Como funciona: Microscópio

O que é?

Denominamos microscópio simples a toda e qualquer lente que com ou sem montagem própria, grande ou pequena, biconvexa ou plano convexa, amplia os objetos. É comumente chamado de lupa.

Podemos dizer que qualquer lente convergente utilizada de maneira que produza uma imagem virtual, e portanto, direta, e maior que o objeto é um microscópio simples.

Modelos

Microscópio Composto

• Um dos microscópios mais comuns, o microscópio composto usa duas lentes para ampliar uma estrutura: a lente objetiva e a lente ocular.

Microscópio Óptico

• É também um tipo comum de microscópio. Usa a luz para iluminar estruturas para o observador por meio de lentes de refração e oculares de vidro. Microscópios fluorescentes funcionam pelo mesmo princípio, mas usam um comprimento de onda diferente de luz.

Microscópio Digital

• Um microscópio digital é composto por um microscópio, uma câmera de vídeo e uma tela de visualização. Oculares não entram no jogo, já que a imagem pode ser colocada em uma tela de vídeo.

Microscópio Eletrônico

• Ao invés de luz, microscópios eletrônicos usam elétrons para fazer a estrutura visível por meio de lentes eletrostáticas e eletromagnéticas. Está entre os mais poderosos tipos de microscópios, com microscópios eletrônicos de varredura produzindo imagens 3D e microscópios de transmissão eletrônica que produzem imagens 2D.

Microscópio Estéreo

• Também conhecido como microscópio de dissecção, tem duas objetivas para capturar luz e criar efeito tridimensional para o observador.

História

Os primeiros microscópios simples, limitados à ampliação de uma única lente, foram construídos na metade do século XV e utilizados inicialmente para investigar o mundo dos insetos. Por causa da dificuldade em produzir vidro puro na época, as lentes dos microscópio distorciam as imagens e contornavam-nas com halos e espectros de cores.

Em 1590, o holandês Hans Janssen e o seu filho, Zacharias, planearam o primeiro microscópio.Era composto por uma objectiva de lente convexa e uma lente (de luneta) côncava, conforme relatou Galileu Galilei em 1609.

Outro holandês, Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), trabalhava numa loja de tecidos e, nas horas vagas, fazia experiências com vidro moído para produzir lentes. Usava o microscópio para observar os fios e depois passou a examinar a anatomia dos menores animais conhecidos. Ele produziu microscópios tão eficientes que estabeleceu, praticamente sozinho, o ramo da microbiologia.

Aos poucos, ele convenceu uma comunidade científica bastante céptica que uma importante teoria da época, a da geração espontânea (a crença de que organismos vivos podem originar de matéria inanimada), era uma grande palermice. Larvas não nasciam da carne podre, nem moscas da areia, nem enguias dos bancos lodosos dos lagos; estas criaturas reproduziam-se por ovos colocados pela fêmea e fertilizados pelo macho.

Leeuwenhoek também é considerado o primeiro a realizar descrições precisas dos glóbulos vermelhos (para espanto dos fisiologistas da época), das bactérias que habitam a boca e os intestinos dos seres humanos (para horror da população) e da forma e locomoção do espermatozóide humano.

No Brasil

A microscopia eletrônica chegou cedo ao Brasil, pois em 1947 a RCA trazia para demonstração em São Paulo e no Rio de Janeiro, dois modelos de microscópios, EMU tipo universal e um modelo console, o EMC. Nasceram, então os Laboratórios de Microscopia Eletrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, que apesar de passar para o Instituto de Física (na reforma universitária de 1968) continuou sendo sempre, até hoje, o mesmo laboratório; e também o Laboratório do Instituto Oswaldo Cruz de Manguinhos, onde trabalhou Hans Muth, examinando materiais biológicos; nesse laboratório pesquisou, entre outros, Rudolph Barth.

A década compreendida entre 1970 e 1980 vê o surgimento de um grande número de laboratórios dedicados a área de materiais. Atualmente no Rio de Janeiro existem vários laboratórios de microscopia eletrônica dedicados à pesquisa e desenvolvimento de materiais: Instituto Militar de Engenharia; INT; Instituto de Geociências; Companhia Siderúrgica Nacional, CETEM, CENPES da Petrobrás; CEPEL e a COPPE, essa última, em torno de 1973, no Programa de Engenharia Metalúrgica, com o microscópio eletrônico Cambridge Stereoscan foram iniciados estudos de materiais e processos metalúrgicos sob a direção de Walter Manheimer.

É importante também mencionar a Sociedade Brasileira de Microscopia Eletrônica, por ser o órgão que vem permitindo não só congregar os pesquisadores para comunicações dos seus resultados nas áreas Biológicas e de Materiais, bem como manter a atualização de técnicas através de cursos intensivos, de seminários, mesas-redondas, conferências, entre outros.

Como funciona?

Utilizados nos mais diversos ramos da ciência, os microscópios ópticos permitem a observação de objetos minúsculos, ampliando sua imagem em até 1000 vezes. Com funcionamento simples, a ampliação é feita por meio de um conjunto de lentes de vidro ou de cristal e uma fonte de luz.Para formar a imagem aumentada da amostra, os microscópios contam com uma lente objetiva e uma ocular, colocadas nas extremidades diametralmente opostas de um tubo (o canhão) composto, por sua vez, de duas partes que podem ser estendidas ou encurtadas. O movimento de extensão e encurtamento do tubo é responsável pela aproximação ou afastamento do conjunto objetiva-ocular.

Nos microscópios ópticos a ampliação é feita por meio de um conjunto de lentes e uma fonte de luz. A luz, que incide sobre um condensador, atravessa o objeto e é encaminhada para o canhão de lentes convergentes, formado pela objetiva e a ocular.  Quando o feixe luminoso atinge a lente objetiva, forma-se uma imagem intermediária e aumentada do objeto. A lente ocular, por fim, funciona como uma lupa que amplia e produz a imagem final do espécime observado.

A capacidade de resolução da imagem formada vai depender da qualidade das lentes e do comprimento de onda do feixe de luz. Nos microscópios ópticos, este comprimento varia de 40 0 a 700 nanômetros, o que possibilita a observação de espécimes maiores que uma bactéria.Para melhorar a visualização, foram desenvolvidas algumas técnicas que aumentam o contraste das imagens. A principal consiste na aplicação de  pigmentos coloridos,como corantes e fixadores, que se ligam a estruturas específicas dos materiais, facilitando a identificação e observação.

Outra técnica importante para tornar a imagem mais clara e precisa é a da secção. Quanto mais espesso for o espécime, menos luz o atravessa e, consequentemente, mais escura ficará a imagem. Por este motivo, o espécime deve ser cortado em secções finas de até 0,5mm.

Na microscopia de luz, existem, ainda, diversos tipos de microscópios, desenvolvidos para diferentes necessidades de visualização, são eles: microscópio ultravioleta, microscópio de fluorescência, microscópio de contraste de fase e microscópio de polarização.

Vantagens e Desvantagens

As vantagens e desvantagens do microscópio de luz referem-se à luz, ampliação e resolução. Microscópios de luz ampliam a luz visível – uma vantagem óbvia, uma vez que é isto que os nossos olhos podem ver. Porém, a ampliação (quão grande um objeto aparece) e resolução (a clareza de detalhes) estão limitados ao usar microscópios de luz.

Fonte de luz: Microscópios de luz ou usam um espelho refletor ou uma luz elétrica para iluminação direta através da amostra e para o sistema de lentes. Sistemas de espelho são menos caros, mas exigem uma adequada iluminação do ambiente e mais paciência para ajustar. Sistemas de luz elétrica são mais caros e exigem uma tomada por perto, mas são mais simples de usar.

Intensidade da luz: Intensidade da luz (brilho) é importante, pois a luz passa através da amostra que você está vendo. Amostra fina, translúcida (claro) é mais bem visualizada com luz de baixa intensidade, enquanto que amostras mais grossas e opacas exigem uma luz de maior intensidade.Uma desvantagem da microscopia de luz é que algumas amostras são muito espessas ou opacas para serem vistas por esse tipo de microscópio. Amostras muito finas ou translúcidas podem ser coradas de modo a aumentar o contraste para melhor visualização. No entanto, este processo irá matar espécimes vivos.

Ajustando Intensidade da Luz: O diafragma, localizada acima da fonte de luz e por baixo da platina (plataforma de amostra), ajusta a quantidade de luz que passa através do espécime. Dois tipos de diafragmas estão disponíveis: um seletor fixo de abertura e uma abertura ajustável estilo câmera. A de abertura fixa consiste em vários tamanhos diferentes de aberturas numa placa rotativa. A abertura desejada é selecionada girando o seletor. Diafragmas de abertura fixa são menos caros, mas oferecem menos controle preciso sobre a intensidade da luz. Diafragma de abertura ajustável fornece tamanho de abertura continuamente variável, assim como o f-stop em uma lente de câmera, e, assim, proporciona um controle mais preciso sobre a intensidade da luz. Estes sistemas são mais caros.

Ampliação:  Maior nem sempre é  melhor. Microscópios  de luz podem ampliar objetos  até 1000x (mil vezes maior que a vida) muito bem. Além de que a imagem se torna cada vez mais distorcida e embaçada. Aumento do tamanho não faz uma imagem melhor, e de fato faz a imagem inutilizável. Usando ampliação até 1000x, todos os tipos de organismos vivos podem ser vistos, até asmenores células bacterianas. Isto faz com que a microscopia de luz, uma ferramenta poderosa para o estudo de tipos de células, da água da lagoa, amostras de solo e outros estudos, onde uma visão geral dos microorganismos é desejada. Microscopia de luz, no entanto, são pouco úteis para o estudo das estruturas subcelulares, por causa dos limites de resolução inerente no uso de luz.

Resolução: A resolução é uma medida da clareza de um bom detalhe produzido em uma imagem. Imagens de baixa resolução aparecem borradas, ou “indistintas”. Imagens de alta resolução são  nítidas, claras e detalhadas. A maior desvantagem dos microscópios de luz é o limite de resolução. Além do aumento de 1000x, microscópios de luz rapidamente perdem a capacidade de boa resolução de pequenos detalhes. Isto resulta das propriedades físicas da luz, não da qualidade do instrumento. Para melhor resolução de detalhes de estruturas subcelulares, outras tecnologias, como microscópios eletrônicos devem ser usados.

Curiosidades

• O uso de corantes possibilita que as estruturas se tornem menos permeáveis aos feixes de elétrons, e, como resultado, as estruturas mais coradas são vistas em P&B (preto e branco) ou cinza-escuro, ao passo em que as menos coradas são visualizadas na coloração cinza-claro;
• A palavra microscópio provém de dois vocábulos gregos: Micros(pequeno) e Skopein(Ver, Examinar)
• O microscópio ajudou a derrubar a teoria da geração espontânea, que dizia que um organismo vivo poderia nascer de uma matéria inanimada, pois com o microscópio era possível estudar a reprodução, por exemplo, de uma mosca.
• Por causa da dificuldade em produzir vidro puro na época, as lentes dos microscópio distorciam as imagens e contornavam-nas com halos e espectros de cores.
• Não se sabe exatamente quem inventou o microscópio porém sabe-se muito bem que depois dessa invenção, lá pelo início do século XVII, nossa percepção do mundo ficou muito diferente.
• Muitos atribuem a invenção deste instrumento a Galileu, porém foi Leeuwenhoek quem realmente aperfeiçoou o instrumento e o utilizou na observação de seres vivos.

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