Atunci când trebuie să vedeți cele mai mici subiecte în detaliu, apelați la microscop. Dar există mai multe tipuri de microscoape și fiecare dintre ele este potrivit pentru diferite scopuri de vizualizare. Cele două categorii principale care trebuie luate în considerare sunt microscoapele de lumină și microscoapele electronice. Deși ambele fac posibilă vizualizarea subiectelor microscopice, ele o fac în moduri complet diferite.

Să analizăm mai îndeaproape fiecare dintre aceste instrumente puternice și să vedem care sunt diferențele dintre ele. Apoi putem discuta când fiecare dintre ele este cel mai potrivit instrument pentru o anumită sarcină.

La prima vedere:

Cum funcționează un microscop luminos?

După cum sugerează și numele, microscoapele luminoase folosesc lumina pentru a vedea. Lumina va trece prin obiectul pe care îl vizualizați, iar obiectivul îl va mări la o dimensiune mult mai mare, astfel încât să puteți vedea în mod clar și detaliat obiectul micuț.

Dacă vă gândiți la orele de științe din liceu, toate microscoapele pe care le-ați folosit erau microscoape luminoase. Numite și microscoape optice, microscoapele luminoase cuprind o varietate de microscoape diferite, inclusiv microscopul compus utilizat în mod obișnuit și microscopul stereo, care este mai bun pentru vizualizarea unor subiecte puțin mai mari.

Deoarece microscoapele optice folosesc doar lumina pentru a vizualiza subiectul, acestea pot fi utilizate cu specimene moarte sau vii. Nu vor provoca deteriorarea specimenului și nici nu îl vor ucide. Acest lucru le face perfecte pentru examinarea celulelor vii, a bacteriilor și a altor organisme vii.

De asemenea, prepararea lamelelor pentru microscopul optic este mult mai rapidă, necesitând de obicei doar câteva minute sau cel mult câteva ore.

Prezentare generală a microscopului optic

Aplicații

Veți găsi microscoapele cu lumină folosite într-o varietate de hobby-uri, profesii și domenii. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în domeniul medical pentru vizualizarea probelor de sânge, a celulelor și multe altele. Evident, sunt utilizate în mod obișnuit în multe domenii științifice diferite pentru o gamă diversă de studii microscopice.

Copiii și pasionații folosesc microscoapele optice pentru a examina orice, de la roci la insecte și până la celule vii. Botaniștii le folosesc pentru a examina structura internă a plantelor. Anchetatorii de la locul faptei le folosesc chiar și pentru a ajuta la prinderea infractorilor! După cum puteți vedea, utilizările microscopului optic sunt numeroase și diverse.

Vezi

Microscoapele cu lumină pot avea niveluri impresionante de mărire de până la 1000x. Aceasta este o mărire suficientă pentru a vă permite să urmăriți reproducerea celulelor sau să examinați trombocitele din sânge.

În partea mai mică a spectrului, microscoapele stereo, un alt tip de microscop luminos, au niveluri de mărire de aproximativ 60x-70x, perfecte pentru vizualizarea specimenelor mai mari.

Dar microscoapele cu lumină sunt limitate de modul în care funcționează. Deoarece se bazează pe trecerea luminii prin subiect, ele sunt limitate de dimensiunea particulelor de lumină. Deși s-ar putea crede că particulele de lumină sunt mici, și sunt, ele nu sunt atât de mici precum unele lucruri pe care oamenii de știință doresc să le vizualizeze.

Un foton de lumină are o dimensiune de aproximativ 400-700 de nanometri. În comparație cu un fir de păr uman, care are între 50.000 și 100.000 de nanometri, un foton de lumină pare minuscul. Dar în comparație cu o proteină de 10 nanometri, fotonul de lumină pare acum uriaș.

Fotonii de lumină trebuie să poată trece prin subiect pentru ca acesta să poată fi vizualizat, astfel încât subiectele mai mici decât fotonii de lumină nu pot fi vizualizate prin microscopul de lumină. Acest lucru înseamnă că cele mai mici specimene sunt lăsate pentru microscoapele electronice.

Portabilitate

Dacă vă gândiți din nou la orele de științe din liceu, poate vă amintiți că v-ați luat microscopul de pe un cărucior și l-ați dus înapoi la catedră. Asta pentru că microscoapele optice sunt mici și compacte.

Unele dintre modelele cele mai înalte, cu cea mai mare mărire, pot fi un pic cam robuste, dar aceste instrumente pot fi, în general, deplasate de o singură persoană.

Preț

Deși unele microscoape cu lumină de înaltă calitate pot costa peste 1.000 de dolari, există multe opțiuni de înaltă calitate disponibile pentru mult mai puțin. Puteți găsi cu ușurință un microscop cu lumină decent pentru mai puțin de 100 de dolari.

Pentru un microscop cu lumină de calitate profesională, vă puteți aștepta să cheltuiți între 200 și 400 de dolari. Se găsesc și mai scumpe decât atât, dar există multe disponibile în acest interval de preț care oferă caracteristici și funcționalități incredibile.

Pro & Contra de microscoape de lumină

• Accesibilă atât pentru pasionați, cât și pentru profesioniști
• Suficient de compact pentru a fi mutat de o singură persoană
• Vă permite să vedeți obiecte prea mici pentru a fi vizualizate cu ochiul uman
• Poate vedea specimene vii

• Ajunge la o mărire de 1.000x
• Nu poate vedea nimic mai mic de 700 nanometri.

Cum funcționează un microscop electronic?

În timp ce un microscop optic transmite fotoni de lumină printr-un specimen pentru a permite vizualizarea acestuia prin intermediul lentilelor, un microscop electronic transmite electroni prin specimen. Aici intervine spectrul electromagnetic. Microscoapele electronice operează în spectrul ultraviolet până la razele gamma.

Pentru a înțelege mai bine acest concept, consultați următoarea diagramă:

Într-un microscop optic, acei fotoni care trec prin specimene continuă direct prin lentile și ajung în ochiul dumneavoastră. Dar într-un microscop electronic, electronii care trec prin specimenul dumneavoastră continuă să treacă printr-o serie de electromagneți. Electromagneții îndoaie și refractează fascicululul de electroni, mărind în același mod ca și lentilele optice ale unui microscop optic. Dar unmicroscopul electronic este de multe ori mai puternic, oferind niveluri de mărire de până la 2.000.000.

Dar acei electroni nu ajung niciodată la ochiul tău, ci imaginea este proiectată pe un ecran pentru a fi vizualizată.

Problema este că fasciculele de electroni - razele X și chiar mai rău - care trec prin specimenul dumneavoastră sunt foarte distructive. De aceea, microscoapele electronice pot fi folosite doar cu specimene moarte. În plus, specimenul trebuie pregătit cu grijă într-un proces care durează câteva zile și trebuie privit în vid, deoarece electronii nu călătoresc prea mult în aer.

Ca și în cazul microscoapelor optice, există mai multe tipuri diferite de microscoape electronice. Cele trei tipuri principale sunt microscoapele electronice de transmisie (TEM), microscoapele electronice de scanare (SEM) și microscoapele de forță atomică (AFM).

• A se vedea și: Microscoape electronice de transmisie (TEM) vs. microscoape electronice de scanare (SEM): Care este diferența?

Prezentare generală a microscopului electronic

Aplicații

Microscoapele electronice sunt utilizate ori de câte ori este nevoie să se vadă în detaliu cele mai mici specimene. Vorbim despre specimene de până la un nanometru, deoarece aceasta este aproximativ dimensiunea unui electron.

Dacă doriți să vizualizați bacterii sau proteine minuscule, va trebui să utilizați în general un microscop electronic.

Microscoapele electronice oferă, de asemenea, o imagine tridimensională, astfel încât, ori de câte ori aveți nevoie să vedeți structura unui obiect microscopic, veți folosi probabil un microscop electronic.

Acestea sunt utilizate pentru examinări de biopsie, examinarea metalelor, a celulelor cristalelor și chiar pentru funcții de control al calității.

Vezi

Microscoapele electronice sunt incredibil de puternice. Acestea măresc subiectul de 100.000x, dar acesta este doar începutul. Majoritatea vor atinge niveluri de mărire de 1.000.000x. Unele vor reuși chiar și niveluri de mărire de 2.000.000x.

În plus, microscoapele electronice oferă o vedere tridimensională a specimenului, permițându-vă să vedeți structura celulelor într-un mod mai complet decât ați putea vedea cu un microscop luminos.

Credit de imagine: pxhere.com

Dar există o capcană: microscoapele electronice oferă imagini doar în alb-negru, în comparație cu reprezentările full-color pe care le obțineți cu un microscop optic. Îmbunătățirea computerizată se ocupă de restul. În concluzie: dacă doriți să vizualizați ceva mai mic de 700 de nanometri, un microscop electronic este cu adevărat singura dvs. opțiune.

Portabilitate

Microscoapele electronice sunt echipamente mari și voluminoase. Odată ce se află într-un anumit loc, veți dori să le lăsați acolo, cu excepția cazului în care este absolut necesar să le mutați. Sunt atât de mari încât există companii specializate doar pentru a muta microscopul electronic.

SEM-urile de masă sunt de mărimea unei mașini de spălat vase mici, dar SEM-urile de dimensiuni mari sunt de mărimea unui frigider. Un TEM este o cutie mare, care se întinde pe doi metri în lățime și cinci metri în înălțime. De asemenea, au nevoie de o serie de alte instrumente pentru a funcționa corect, inclusiv un echipament de aspirare pentru diapozitiv și multe altele.

Preț

Aici diferențele dintre microscoapele optice și microscoapele electronice sunt cele mai drastice. În timp ce microscoapele optice sunt la îndemâna celor mai mulți profesioniști și pasionați, foarte puțini oameni își pot permite un microscop electronic. Acestea sunt achiziționate, în general, de companii masive care dispun de fonduri uriașe.

Pentru un microscop electronic de înaltă calitate, cu toate accesoriile și echipamentele necesare, va costa aproape un milion de dolari. Chiar și pentru un microscop electronic de ocazie, vechi de mulți ani și cu o mulțime de utilizări, veți plăti mai multe cifre cu cinci cifre. Un dispozitiv de ocazie, dar de înaltă calitate, care nu este prea vechi, vă va costa între 150.000 și 500.000 de dolari.

Pro & Contra de microscoape electronice

• Mărește până la 2.000.000x
• Oferă o imagine 3-D
• Este singurul instrument pentru vizualizarea specimenelor mai mici de 700 nanometri.

• În afara bugetelor celor mai mulți oameni
• Foarte mare și greu de mutat
• Poate funcționa numai cu specimene moarte
• Oferă doar o imagine alb-negru

Înțelegerea microscoapelor, a puterii și a mărimii lucrurilor

Microscoapele optice au o mărire maximă de 1.000x. Dacă un microscop pretinde că are o mărire de 2.000x, tot ceea ce depășește 1.000x va fi neclar și inutilizabil; mărire goală.

Aceste microscoape sunt limitate la o mărire de 1.000 de ori, deoarece se bazează pe lumină, deci sunt limitate de lungimea de undă a acesteia.

Dar nu toate microscoapele luminoase au o mărire de 1.000x. Unele sunt destinate vizualizării unor subiecte mai mari, unde o mărire atât de mare ar fi exagerată. Microscoapele stereo sunt un tip de microscoape luminoase cu o mărire de aproximativ 60x-70x, care sunt perfecte pentru vizualizarea rocilor, insectelor și multe altele.

Deoarece fotonii de lumină trebuie să treacă prin subiectul dumneavoastră într-un microscop optic, acesta trebuie să fie mai mare decât un foton de lumină pentru a putea fi vizualizat. Aceasta înseamnă că 700 nanometri este cel mai mic subiect pe care îl puteți vizualiza cu un microscop optic.

Microscoapele electronice oferă niveluri incredibile de mărire. La extremă, unele pot ajunge chiar la o mărire de 2.000.000 de ori, deși cele mai multe dintre ele ajung la 1.000.000 de ori. Unele pot produce chiar și o imagine tridimensională.

Deoarece electronii au o dimensiune de numai un nanometru, cu un microscop electronic puteți vizualiza subiecte minuscule, de numai câțiva nanometri. Acestea sunt singura opțiune pentru o astfel de vizualizare microscopică, deoarece microscoapele optice nu pot vizualiza subiecte mai mici de 700 de nanometri.

Luați în considerare specimenul dvs.

Uneori, specimenul vă va limita la un anumit tip de microscop. Deoarece electronii care trec prin specimen la un microscop electronic pot fi foarte distructivi, procesul funcționează numai cu specimene moarte. Acest lucru înseamnă că microscoapele luminoase sunt singura alegere pentru specimene vii.

Pe de altă parte, dacă specimenul dumneavoastră este mai mic decât un foton de lumină, aproximativ 700 de nanometri, atunci nu îl veți putea vizualiza cu un microscop de lumină. În acest caz, veți avea nevoie de micii electroni ai microscopului electronic, care pot trece prin subiectul mic.

Credit de imagine: Pixabay

Dacă aveți nevoie să vedeți o imagine tridimensională, cum ar fi atunci când studiați structura celulelor unui cristal, veți avea nevoie de un microscop electronic, dar dacă studiați ceva și aveți nevoie să vedeți culorile, veți dori un microscop luminos, deoarece microscoapele electronice vizualizează doar în alb și negru.

Preț

Pentru mulți oameni, prețul va fi factorul decisiv. Deoarece microscoapele luminoase sunt accesibile atât pentru amatori, cât și pentru profesioniști, acestea vor fi alegerea evidentă pentru majoritatea oamenilor.

Microscoapele electronice, pe de altă parte, vă vor costa șase cifre sau mai mult la capătul cel mai de jos al spectrului, cu excepția cazului în care doriți ceva învechit și uzat. Aceste instrumente pot costa aproape 1.000.000 de dolari atunci când sunt noi, deci nu sunt pur și simplu fezabile pentru majoritatea oamenilor sau întreprinderilor.

Microscop de lumină vs. microscop electronic - Care este cel mai potrivit pentru dumneavoastră?

Așadar, care dintre aceste instrumente puternice este alegerea potrivită pentru nevoile dvs.? Dacă nu sunteți un om de știință sau un cercetător medical de nivel înalt, probabil că cel mai potrivit pentru dvs. este un microscop luminos. Cel mai probabil, acestea sunt singurele instrumente care se vor încadra oricum în bugetul dvs., deoarece majoritatea oamenilor nu își pot permite să cheltuiască jumătate de milion de euro pe un microscop.

Dacă doriți să vizualizați probe de sânge, specimene vii sau orice altceva mai mare decât fotonii de lumină, cel mai bine vă veți descurca cu un microscop optic. De asemenea, dacă veți dori vreodată să îl mutați, atunci un microscop optic este cea mai bună alegere. De asemenea, veți petrece mai puțin timp pregătind probele și nu veți avea nevoie de un echipament atât de scump și specializat.

Dar dacă vizualizați cele mai mici specimene în scopuri medicale și științifice, atunci s-ar putea să aveți nevoie de mărirea incredibilă pe care numai un microscop electronic o poate oferi. Acestea pot vizualiza specimene de doar câțiva nanometri, deci sunt perfecte pentru examinarea bacteriilor, proteinelor și a altor specimene infinitezimale. Dar pot vizualiza doar specimene moarte și necesită o mulțime deechipament specializat pentru a funcționa în mod corespunzător, deoarece lamelele trebuie să se afle în vid.

• Vezi și: SkyLight Scope: Adaptorul de telefon mobil pentru microscop care nu mai există

Imaginea prezentată: (L) Herney Gómez, Pixabay