"Gli abissi"

Viaggio in un micro - macro mondo.

Il microscopio ottico è uno strumento che ci consente di visionare oggetti trasparenti, o parti di essi, che non sarebbero visibili ad occhio nudo o con l'uso di lenti d'ingrandimento. Funziona attraverso un fascio di luce, posizionato normalmente alla base, che illumina il preparato da esaminare attraversando il vetro su cui poggia, o mediante una lampada posta immediatamente al di sotto del piattino porta-oggetto o, mediante uno specchietto che riflette una qualunque altra fonte luminosa diversa da quella elettrica, anche naturale se si vuole operare all' aperto con la luce del sole.

Possono essere "monoculari" o "bioculari". In generale, tre sono i parametri che definiscono l'efficienza di un microscopio ottico:

- Ingrandimento

- Potere risolutivo

- Diffrazione

Ingrandimento: è il rapporto tra le dimensioni dell'oggetto originale e quelle dell'immagine ottenuta. E' dato dal prodotto tra l'ingrandimento dell'oculare e l'ingrandimento dovuto agli obiettivi.

Obiettivi

Potere risolutivo e diffrazione: Sono due caratteristiche che vanno di pari passo. La prima è la distanza minima tra due punti che lo strumento consente di osservare in maniera distinta. La capacità risolutiva di un microscopio dipende dal mezzo che la luce deve attraversare e quindi dalla natura dell'oggetto che stiamo osservando. Senza dilungarci e approfondire nozioni di fisica e leggi di  ottica troppo complesse, è noto che un'onda che attraversa un corpo, che sia essa luminosa, acustica o elastica, subisce delle variazioni nel suo percorso che sono direttamente correlabili alla natura del corpo attraversato. In funzione della densità dell'oggetto l'onda luminosa viene riflessa e/o difratta. Viene variata cioè la sua direzione e questo, nel caso dell'osservazione al microscopio ci fornisce un'immagine più distorta. Quando un'onda incontra un ostacolo le cui dimensioni sono maggiori della sua stessa lunghezza, le immagini non possono più essere viste come immagini separate e distinte, non sono cioè "risolvibili". Un modo per aumentare il potere di risoluzione ottica è di formare un grande angolo con il cono di raggi anche dalla parte dell'illuminazione. Se osserviamo con il microscopio oggetti di piccole dimensioni, la luce incidente su questi oggetti viene deviata (difratta) dalla direzione originaria. Tanto più piccole sono le dimensioni degli oggetti, tanto maggiore sarà la deviazione subita dalle onde luminose, tanto più distorta sarà la restituzione dell'immagine ai nostri occhi. Per ottenere immagini più nitide delle piccole strutture, l'obiettivo del microscopio deve essere in grado di "raccogliere" il più possibile questa luce "difratta". Per aumentare la nitidezza, oltre alle accortezze nell'uso del diaframma ad iride, che ci aiuta attraverso un sistema meccanico a cremagliera a raccogliere il fascio luminoso e convogliarlo nel modo giusto sul vetrino, si utilizzano dei liquidi ad immersione. Si tratta per lo più di olii che vengono utilizzati quando occorre ingrandire oggetti molto piccoli con ingrandimenti molto elevati. Si interpongono tra il vetrino copri oggetto e la lente dell'obiettivo. Se ci fate caso, sull'obiettivo a maggiore ingrandimento del vostro microscopio, noterete proprio come venga indicato con un numero, l'indice di rifrazione dell'olio consigliato dal fornitore per il tipo di lente applicata all'obiettivo. Ma qual'è lo scopo di quest'operazione? Lo scopo è quello di fare in modo di trovare una sostanza il cui indice di rifrazione si armonizzi con quello del vetro, eliminando tutti i riflessi e le "sporcature" che di conseguenza alterano la nostra visione delle cose. Vi propongo a tale scopo un semplice esperimento che vi farà capire a livello macroscopico quali sono gli effetti della diffrazione della luce, un esempio di vita quotidiana che osserviamo ogni giorno ma sul quale non ci soffermiamo.

Esperimento:

Prendete due bicchieri in vetro e riempiteli rispettivamente di acqua e olio (o glicerina). Prendete due bacchette di cui una in plastica ed una in vetro. Immergete la bacchetta di plastica in acqua e fate la stessa cosa nell'olio. Noterete in maniera chiara e distinta che l'immagine della bacchetta nell'acqua risulta essere distorta rispetto alla parte della bacchetta che emerge. Immergete ora la bacchetta in vetro all'interno del bicchiere riempito d'acqua e fate la stessa cosa nel bicchiere con l'olio. Noterete in tal caso due effetti diversi. Nel bicchiere colmo d'acqua la bacchetta in vetro, esattamente come quella in plastica, viene distorta. Nell'olio, al contrario, la bacchetta in vetro non sarà quasi praticamente visibile. Si distingueranno forse leggermente solo i contorni della bacchetta. Lo scopo di tale esperimento è stato assolutamente assolto. La luce che attraversa due mezzi a diverso indice di rifrazione, verrà difratta in maniera diversa. Laddove non abbiamo notato alcuna distorsione (bagno della bacchetta di vetro in olio) è perchè l'olio e il vetro hanno lo stesso indice di rifrazione, o pressochè comparabile, e ciò fa in modo che le onde luminose si armonizzino senza subire particolari deformazioni, l'onda, cioè, prosegue il suo viaggio in linea retta senza variare di velocità. Questo è il motivo per cui nell'osservazione di piccole strutture al microscopio, si renderà necessario immergere la lente all'interno di una piccola goccia d'olio, per aumentare la risoluzione dell'immagine e ridurre gli effetti di distorsione che vengono prodotti quando il mezzo tra il vetro e la lente non è l'olio ma semplicemente l'aria. 

Esperimento: "Effetto di diffrazione" in bagno d'acqua ed in bagno d'olio




Vi propongo di seguito qualche foto fatta al microscopio a diversi ingrandimenti.