuras atómicas, obtenidas gracias a una nueva clase de microscopio, abreviada FIM (Field Ion Microscope; en español Microscopio de iones en campo). El principio de funcionamiento de este aparato fue desarrollado por Erwin Muller, un físico de origen aleman; esta técnica más bien beneficia al campo de estudio de las ciencias de materiales.

Para 1981 los científicos Ger Binnig y Heinrich Rohrer desarrollan el microscopio de efecto túnel o STM basándose en principios de la física cuántica; de manera muy básica para graficar el procedimiento, un conductor se mueve muy cerca de la superficie a examinar, y se aplica una diferencia de voltaje entre estos, lo que genera un flujo de electrones por el vacío que se produce, dependiendo de la posición relativa del conductor, la corriente aplicada y la superficie a observar. Se monitorea este flujo producido y se traduce formando una imagen.

Los hitos que se mencionan sirven para que el lector se haga una idea de los avances al respecto, ya que hay por supuesto muchos otros tipos de microscopios y avances que se logran cada año, pero de manera básica se distinguen los microscopios ópticos, el microscopio electrónico (con sus muchas variedades) y los de barrido (entre los cuales está el STM que mencionamos). Lo increíble es pensar que se pueden generar imágenes en la actualidad hasta de la disposición de los átomos en un material, algo francamente difícil de imaginar, y que parece ser parte más bien de la ciencia ficción.

Historia del Microscopio


No se sabe a ciencia cierta cuando descubrió el hombre, por primera vez, que un objeto observado a través de un cristal de forma lenticular apareciera agrandado. Existen a este respecto testimonios antiquísimos, pero muy vagos. La historia del microscopio se inicio en el siglo XVI, con Benedetto Rucellai, quien escribe en uno de sus pequeños poemas las observaciones realizadas sobre abejas seccionadas con la ayuda de un espejo cóncavo.

El mundo microscópico permaneció oculto para el ser humano hasta la invención de un instrumento óptico realizado por Juan y Zacarías Jansen en 1590, lo que abrió las puertas a un mundo desconocido. Los hermanos Jansen descubrieron que al colocar dos lentes separados y mirar a través de ellos, los objetos observados aumentaban de tamaño. Sin embargo, las primeras publicaciones importantes en el campo de la microscopía aparecen en 1660 y 1665, cuando Marcello Malpighi prueba la teoría de William Harvey sobre la circulación sanguínea al observar al microscopio los capilares sanguíneos y Robert Hooke publica su obra Micrographia.

Mas tarde el holandés Anton van Leeuwenhoek inventó un antepasado del microscopio (foto de la izquierda), al realizar las primeras observaciones de microorganismos en el agua de lluvia, sarro de dientes, sangre, semen, excrementos, etc., describiendo unos pequeños animales de gran diversidad. Leeuwenhoek, sin ninguna preparación científica, puede considerarse el fundador de la bacteriología. Tallaba él mismo sus lupas sobre pequeñas esferas de cristal, cuyos diámetros no alcanzaban el milímetro. Con estas pequeñas distancias focales alcanzaba los 275 aumentos. Observó los glóbulos de la sangre, las bacterias y los protozoos; examinó por primera vez los glóbulos rojos y descubrió que el semen contiene espermatozoides. Durante su vida no reveló sus métodos secretos y a su muerte, en 1723, 26 de sus aparatos fueron cedidos a la Royal Society de Londres.

Durante el siglo XVIII continuó el progreso y se lograron objetivos acromáticos por asociación devidrios flint y crown, obtenidos en 1740 por H. M. Hall y mejorados por John Dollond. De esta época son los estudios efectuados por Isaac Newton y Leonhard Euler.

Durante el siglo XIX el microscopio tuvo diversos adelantos mecánicos que aumentaron su estabilidad y su facilidad de uso, aunque no se desarrollaron por el momento mejoras ópticas. Las mejoras más importantes de la óptica surgieron en 1877, cuando Ernst Abbe publicó su teoría del microscopio y, por encargo de Carl Zeiss, mejoró la microscopía de inmersión sustituyendo el agua por aceite de cedro, lo que permite obtener aumentos de 2000.

A principios de los años 1930 se había alcanzado el límite teórico para los microscopios ópticos, no consiguiendo éstos aumentos superiores a 500X o 1000X. Sin embargo, existía un deseo científico de observar los detalles de estructuras celulares (núcleo, mitocondria, etc.).

El microscopio electrónico de transmisión (TEM) fue el primer tipo de microscopio electrónico desarrollado. Utiliza un haz de electrones en lugar de luz para enfocar la muestra consiguiendo aumentos de 100.000X. Fue desarrollado por Max Knoll y Ernst Ruska en Alemania en 1931. Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio electrónico de barrido (SEM).

Cronología del desarrollo del microscopio.

1590

con posterioridad, algunos autores (Pierre Borel 1620 - 1671 o 1628 - 1689 y Willem Boreel 1591 - 1668) reivindican que en esta fecha los fabricantes holandeses de anteojos, Hans Janssen y su hijo Zacharias Janssen inventaron un microscopio compuesto, pero este hecho no se ha podido verificar.

1609

Galileo Galilei desarrolla un occhiolino o microscopio compuesto de una lente convexa y una cóncava.

1612

Galileo presenta el occhiolino al rey de Polonia Segismundo III.

1619

Cornelius Drebbel (1572 - 1633) presenta en Londres, un microscopio compuesto de dos lentes convexas.

c.1622

Drebbel presenta su invento en Roma.

1624

Galileo presenta su occhiolino al Príncipe Federico Cesi, fundador de la Academia de los Linces).

1625

Giovanni Faber de Bamberg (1574 - 1629), miembro de la Academia de los Linces, acuña la palabra microscopio por analogía con telescopio.

1665

Robert Hooke publica Micrographia, una colección de micrografías biologicas. Acuña la palabra célula para las estructuras que descubre en una corteza de corcho.

1674

Anton van Leeuwenhoek inventa el microscopio simple.

1931

Ernst Ruska construye el primer microscopio electrónico.

1965

se desarrolla el primer microscopio electrónico de barrido.

1981

Gerd Binnig y Heinrich Rohrer desarrollan el microscopio de efecto túnel.

1985

Binnig y Rohrer desarrollan el microscopio de fuerza atómica.

Tipos de Microscopios


  • Microscopio óptico

  • Microscopio simple

  • Microscopio compuesto

  • Microscopio de luz ultravioleta

  • Microscopio de fluorescencia

  • Microscopio petrográfico

  • Microscopio en campo oscuro

  • Microscopio de contraste de fase

  • Microscopio de luz polarizada

  • Microscopio confocal

  • Microscopio electrónico

  • Microscopio electrónico de transmisión

  • Microscopio electrónico de barrido

  • Microscopio de iones en campo

  • Microscopio de sonda de barrido

  • Microscopio de efecto túnel

  • Microscopio de fuerza atómica

  • Microscopio virtual

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