Lentes Microscopio

Lentes delgadas

Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies de las cuales al menos una es curva. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través de la lente.

Una lente delgada es una lente cuyo grosor es pequeño comparado con los radios de curvatura de sus superficies.

Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.

Convergentes: son más gruesas en el centro que en los extremos. Se representan esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos.

Según el valor de los radios de las caras pueden ser: biconvexas (1), plano convexas (2) y menisco convergente (3).

Divergentes: Son más delgadas en la parte central que en los extremos. Se representan esquemáticamente por una línea recta acabada en dos puntas de flecha invertidas.

Según el valor de los radios de las caras (que son dioptrios) pueden ser: bicóncavas (4), plano cóncavas (5) y menisco divergente (6).

En esta foto vemos dos lentes de las que existen en los laboratorios de óptica.

Se define además la potencia de una lente como la inversa de su distancia focal imagen P=1/f´ y mide la mayor o menor convergencia de los rayos emergentes, a mayor potencia mayor convergencia de los rayos. La unidad de potencia de una lente es la dioptría, que se define como la potencia de una lente cuya distancia focal es de un metro.

Partiendo de la ecuación fundamental del dioptrio y teniendo en cuenta que al pasar un rayo por una lente atraviesa dos dioptrios, suponemos siempre que la lente está en el aire (n = 1) y llamaremos n al índice de refracción del material con el que está construida la lente.

Aplicando dos veces la ecuación del dioptrio y sumando se obtiene la ecuación fundamental de las lentes delgadas:

1/s´ - 1/s = (n-1) ( 1/R1 - 1/R2 )

Donde R1 y R2 son los radios de curvatura del primer y segundo dioptrio.

A partir de esa ecuación se pueden obtener las expresiones para calcular la distancia focal objeto y la distancia focal imagen.

Por ejemplo haciendo s´=f´ y s = infinito se obtiene:

1/f´ = (n-1) ( 1/R1 - 1/R2 )

En la lentes convergentes el foco imagen está a la derecha de la lente, f´ > 0.

En la lentes divergentes el foco imagen está a la izquierda de la lente, f´ < 0.

Se cumple que: f = -f´

La ecuación fundamental de las lentes se puede resumir en la siguiente expresión:

1/s´ - 1/s = 1/f´

A partir de una construcción gráfica es fácil deducir que el aumento lateral se puede calcular del siguiente modo:

ML = y´/y = s´/s

La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales:

• - Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.

• - Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.

• - Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la misma dirección.

Lentes convergentes

En la lentes convergentes hay dos posibilidades para situar el objeto: más lejos de la lente que el foco objeto (imágenes reales) o entre ambos (imágenes virtuales).

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Lentes divergentes

Hay dos posibilidades para situar el objeto: más lejos de la lente que el foco objeto o entre ambos. En ambos casos las imágenes que se forman son virtuales.

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Sistemas ópticos de varias lentes

En los sistemas formados por varias lentes acopladas ( lentes en contacto) la potencia total es la suma algebraica de las potencias.

Cuando la lentes están separadas la imagen que forma la primera lente actúa como objeto de la segunda lente y así sucesivamente.

Aberraciones

La formación perfecta de imágenes solo se da si se cumplen las tres condiciones siguientes:

• las lentes son delgadas

• los rayos son paraxiales

• la luz es monocromática

Cuando no se cumplen estas condiciones se forman defectos en las imágenes que se llaman aberraciones.

Las aberraciones más comunes son: Aberración esférica y aberración cromática

Aberración esférica

Tiene lugar en las lentes y en los espejos esféricos. Se debe a que los rayos alejados del eje óptico no tienen el mismo foco que los rayos próximos al eje.

La aberración esférica se evita con un diafragma (disco opaco centrado en el eje con un orificio central) que elimina los rayos alejados del eje óptico.

Aberración cromática

Se origina debido a que la luz no es monocromática. Los distintos colores de la luz tienen distintas velocidades dentro del material de las lentes y por lo tanto distinto índice de refracción.

La distancia focal depende del índice de refracción.

Cada color tiene un foco distinto y experimenta una desviación distinta. Esto hace que la imagen no se forme en un único punto y aparece una distorsión.

Cada color tiene un foco distinto y experimenta una desviación distinta. Esto hace que la imagen no se forme en un único punto y aparece una distorsión.

Este defecto se corrige combinando adecuadamente una lente convergente con otra divergente de distinto índice de refracción.

Los espejos no producen esta aberración porque en ellos no hay refracción.

TERCERO

Figura 4-14. Las líneas dibujadas desde el ojo a A y R forman un ángulo, el cual es dos veces más grande que el ángulo de las líneas O-W. De igual manera, la distancia del ojo a la flecha OW es dos veces la distancia del ojo a la flecha AR. La flecha en AR aparece dos veces más grande que la flecha en OW. Las proporciones se mantienen al alejar o acercar la flecha. Tomado de Hogg J. The Microscope: Its History, Construction and Applic

croscopio de contraste de fases

El microscopio de contraste de fases permite observar células sin colorear y resulta especialmente útil para células vivas.1 Este aprovecha las pequeñas diferencias de los índices de refracción en las distintas partes de una célula y en distintas partes de una muestra de tejido. La luz que pasa por regiones de mayor índice de refracción experimenta una deflexión y queda fuera de fase con respecto al haz principal de ondas de luz que pasaron la muestra. Aparea otras longitudes de onda fuera de fase por medio de una serie de anillos ópticos del objetivo y del condensador, anula la amplitud de la porción fuera de fase inicial del haz de luz y produce un contraste útil sobre la imagen. Las partes oscuras de la imagen corresponden a las porciones densas del espécimen; las partes claras de la imagen corresponden a porciones menos densas. Por lo tanto estos microscopios se utilizan para observar células vivas, tejidos vivos y cortes semifinos no coloreados.2

Dos modificaciones del microscopio de fase son el microscopio de interferencia y el microscopio de interferencia diferencial.[cita requerida]

Su inventor fue el físico neerlandés Frits Zernike que junto al método de contraste de fases le valió para ganar el Premio Nobel de Física

Microscopio de fluorescencia

El microscopio de fluorescencia Olympus BX61, acoplado con una cámara digital.

El microscopio de fluorescencia es una variación del microscopio de luz ultravioleta en el que los objetos son iluminados por rayos de una determinada longitud de onda. La imagen observada es el resultado de la radiación electromagnética emitida por lasmoléculas que han absorbido la excitación primaria y reemitido una luz con mayor longitud de onda. Para dejar pasar sólo la emisión secundaria deseada, se deben colocar filtros apropiados debajo del condensador y encima del objetivo. Se usa para detectar sustancias con autofluorescencia (vitamina A) o sustancias marcadas con fluorocromos.

[editar]Fluorescencia y microscopio

Estructura de un microscopio de fluorescencia

El fenómeno de la fluorescencia se produce cuando un electrón de un átomo absorbe toda la energía de una determinada longitud de onda de la luz, saltando a otros orbitales. Es una situación inestable durante la cual se emite la mayor parte de la energía que se ha absorbido (con mayor longitud de onda) y vuelve a desplazarse a su orbital.

Aprovechando este fenómeno, se han creado los flurocromos. Para utilizarlos necesitamos una bombilla que emita luz ultravioleta y luz visible. Para excitar el flurocromo necesitamos un filtro de excitación que seleccione la longitud de onda que excita nuestro flurocromo. Los más comunes son el DAPI que tiñe el núcleo de las células y el GFP.

Microscopio electrónico

Microscopio electrónico.

Un microscopio electrónico es aquél que utiliza electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios electrónicos permiten alcanzar ampliaciones hasta 5000 veces más potentes que los mejoresmicroscopios ópticos, debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de los fotones "visibles".

El primer microscopio electrónico fue diseñado por Ernst Ruska y Max Knoll entre 1925 y 1930, quiénes se basaron en los estudios

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