Microscopio ottico

Il microscopio ottico è uno strumento che permette di osservare oggetti molto piccoli sfruttando la luce visibile o prossima. Il microscopio ottico è uno dei più antichi e semplici strumenti di microscopia, ma anche uno dei più versatili e utili per diverse applicazioni, sia scientifiche che didattiche.

Tipi di microscopio ottico

Esistono diversi tipi di microscopio ottico, che si differenziano per il numero e la disposizione delle lenti, il tipo di illuminazione e le tecniche di contrasto utilizzate. I principali sono:

• Microscopio semplice: è il più elementare e consiste in una sola lente o un solo sistema di lenti che ingrandisce l’immagine del campione. Fu il primo tipo di microscopio ad essere inventato e usato da Antoni van Leeuwenhoek per osservare i microrganismi. Ha un potere di ingrandimento limitato e una bassa qualità dell’immagine.
• Microscopio composto: è il più comune e diffuso e consiste in due sistemi di lenti, l’oculare e l’obiettivo, che moltiplicano tra loro il potere di ingrandimento. Il campione è illuminato da una sorgente di luce posta sotto il tavolino portaoggetti e la luce trasmessa viene raccolta dal condensatore e indirizzata verso l’obiettivo. Ha un potere di ingrandimento maggiore del microscopio semplice e una migliore qualità dell’immagine.
• Microscopio a luce riflessa: è simile al microscopio composto, ma la sorgente di luce è posta sopra il campione e la luce riflessa viene raccolta dall’obiettivo. È usato per osservare campioni opachi o spessi che non lasciano passare la luce, come i metalli o le rocce.
• Microscopio digitale: è un microscopio che trasmette l’immagine del campione a un computer o a uno schermo tramite una fotocamera digitale integrata o collegata. Permette di registrare, modificare, ingrandire e condividere le immagini digitalmente, ma ha una risoluzione inferiore al microscopio ottico tradizionale.
• Stereomicroscopio: è un microscopio che usa due sistemi ottici separati per produrre due immagini leggermente diverse del campione, che vengono percepite dal cervello come una sola immagine tridimensionale. È usato per osservare campioni tridimensionali o in movimento, come insetti o piante.
• Microscopio polarizzatore: è un microscopio che usa la polarizzazione della luce per aumentare il contrasto tra le diverse parti del campione. È usato per osservare campioni che presentano proprietà ottiche anisotrope, come i cristalli o le fibre.
• Microscopio a contrasto di fase: è un microscopio che usa un dispositivo chiamato anello di fase per creare una differenza di fase tra la luce trasmessa dal campione e quella trasmessa dal mezzo circostante. Questa differenza si traduce in una differenza di luminosità che evidenzia i dettagli del campione. È usato per osservare campioni trasparenti o poco colorati, come le cellule viventi.
• Microscopio ad interferenza: è un microscopio che usa due fasci di luce coerente (provenienti dalla stessa sorgente) per creare interferenze constructive o distruttive a seconda della rifrazione del campione. Queste interferenze si traducono in variazioni di colore che evidenziano i dettagli del campione. È usato per misurare lo spessore o l’indice di rifrazione dei campioni trasparenti o semitrasparenti.
• Microscopio a contrasto interferenziale: è un microscopio che combina le tecniche del microscopio polarizzatore e del microscopio ad interferenza per creare immagini ad alto contrasto e a colori artificiali dei campioni. È usato per osservare campioni sottili o spessi che presentano proprietà ottiche anisotrope, come i tessuti biologici o i materiali compositi.
• Ultramicroscopio: è un microscopio che usa una luce molto intensa e un sistema di schermatura per illuminare solo una sezione sottile del campione. È usato per osservare particelle molto piccole o in sospensione, come i virus o le molecole, che riflettono la luce come punti luminosi su uno sfondo scuro.
• Microscopio a fluorescenza: è un microscopio che usa una luce di una certa lunghezza d’onda (solitamente nell’ultravioletto) per eccitare i fluorocromi presenti nel campione o aggiunti artificialmente. I fluorocromi emettono a loro volta una luce di una lunghezza d’onda diversa (solitamente nel visibile) che viene raccolta dall’obiettivo e filtrata da un filtro specifico. È usato per evidenziare strutture o molecole specifiche del campione, come i nuclei, le membrane o gli antigeni.
• Microscopio confocale: è un microscopio che usa un fascio di luce laser per illuminare un punto preciso del campione e un diaframma (pinhole) per eliminare la luce proveniente da altri punti. Il fascio di luce viene fatto scorrere sul campione in modo da ottenere una serie di immagini bidimensionali a diverse profondità, che vengono poi combinate in un’immagine tridimensionale dal computer. È usato per osservare campioni spessi o complessi, come i tessuti o gli organi, con una maggiore risoluzione e contrasto.
• Microscopio nell’ultravioletto: è un microscopio che usa la luce nell’intervallo spettrale dell’ultravioletto, che ha una lunghezza d’onda inferiore a quella del visibile e quindi una maggiore risoluzione. È usato per osservare strutture o molecole che assorbono o riflettono la luce ultravioletta, come il DNA o le proteine.

Criteri di scelta

La scelta del microscopio ottico più adatto dipende dalle esigenze e dalle finalità dell’utilizzatore. Alcuni criteri da considerare sono:

• Potere di ingrandimento: è il rapporto tra le dimensioni dell’immagine e quelle dell’oggetto. Dipende dal prodotto tra l’ingrandimento dell’oculare e quello dell’obiettivo. Un potere di ingrandimento maggiore permette di osservare oggetti più piccoli, ma non sempre corrisponde a una maggiore qualità dell’immagine.
• Potere di risoluzione: è la capacità di distinguere due punti vicini come separati. Dipende dalla lunghezza d’onda della luce usata e dal numero di apertura (NA) dell’obiettivo, che indica la quantità di luce raccolta. Un potere di risoluzione maggiore permette di osservare dettagli più fini, ma è limitato dalla diffrazione della luce.
• Contrasto: è la differenza di luminosità tra le diverse parti del campione. Dipende dalle proprietà ottiche del campione e dalle tecniche usate per modificarle, come la colorazione, la polarizzazione, la fase o la fluorescenza. Un contrasto maggiore permette di evidenziare meglio le strutture o le molecole del campione.
• Profondità di campo: è lo spessore della sezione del campione che appare a fuoco. Dipende dall’ingrandimento dell’obiettivo e dalla distanza tra il campione e l’obiettivo. Una profondità di campo maggiore permette di osservare campioni tridimensionali o in movimento, ma riduce il dettaglio dell’immagine.
• Campo visivo: è la porzione del campione che appare nell’immagine. Dipende dall’ingrandimento dell’oculare e dal diametro dell’obiettivo. Un campo visivo maggiore permette di osservare una maggiore area del campione, ma riduce la risoluzione dell’immagine.