STEP #04: IL PRINCIPIO FISICO

I primi strumenti utilizzati dai pionieri della microscopia furono i microscopici ottici, attualmente ancora i più diffusi. In questo tipo di strumento il campione da osservare viene attraversato dalla luce visibile. L’ingrandimento dell’immagine viene determinato dall’obiettivo, un doppio sistema di lenti convergenti che raccoglie la luce proveniente dal campione e la restituisce ingrandita all’osservatore. Generalmente i microscopi ottici sono dotati di obiettivi con ingrandimenti che variano dai 4X ai 100X, ma possono arrivare fino ai 1500X. Il potere di risoluzione di un microscopio ottico è di 0,2 micrometri, in accordo con il principio di Ernst Abbe che spiega come la risoluzione di un microscopio sia inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda della luce.

Ad oggi esistono molti tipi di microscopi ottici, con alla base lo stesso principio di lenti convergenti, ma sviluppati in base a specifiche esigenze. Il microscopio ottico a contrasto di fase, ad esempio, sfrutta il fenomeno dell’interferenza luminosa. Quando la luce colpisce un organello cellulare la radiazione luminosa subisce un cambiamento di fase (diverso in base allo spessore della struttura) che viene registrato dal microscopio e che dà informazioni utili circa la composizione delle cellule (Frits Zernike vinse il Nobel per la fisica nel 1953 grazi alla scoperta di questo tipo di microscopio) e permette di osservare cellule in vita e in movimento senza usare coloranti o fissativi che altererebbero la loro morfologia.

Un altro esempio è il microscopio ottico a fluorescenza che sfrutta una sorgente luminosa che trasmette radiazioni a bassa lunghezza d’onda nel visibile e permette di visualizzare i campioni grazie alle loro proprietà fluorescenti acquisite dopo il trattamento con opportuni “coloranti. Questo tipo di microscopio è molto utile per studiare nei dettagli la morfologia dei campioni.

Spiegazione del principio fisico di base: il microscopio ottico è una composizione di lenti. La prima lente o “lente obiettivo” viene messa davanti all’oggetto abbastanza vicina al fuoco mentre la seconda lente o “lente oculare” viene posta ad una distanza tale per cui il fuoco coincide con l’immagine dell’oggetto.

L’ingrandimento (I) di un microscopio è il prodotto dell’ingrandimento dell’obiettivo e dell’oculare, ed è dato dalla formula:

Se la lunghezza di camera è fissa (anche i allora è fissa), quindi utilizzando una lente obiettivo più forte (curvatura maggiore) si ottiene un fuoco minore ergo un ingrandimento maggiore. Ma per mantenere l’immagine nello stesso punto si deve avvicinare l’oggetto.