Quando si ha bisogno di vedere i soggetti più piccoli nei minimi dettagli, ci si rivolge al microscopio. Ma esistono diversi tipi di microscopi, ognuno adatto a scopi diversi. Le due categorie principali da considerare sono i microscopi ottici e i microscopi elettronici. Sebbene entrambi consentano di vedere soggetti microscopici, lo fanno in modi completamente diversi.

Esaminiamo più da vicino ciascuno di questi potenti strumenti e vediamo quali sono le loro differenze, per poi discutere quando ciascuno di essi è lo strumento più adatto per il lavoro da svolgere.

In sintesi:

Come funziona un microscopio ottico?

Come suggerisce il nome, i microscopi ottici utilizzano la luce per vedere. La luce passa attraverso l'oggetto che si sta osservando e l'obiettivo lo ingrandisce fino a farlo diventare molto più grande, in modo da poter vedere chiaramente il piccolo soggetto in modo molto dettagliato.

Se si pensa alle lezioni di scienze del liceo, i microscopi utilizzati erano tutti microscopi ottici. Chiamati anche microscopi ottici, i microscopi ottici comprendono una varietà di microscopi diversi, tra cui il microscopio composto comunemente usato e il microscopio stereo, più adatto per osservare soggetti leggermente più grandi.

Poiché i microscopi ottici utilizzano solo la luce per osservare il soggetto, possono essere utilizzati con campioni vivi o morti. Non causano danni al campione o lo uccidono. Questo li rende perfetti per esaminare cellule vive, batteri e altri organismi viventi.

La preparazione dei vetrini per il microscopio ottico è inoltre molto più rapida: di solito richiede solo pochi minuti o al massimo qualche ora.

Panoramica del microscopio ottico

Applicazioni

I microscopi ottici sono utilizzati in una varietà di hobby, professioni e campi. Sono comunemente impiegati in campo medico per la visualizzazione di campioni di sangue, cellule e altro ancora. Ovviamente, sono comunemente utilizzati in molti campi scientifici diversi per una vasta gamma di studi al microscopio.

I bambini e gli hobbisti usano i microscopi ottici per osservare qualsiasi cosa, dalle rocce agli insetti alle cellule viventi. I botanici li usano per esaminare la struttura interna delle piante. Gli investigatori della scena del crimine li usano persino per aiutare a catturare i criminali! Come si può vedere, gli usi del microscopio ottico sono numerosi e diversi.

Vista

I microscopi ottici possono avere livelli di ingrandimento impressionanti, fino a 1000x, sufficienti per osservare la riproduzione delle cellule o esaminare le piastrine nel sangue.

Sul lato più piccolo dello spettro, gli stereo microscopi, un altro tipo di microscopio ottico, hanno livelli di ingrandimento di circa 60x-70x, perfetti per osservare i campioni più grandi.

Ma i microscopi ottici sono limitati dal loro funzionamento: poiché si basano sul passaggio della luce attraverso il soggetto, sono frenati dalle dimensioni delle particelle di luce. Sebbene si possa pensare che le particelle di luce siano minuscole, e lo sono, non lo sono quanto alcune cose che gli scienziati vogliono osservare.

Un fotone di luce ha una dimensione di circa 400-700 nanometri. Rispetto a un capello umano, che ha una dimensione di 50.000-100.000 nanometri, un fotone di luce sembra minuscolo, ma rispetto a una proteina di 10 nanometri, il fotone di luce sembra enorme.

I fotoni della luce devono essere in grado di attraversare il soggetto per poterlo osservare, quindi i soggetti più piccoli dei fotoni della luce non sono visibili attraverso un microscopio ottico. Questo significa che gli esemplari più piccoli sono lasciati ai microscopi elettronici.

Portabilità

Se ripensate alle lezioni di scienze del liceo, potreste ricordare di aver preso il vostro microscopio da un carrello e di averlo portato al vostro banco. Questo perché i microscopi ottici sono piccoli e compatti.

Alcuni dei modelli di fascia alta con maggiore ingrandimento possono essere un po' robusti, ma questi strumenti sono generalmente in grado di essere spostati da una sola persona.

Prezzo

Sebbene alcuni microscopi ottici di fascia alta possano costare fino a 1.000 dollari, sono disponibili molte opzioni di alta qualità a prezzi molto inferiori. È facile trovare un microscopio ottico decente a meno di 100 dollari.

Per un microscopio ottico di qualità professionale, si può prevedere una spesa di 200-400 dollari. I prezzi aumentano, ma ce ne sono molti disponibili in questa fascia di prezzo che offrono caratteristiche e funzionalità incredibili.

Pro e contro dei microscopi ottici

• Accessibile sia per gli hobbisti che per i professionisti
• Abbastanza compatto da poter essere spostato da una sola persona
• Permette di vedere oggetti troppo piccoli per essere osservati dall'occhio umano.
• Può vedere gli esemplari vivi

• Il massimo dell'ingrandimento è 1.000x
• Non è possibile visualizzare nulla di più piccolo di 700 nanometri

Come funziona un microscopio elettronico?

Mentre un microscopio ottico fa passare i fotoni della luce attraverso un campione per poterlo osservare attraverso le lenti, un microscopio elettronico fa passare gli elettroni attraverso il campione. È qui che entra in gioco lo spettro elettromagnetico. I microscopi elettronici operano nell'ultravioletto fino ai raggi gamma dello spettro.

Per comprendere meglio questo concetto, si veda il diagramma successivo:

In un microscopio ottico, i fotoni che attraversano i campioni continuano a passare attraverso le lenti e arrivano all'occhio. In un microscopio elettronico, invece, gli elettroni che attraversano il campione continuano a passare attraverso una serie di elettromagneti. Gli elettromagneti piegano e rifrangono il fascio di elettroni, ingrandendo in modo molto simile alle lenti ottiche di un microscopio ottico. Ma un microscopio elettronico è in grado di ingrandire il campione.Il microscopio elettronico è molto più potente e offre livelli di ingrandimento fino a 2.000.000.

Gli elettroni non raggiungono mai l'occhio dell'utente, ma l'immagine viene proiettata su uno schermo.

Il problema è che i fasci di elettroni - i raggi X e peggio - che attraversano il campione sono altamente distruttivi. Per questo motivo i microscopi elettronici possono essere utilizzati solo con campioni morti. Inoltre, il campione deve essere preparato con cura in un processo che richiede diversi giorni e deve essere osservato nel vuoto, poiché gli elettroni non viaggiano molto nell'aria.

Come i microscopi ottici, esistono diversi tipi di microscopi elettronici: i tre principali sono i microscopi elettronici a trasmissione (TEM), i microscopi elettronici a scansione (SEM) e i microscopi a forza atomica (AFM).

• Vedi anche: Microscopi elettronici a trasmissione (TEM) e a scansione (SEM): qual è la differenza?

Panoramica sul microscopio elettronico

Applicazioni

I microscopi elettronici vengono utilizzati ogni volta che è necessario vedere nei minimi dettagli i campioni più piccoli, che hanno le dimensioni di un nanometro.

Se si vogliono osservare batteri o proteine minuscole, in genere si deve usare un microscopio elettronico.

I microscopi elettronici forniscono anche un'immagine tridimensionale, quindi ogni volta che è necessario vedere la struttura di qualcosa di microscopico, è probabile che si utilizzi un microscopio elettronico.

Vengono utilizzati per esami bioptici, per esaminare i metalli, le cellule dei cristalli e persino per funzioni di controllo qualità.

Vista

I microscopi elettronici sono incredibilmente potenti: ingrandiscono il soggetto di 100.000x, ma questo è solo l'inizio. La maggior parte raggiunge livelli di ingrandimento di 1.000.000x. Alcuni arrivano addirittura a 2.000.000x.

Inoltre, i microscopi elettronici offrono una visione tridimensionale del campione, consentendo di vedere la struttura delle cellule in modo più completo rispetto al microscopio ottico.

Immagine: pxhere.com

Ma c'è una fregatura: i microscopi elettronici forniscono solo immagini in bianco e nero, rispetto alle rappresentazioni a colori che si ottengono con un microscopio ottico. Al resto ci pensa il miglioramento computerizzato. In conclusione, se dovete osservare qualcosa di più piccolo di 700 nanometri, un microscopio elettronico è davvero l'unica opzione possibile.

Portabilità

I microscopi elettronici sono apparecchiature grandi e ingombranti. Una volta posizionati in un determinato luogo, vorrete lasciarli lì a meno che non sia assolutamente necessario spostarli. Sono così grandi che esistono aziende specializzate proprio per spostare il vostro microscopio elettronico.

I SEM da tavolo hanno le dimensioni di una piccola lavastoviglie, mentre quelli a grandezza naturale hanno le dimensioni di un frigorifero. Un GST è una grande scatola di due metri di larghezza e cinque di altezza. Per funzionare correttamente, hanno bisogno di una serie di altri strumenti, tra cui l'attrezzatura per il vuoto della diapositiva e altro ancora.

Prezzo

È qui che le differenze tra microscopi ottici e microscopi elettronici sono più drastiche. Mentre i microscopi ottici sono alla portata della maggior parte dei professionisti e degli hobbisti, sono pochissime le persone che possono permettersi un microscopio elettronico, che in genere viene acquistato da grandi aziende che dispongono di ingenti fondi.

Per un microscopio elettronico di fascia alta, con tutti gli accessori e le attrezzature necessarie, il costo si avvicina al milione di dollari. Anche per un microscopio elettronico usato, vecchio di anni e con molte ore di utilizzo, si pagherà comunque una cifra a più di cinque zeri. Un apparecchio usato, ma di alta qualità e non troppo vecchio, costerà comunque tra i 150.000 e i 500.000 dollari.

Pro e contro dei microscopi elettronici

• Ingrandimento fino a 2.000.000x
• Fornisce un'immagine in 3-D
• È l'unico strumento che consente di osservare campioni di dimensioni inferiori a 700 nanometri.

• Fuori dal budget della maggior parte delle persone
• Molto grande e difficile da spostare
• Può funzionare solo con esemplari morti
• Fornisce solo un'immagine in bianco e nero

Capire i microscopi, la potenza e le dimensioni degli oggetti

I microscopi ottici hanno un ingrandimento massimo di 1.000x. Se un microscopio dichiara di avere un ingrandimento di 2.000x, tutto ciò che supera i 1.000x sarà sfocato e inutilizzabile; ingrandimento vuoto.

Questi microscopi sono limitati a un ingrandimento di 1.000x perché si basano sulla luce, quindi sono limitati dalla sua lunghezza d'onda.

Ma non tutti i microscopi ottici hanno un ingrandimento di 1.000x. Alcuni sono pensati per osservare soggetti più grandi, per i quali un tale ingrandimento sarebbe eccessivo. Gli stereomicroscopi sono un tipo di microscopio ottico con un ingrandimento di circa 60x-70x, perfetto per osservare rocce, insetti e altro.

Poiché in un microscopio ottico i fotoni della luce devono passare attraverso il soggetto, quest'ultimo deve essere più grande di un fotone della luce per poterlo osservare. Ciò significa che 700 nanometri è circa il soggetto più piccolo che si può osservare con un microscopio ottico.

I microscopi elettronici offrono livelli di ingrandimento incredibili: all'estremo, alcuni possono arrivare a un ingrandimento di 2.000.000x, anche se la maggior parte si ferma a 1.000.000x. Alcuni possono persino produrre un'immagine tridimensionale.

Poiché gli elettroni hanno una dimensione di circa un nanometro, con un microscopio elettronico si possono osservare soggetti di pochi nanometri, l'unica opzione per una visione così microscopica, dato che i microscopi ottici non possono vedere soggetti più piccoli di 700 nanometri.

Considerate il vostro campione

A volte il tipo di microscopio è limitato dal campione in esame. Poiché gli elettroni che attraversano il campione in un microscopio elettronico possono essere molto distruttivi, il processo funziona solo con i campioni morti. Ciò significa che i microscopi ottici sono l'unica scelta per i campioni vivi.

D'altra parte, se il campione è più piccolo di un fotone di luce, circa 700 nanometri, non sarà possibile osservarlo con un microscopio ottico. In questo caso, saranno necessari i minuscoli elettroni del microscopio elettronico, che possono passare attraverso il piccolo soggetto.

Credito d'immagine: Pixabay

Se avete bisogno di vedere un'immagine tridimensionale, come quando studiate la struttura delle cellule di un cristallo, avrete bisogno di un microscopio elettronico, ma se state studiando qualcosa e avete bisogno di vedere i colori, avrete bisogno di un microscopio ottico, poiché i microscopi elettronici vedono solo in bianco e nero.

Prezzo

Per molti il fattore decisivo sarà il prezzo: poiché i microscopi ottici sono accessibili sia agli hobbisti che ai professionisti, saranno la scelta più ovvia per la maggior parte delle persone.

I microscopi elettronici, invece, hanno un costo a sei cifre o più nella fascia più bassa, a meno che non si voglia qualcosa di obsoleto e logoro. Questi strumenti possono costare quasi 1.000.000 di dollari quando sono nuovi, quindi non sono fattibili per la maggior parte delle persone o delle aziende.

Microscopio ottico e microscopio elettronico: qual è il più adatto a voi?

Quindi, quale di questi potenti strumenti è la scelta giusta per le vostre esigenze? A meno che non siate scienziati di alto livello o ricercatori medici, probabilmente sarete più adatti a un microscopio ottico. Molto probabilmente, questi sono gli unici strumenti che rientrano nel vostro budget, poiché la maggior parte delle persone non può permettersi di spendere mezzo milione per un microscopio.

Se si desidera osservare campioni di sangue, campioni viventi o qualsiasi cosa più grande dei fotoni della luce, la scelta migliore è quella di un microscopio ottico. Allo stesso modo, se si desidera spostarlo, un microscopio ottico è la scelta migliore. Inoltre, si spende meno tempo per preparare i campioni e non si ha bisogno di attrezzature così costose e specializzate.

Ma se dovete osservare i campioni più piccoli per scopi medici e scientifici, allora potreste aver bisogno dell'incredibile ingrandimento che solo un microscopio elettronico è in grado di fornire. Questi microscopi sono in grado di visualizzare campioni di pochi nanometri, quindi sono perfetti per esaminare batteri, proteine e altri campioni infinitamente piccoli. Ma possono visualizzare solo campioni morti e richiedono un sacco diper funzionare correttamente, poiché i vetrini devono essere sotto vuoto.

• Vedi anche: SkyLight Scope: l'adattatore per telefoni cellulari per microscopi che non c'è più

Immagine in evidenza: (L) Herney Gómez, Pixabay