¿Cómo funciona un microscopio?

El principio: dos lentes en serie

El microscopio compuesto funciona con dos sistemas de lentes que multiplican sus aumentos:

1. El objetivo, cerca de la muestra, produce una primera imagen real, invertida y aumentada dentro del tubo del microscopio. Esta imagen se llama imagen real intermedia.
2. El ocular, cerca del ojo, funciona como una lupa que amplía esa imagen intermedia, formando una imagen virtual que es la que finalmente percibe el ojo.

El aumento total es el producto de los dos: si el objetivo es 40× y el ocular es 10×, el aumento total es 400×. Puedes verificarlo en la calculadora de aumento total.

El recorrido de la luz

Paso a paso, así viaja la luz desde la fuente hasta tu ojo:

1. La fuente de luz (LED o halógena) emite luz en la base del microscopio.
2. El diafragma de campo limita el área iluminada.
3. El condensador concentra la luz en un cono que cubre toda la apertura del objetivo.
4. La luz atraviesa la muestra; lo que la muestra absorba o disperse es lo que crea contraste.
5. El objetivo recoge la luz transmitida y forma la imagen real intermedia.
6. El ocular amplía esa imagen y la dirige hacia el ojo.
7. El cristalino del ojo enfoca la imagen virtual sobre la retina.

Refracción: el truco de las lentes

La refracción es el cambio de dirección que sufre la luz al pasar entre dos medios de distinto índice (aire, vidrio, aceite). Una lente convergente refracta los rayos hasta hacerlos converger en un punto. Cuanto más curvada la lente, más fuerte la convergencia y mayor el aumento. Las lentes del objetivo son las más curvadas del microscopio: por eso son tan pequeñas.

Resolución y apertura numérica

Por mucho que aumentes, hay un límite físico al detalle que puedes resolver. Lo determinan la longitud de onda de la luz y la apertura numérica (AN) del objetivo. La fórmula clásica de Abbe:

d = λ / (2 · AN)

Con luz visible verde (λ = 550 nm) y un objetivo de AN 1.4 (con aceite de inmersión), la resolución mínima es de aproximadamente 200 nm. Esto significa que dos puntos más cercanos que esa distancia se ven como uno solo, sin importar cuánto aumentes. Estima la tuya con la calculadora de resolución.

Aumento útil vs. aumento vacío

El aumento útil máximo de un microscopio óptico es aproximadamente 1000×–1500×. Por encima de eso, la imagen se ve más grande pero no añade detalle real — es lo que se llama aumento vacío. Para ir más allá, hay que cambiar de tipo: a un microscopio electrónico.

Preguntas frecuentes

Lecturas relacionadas

Fuentes y referencias

• Nikon MicroscopyU, Introduction to Optical Microscopy — fuente principal.
• Olympus Life Science, Numerical Aperture and Resolution — fuente principal.
• ZEISS Microscopy, Foundational Knowledge — fuente principal.
• Microscopio óptico — Wikipedia — referencia secundaria.
• Apertura numérica — Wikipedia — referencia secundaria.