Para progredir cada vez mais na investigação da natureza, o homem construiu instrumentos capazes de estender os limites impostos por seus órgãos sensoriais. Assim como o telescópio abriu as portas do infinitamente grande, o microscópio permitiu ver estruturas de dimensões ínfimas, como a célula, base da vida, e até átomos.
Microscópio é o instrumento que serve para ampliar, com a finalidade de observação, a imagem de objetos minúsculos. A imagem pode ser formada por meios ópticos, acústicos ou eletrônicos e recebida por reflexão, processamento eletrônico ou por uma combinação dos dois métodos.
Os microscópios são intensivamente usados nos mais diversos ramos da ciência, como biologia, metalurgia, espectroscopia, medicina, geologia e pesquisa científica em geral.
Microscópio óptico
Também conhecidos como lupas ou lentes de ampliação, os microscópios mais simples são dotados de uma lente convergente, ou sistema de lentes equivalente. Para facilitar o manuseio e a observação, algumas lentes são montadas em suportes, fixos ou portáteis, como os que se usam nas lentes de leitura.
Os microscópios simples já eram utilizados em meados do século XV. Em 1674, o naturalista holandês Antonie van Leeuwenhoek produziu lentes suficientemente poderosas para observar bactérias de dois a três micrometros de diâmetro.
O microscópio composto consta, em essência, de um sistema óptico formado por dois conjuntos de lentes. Um conjunto, denominado objetiva, é montado perto do objeto examinado e forma no interior do aparelho uma imagem real. O outro conjunto, chamado ocular, permite ao observador ver essa imagem ampliada. A objetiva tem um poder de ampliação que varia de duas a cem vezes, enquanto o da ocular não ultrapassa dez vezes.
A objetiva e a ocular são colocadas nas extremidades diametralmente opostas de um tubo, o canhão, constituído de duas partes encaixadas, que podem ser estendidas e encurtadas, como tubos telescópicos. O movimento é possibilitado por dois parafusos, o macrométrico e o micrométrico, conforme seja ele rápido ou lento. Essa variação do comprimento do canhão resulta na aproximação ou afastamento do conjunto objetiva-ocular com relação ao objeto observado. A distância entre os dois sistemas de lentes, porém, permanece constante.
O canhão é montado numa armação articulada que sustenta também a platina (chapa sobre a qual é colocada a lâmina de vidro com o objeto a ser observado). Os raios luminosos provenientes de uma fonte qualquer, natural ou artificial, são projetados no objeto com ajuda de um espelho refletor móvel e de uma pequena lente, chamada condensador. Para ser ampliado, o objeto precisa ser posto a uma distância do instrumento pouco maior que a distância focal da objetiva. A ampliação obtida é função das distâncias focais dos dois sistemas de lentes e da distância que os separa.
Os microscópios mais antigos eram dotados de uma objetiva simples. Usavam-se sistemas de prismas para fornecer ao instrumento visão binocular. Esse tipo de microscópio é usado ainda hoje, mas seu emprego tem diminuído em benefício do microscópio de dupla objetiva, dotado de visão binocular.
Constituído de dois microscópios (um para cada olho do observador), montados de tal maneira que os raios luminosos se concentram todos no foco comum aos dois sistemas ópticos, o microscópio de objetiva dupla pode ser dotado de visão estereoscópica (para formar imagens em três dimensões), para o que são empregados prismas especiais.
A utilização do microscópio em serviços especializados, nos quais se exige grande precisão, é possibilitada pelo uso de diversos acessórios, entre os quais se contam filtros, discos micrométricos, oculares micrométricas, polarizadores e analisadores.
Microscópio eletrônico
Em 1924 o físico francês Louis de Broglie mostrou que um feixe de elétrons pode ser considerado uma forma de movimento ondular com comprimentos de onda muito menores que os da luz. Com base nessa ideia, o engenheiro alemão Ernst Ruska inventou o microscópio eletrônico em 1933.
Nesse aparelho, as amostras são iluminadas por um feixe de elétrons, focalizados por um campo eletrostático ou eletromagnético.
Os microscópios eletrônicos produzem imagens detalhadas com uma ampliação superior a 250.000 vezes. Ao mostrar imagens de objetos infinitamente menores que os observados ao microscópio óptico, o microscópio eletrônico contribuiu para o progresso do conhecimento da estrutura da matéria e das células.
Microscópio acústico
Como as ondas sonoras têm comprimento de onda comparável ao da luz visível, surgiu, na década de 1940, a ideia de empregar som e não luz em microscopia. Os primeiros microscópios acústicos, porém, foram produzidos somente na década de 1970.
Como as ondas sonoras, ao contrário da luz, podem penetrar em materiais opacos, os microscópios acústicos são capazes de fornecer imagens das estruturas internas, assim como da superfície, de muitos objetos que não podem ser vistos ao microscópio óptico.
Microscópio de tunelamento
A invenção, em 1981, do microscópio de tunelamento (MT) valeu ao alemão Gerd Binnig e ao suíço Heinrich Rohrer — bem como a Ernst Ruska — o Prêmio Nobel de física de 1986. O MT mede a corrente elétrica criada entre a superfície do objeto estudado e uma ponteira-sonda de tungstênio. A força da corrente depende da distância entre a ponteira e a superfície.
A partir dessa informação, é possível produzir uma imagem de alta resolução, em que são vistos até os átomos. Para isso, a extremidade da ponteira-sonda deve consistir em um único átomo, e sua elevação sobre a superfície tem de ser controlada com uma posição de alguns centésimos de angström (o diâmetro de um átomo é de aproximadamente um angström, ou um décimo bilionésimo de metro).
Durante seus movimentos invisíveis, a ponteira é guiada por alterações minúsculas no comprimento das pernas de um tripé de sustentação. Essas pernas são feitas de um material piezelétrico que muda de dimensões sob a influência de um campo elétrico.
Por: Tatiane Leite da Silva
Veja também:
- Instrumentos Ópticos
- Aplicações da óptica na vida cotidiana
- Reflexão, Difusão e Refração da luz
- Espelhos planos, esféricos, côncavos e convexos
