El objetivo en un microscopio

El objetivo es el elemento más importante y complejo del microscopio óptico. Es importante porque en el objetivo es donde se produce la mayor parte del aumento aportado por el microscopio. Su complejidad radica en el hecho de que para cumplir con su función necesita distintas lentes de alta calidad y precisión.

Objetivo de un microscopio
Interior de un objetivo de microscopio (Zeiss Microscopy)

La imagen obtenida una vez los rayos de luz han atravesado el objetivo se denomina imagen real. Estos rayos de luz atraviesan a continuación el ocular, dando lugar a una imagen virtual que es observada por el usuario del microscopio.



Habitualmente los microscopios vienen equipados con 3 o 4 objetivos, cada uno con un aumento distinto y que se puede seleccionar gracias al revólver. Los microscopios utilizados en ámbitos profesionales pueden llegar a tener 5 o 6 objetivos en un solo revólver.

Características de un objetivo

Los objetivos de un microscopio se pueden caracterizar mediante su número de aumento y su apertura numérica. El aumento de un objetivo es la relación entre el tamaño de la imagen real y el tamaño del objeto observado en realidad. Estas dos magnitudes pueden observarse en la siguiente imagen.

El aumento de un objetivo suele variar entre 4x y 100x, si bien es cierto que existen objetivos de alta calidad que pueden llegar a 250x. Al multiplicar este aumento con el aumento aportado por el ocular se obtiene el aumento total del microscopio.

El otro parámetro importante es la apertura numérica. Este parámetro se puede entender como el tamaño del cono a través del cual llega luz al objetivo. Es decir, los objetivos con una apertura numérica baja tienen un cono de entrada de luz más pequeño que los objetivos con una apertura numérica alta.

Objetivo de baja apertura numérica

Objetivo de baja apertura numérica

Objetivo de alta apertura numérica

Objetivo de alta apertura numérica

La definición exacta de la apertura numérica tiene en cuenta el tamaño del cono previamente descrito así como el índice de refracción del medio a través del cual se observa la muestra. Sin embargo, el motivo por el cual la apertura numérica es importante es porque está directamente relacionada con la resolución obtenida por el objetivo.

La resolución de un objetivo depende de la longitud de onda de la luz y de la apertura numérica del objetivo. La relación exacta entre estos parámetros es la siguiente:

Resolución = Longitud de onda / (2*apertura numérica)

Aplicando esta fórmula se puede deducir que mediante un objetivo de alta apertura numérica se pueden apreciar más detalles que con un objetivo de baja apertura numérica.



Diferencia entre objetivos secos y objetivos de inmersión

Existen dos tipos básicos de objetivos: los objetivos secos y los objetivos de inmersión. Estos dos tipos de objetivos se diferencian en función del medio situado entre la muestra y la lente del objetivo. En el caso de los objetivos secos, no hay ningún medio entre la muestra y el objetivo aparte del aire. Los objetivos de inmersión, en cambio, están diseñados para observar la muestra a través de una capa de medio de inmersión que normalmente consiste en aceite. Esto significa que es necesario colocar la cantidad justa de aceite entre el cubreobjetos que protege la muestra y la lente del objetivo.

La ventaja principal de utilizar objetivos de inmersión es que la luz que llega al objetivo no necesita atravesar el aire. Esto se traduce en un aumento en la calidad de imagen ya que reduce la refracción de la luz incidente. En consecuencia, los objetivos de inmersión son utilizados en aplicaciones donde se requiere un gran poder de aumento y alta resolución.

Objetivo seco

Objetivo seco

Objetivo de inmersión

Los objetivos secos tienen una apertura numérica baja. El máximo valor de apertura numérica que teóricamente puede alcanzar un objetivo seco es 1.0. Sin embargo, debido a limitaciones prácticas no es posible fabricar un objetivo seco con una apertura numérica superior a 0.95.

Con la ayuda de los aceites de inmersión es posible alcanzar una apertura numérica alrededor de 1.4. Esto supone una mejora sustancial en términos de resolución obtenida. Los máximos aumentos que alcanza el microscopio óptico se obtienen, por lo tanto, mediante objetivos de inmersión.

Nomenclatura de los objetivos

Las características del objetivo están siempre inscritas en su lateral. En general, los fabricantes de objetivos de microscopio siguen un formato estándar para indicar estas características. Esto permite reconocer inmediatamente cualquier parámetro del objetivo independientemente del fabricante.

Partes del objetivo
Nomenclatura estándar del objetivo (Zeiss Microscopy)

Empezando desde arriba, las indicaciones inscritas en el objetivo son las siguientes:

Nombre del fabricante: Zeiss, Olympus, Leica, Nikon, etc.

Correcciones ópticas: Indicaciones acerca del tipo de lentes utilizadas en el objetivo para corregir las aberraciones ópticas. Existe una gran variedad de opciones en este punto, la nomenclatura específica puede variar en función del fabricante.

Aumento: Capacidad de aumento del objetivo, es decir, relación entre los tamaños de la imagen real y el objeto real.

Apertura numérica: Indicación del tamaño del cono de luz incidente al objetivo.

Longitud del tubo: Este número indica la distancia en milímetros que debe haber entre el objetivo y el ocular para que la imagen se forme correctamente. El símbolo infinito se utiliza para indicar que los rayos son completamente paralelos al salir del objetivo.

Espesor del cubreobjetos: Este número indica el espesor en milímetros del cubreobjetos que debe utilizarse para minimizar las aberraciones ópticas.

Código de color: Mediante un código de colores suele indicarse el aumento proporcionado por el objetivo. La mayoría de los fabricantes siguen el estándar incluido en la siguiente sección de este artículo. Adicionalmente, en el caso de los objetivos de inmersión, un segundo color indica el medio de inmersión que debe utilizarse.



Código de colores de los objetivos

El código de colores es muy útil para identificar de forma inmediata el aumento proporcionado por el objetivo. Cada color se corresponde a un aumento determinado según está indicado en la siguiente imagen.

Código de colores de aumento del objetivoEn el caso de los objetivos de inmersión existe también un código de colores para indicar el medio de inmersión que debe utilizarse. En este caso existen solo cuatro opciones incluidas en la siguiente imagen.

Código del medio de inmersión en un objetivo