Las lentes del microscopio son los elementos más importantes de este instrumento. De hecho, un microscopio no es más que un conjunto de lentes correctamente alineadas que permite la observación aumentada de una muestra.
Los primeros microscopios desarrollados en el siglo XVI consistían simplemente en dos lentes que se mantenían a una distancia fija mediante un tubo. Estos primeros microscopios se parecían mucho más a un telescopio que a los microscopios actuales.
A medida que se desarrolló el conocimiento sobre las lentes y la naturaleza de la luz, el diseño y configuración de los microscopios fue cambiando para mejorar la calidad de la observación y la comodidad en la operación del instrumento.
En los microscopios actuales puede distinguirse entre las partes de su sistema mecánico y las partes de su sistema óptico. Las lentes pertenecen claramente al sistema óptico ya que su función es manipular y desviar la luz para crear una imagen aumentada de la muestra.
Dentro del sistema óptico, existen lentes en tres partes del microscopio: el condensador, el objetivo y el ocular.
A continuación te presentamos cada una de estas partes y las lentes que contienen.
Condensador
La función del condensador es concentrar la luz emitida por el foco hacia la muestra. Inicialmente, los rayos de luz emitidos por la fuente de iluminación siguen trayectorias divergentes. El condensador desvía estos rayos de luz para enfocarlos hacia el punto en el que está situado la muestra.
El principio de funcionamiento del condensador está basado en una combinación de lentes que en su conjunto dan a los rayos de luz la trayectoria deseada.
La manipulación de la luz mediante lentes es un tema técnicamente complejo porque cada lente introduce a su vez una serie de aberraciones, es decir, defectos ópticos que resultan en una falta de nitidez cuando se observa la imagen. Las dos aberraciones más importantes son la aberración esférica y la aberración cromática.
Mediante la combinación de distintas lentes es posible desviar la luz y al mismo tiempo corregir hasta cierto punto las aberraciones ópticas. Sin embargo, cuanto mayor sea el nivel de corrección que se quiera alcanzar, mayor número de lentes serán necesarias.
En función del tipo de lentes y configuración utilizada puede distinguirse entre distintos tipos de condensadores:
- Condensador Abbe: Este es uno de los tipos de condensadores más utilizados que en su versión más simple utiliza simplemente dos lentes: una lente planoconvexa y una lente biconvexa. Este condensador es adecuado para aumentos relativamente bajos (< 400x) pero no corrige las aberraciones ópticas que pueden ser importantes a aumentos superiores.
- Condensador aplanático: Este tipo de condensador fue diseñado para corregir la aberración esférica. En la mayoría de casos utiliza un mínimo de 5 lentes y se utiliza para aplicaciones concretas como la fotomicrografía en blanco y negro.
- Condensador acromático: Las lentes de este condensador concentran los rayos de luz al mismo tiempo que corrigen la aberración cromática. Este tipo de condensador suele requerir un mínimo de 4 lentes y se utiliza para algunas aplicaciones concretas en las que no es importante la aberración esférica.
- Condensador aplanático-acromático: Este tipo de condensador es el que puede proporcionar una más alta calidad de observación. En este caso el condensador concentra la luz y reduce la aberraciones esféricas y cromáticas que pueden aparecer en los otros tipos de condensadores. Este tipo de condensador es también el más complejo y puede requerir alrededor de 8 lentes.
Objetivo
El objetivo en un microscopio es el conjunto de lentes situadas más cerca de la muestra, justo encima de la platina. Estas lentes representan la primera etapa de aumento en un microscopio.
Normalmente un microscopio tiene siempre distintos objetivos, cada uno con un valor de aumento distinto. Estos objetivos pueden seleccionarse mediante el revólver y permiten observar la muestra a distintos niveles de aumento.
Estos distintos aumentos se alcanzan mediante distintas lentes dentro del objetivo. Es decir, cada aumento requiere un tipo y configuración de lentes distinta. Además, también es importante corregir las aberraciones ópticas que pueden ser importantes a cada nivel de aumento.
En microscopios profesionales, los objetivos son probablemente la parte más compleja y que define la calidad última de las observaciones. En aplicaciones de alto aumento (> 200x), el objetivo es siempre el punto en el que se produce la mayor parte de este aumento, el resto ocurre en el ocular. Por este motivo es importante que la calidad de sus lentes sea óptima. En caso contrario, los defectos ópticos introducidos en el objetivo son posteriormente aumentados en el ocular.
El aumento total de un microscopio se calcula siempre multiplicando el aumento del objetivo por el aumento del ocular.
Aumento del microscopio = Aumento del objetivo ✕ Aumento del ocular
En observaciones de bajo aumento se utilizan objetivos que proporcionan un aumento igual o inferior a 10x. En las observaciones más exigentes pueden utilizarse objetivos de inmersión, que pueden llegar a alcanzar aumentos superiores a los 100x.
Ocular
El ocular es el sistema de lentes a través del cual se observa la muestra y que produce además la segunda etapa de aumento de un microscopio.
En un microscopio, las lentes del objetivo generan una imagen aumentada de la muestra que se conoce como imagen real. Esta imagen es posteriormente observada a través de los oculares, dando lugar a una nueva imagen de nuevo aumentada que se conoce como imagen virtual. Mediante esta combinación de lentes pueden llegar a alcanzarse aumentos superiores a los 1000x.
En el caso más simple los oculares se fabrican con dos lentes. Estas lentes deben ser suficientemente grandes como para que podamos ver a través de ellas con nuestros ojos. La lente situada más cerca del ojo se conoce como lente ocular mientras que la otra recibe el nombre de lente colectora.
Existen oculares más complejos que contienen un mayor número de lentes para poder corregir en mayor medida las aberraciones ópticas y proporcionar así una imagen más nítida.
Funcionamiento de las lentes de un microscopio
La conjunto de lentes en un microscopio están ajustadas de tal forma que permiten a un observador ver una imagen aumentada de la muestra.
En el caso más simple esto puede realizarse con simplemente dos lentes convergentes. En este caso la observación no estará libre de aberraciones pero la calidad puede ser aceptable para aumentos moderados. Para observaciones de alto aumento es necesario incluir lentes adicionales que corrijan las aberraciones de modo que pueda obtenerse una imagen nítida.
Las lentes convergentes se caracterizan por concentrar los rayos de luz incidentes en un punto llamado foco.
Esta propiedad hace que al observar un objeto situado al otro lado de la lente podamos verlo de forma aumentada. Este es simplemente el principio de funcionamiento de una lupa, conocida también como microscopio simple.
Aplicando dos veces este mismo concepto, es decir, situando dos lentes convergentes en serie, puede llegar a conseguirse un aumento sustancialmente mayor. Para ello es necesario ajustar con precisión las distancias entre las lentes, el objeto y el ojo.
Esta combinación da lugar al microscopio compuesto, conocido con este nombre porque contiene un mínimo de dos lentes. La posibilidad de combinar más de una lente para obtener una imagen aumentada de una muestra fue descubierta a finales del siglo XVI, probablemente por Zacharias Janssen.