Introdução

 Este trabalho foi realizado com o intuito de se estudar o microscópio, seus tipos, sua função, descobertas que ocorreram através do seu uso, etc. O microscópio é um instrumento utilizado para ampliar, com a finalidade de observar objetos que não podem ser vistos a olho nu. São utilizados principalmente na ciência, como por exemplo, na biologia, metalurgia, medicina e em pesquisas. Existem os microscópios ópticos e eletrônicos. O microscópio óptico é usado para ampliar e regular, como uma série de lentes multicoloridas e ultravioletas capazes de enxergar, através da luz, estruturas pequenas. Sua estrutura compõe-se de base, coluna, mesa e revólver óptico. Os microscópios eletrônicos podem ser de varredura e de tunelamento. O de varredura é capaz de produzir imagens de alta ampliação e resolução. Ja o de tunelamento é composto por uma ponta muito pequena e afiada, na qual conduz eletricidade, um dispositivo de varredura piezoelétrica no qual é encaixada a ponta, componetes eletronicos e um computador para controlar o sistema e realizar a analise. Com este tipo de microscópio, é possível visualizar átomos.

A origem do microscópio



Zacharias Jansen

Os primeiros microscópios eram limitados a uma ampliação de apenas uma lente, sendo construídos na metade do século XV e o utilizavam para analisar os insetos. Porem, nesta época havia uma grande dificuldade para se produzir vidro puro, as lentes distorciam as imagens e contornavam-nas com halos e espectros de cores. Em 1590, o holandês Hans Jansen e seu filho Zacharias, planejaram o primeiro microscópio, composto por uma lente côncava (na época utilizada por lunetas) e por uma objectiva de lente convexa, sendo assim, o microscópio começou a ser utilizado para observar os fios e depois passara a examinar a anatomia dos menores animais conhecidos até então. Aos poucos, ele convenceu comunidades cientificas bastante cépticas que a teoria da geração espontânea, ou seja, os organismos vivos podem originar da matéria inanimada era uma grande falha. O microscópio simples constituía de uma lente ou lupa ao seu nível mais alto e conseguia um aumento de 300 vezes. Contudo, com o desenvolvimento do telescópio surgiu o microscópio composto, constituído por uma lente objetiva e uma ocular, no mínimo. Os anos 1650 e 1750 são considerados os anos do desenvolvimento mecânico do microscópio já que em 1665, surgiu o microscópio de Hooke, protótipo do microscópio moderno pela sua ligação com a micrografia. Já o microscópio de Cuff foi uma revolução para época, pois ele utilizou ao invés de madeira e couro, metal e reúne pela primeira vez um parafuso para focalização, platina para amostras, espelho para luz transmitida e refletida. Porem, a qualidade ótica dos microscópios não acompanhou o desenvolvimento mecânico existindo grandes problemas com o cromatismo, fornecia uma pequena imagem focalizada envolta por um halo colorido o que inviabilizava o estudo de detalhes. Entre 1800 e 1900, fora colocada maturação ótica no microscópio. Euler desenvolveu a teoria da correção cromática fazendo assim com que surgissem as primeiras tentativas de lentes acromáticas. Chegou-se a contestação de que aumentos cada vez maiores só dependeriam da perfeição da lente já que os estudos de Abbe mostraram que havia uma limitação básica para a resolução de um sistema ótico relacionado ao diâmetro da lente e do comprimento da onda de luz. Estes estudos resultaram nas lentes apocromáticas que ofereciam padrões de qualidade inexistentes depois também de ter seguido a sugestão de J.W.Stephenson projetando assim a primeira lente de grande aumento de imersão a óleo.










Os princípios da microscopia

O aumento que tanto impressiona o usuário ocasional de microscopia, não é o parâmetro mais importante a considerar. Parece-nos, à primeira vista, que se dispusessemos de instrumentos perfeitos poderíamos examinar uma amostra com aumentos cada vez maiores, e perceber detalhes cada vez menores, até distinguir os átomos, ou quem sabe, as partículas que os compõem.

Não é isto o que ocorre: existe uma limitação física, relacionada com a radiação utilizada, para a menor distância entre dois pontos que permite distingui-los separadamente. A esta distancia chama-se ‘’limite de resolução’’, e um aumento maior não revelará nenhum detalhe adicional da estrutura.

O elemento fundamental para a formação de uma imagem ampliada é a lente. Seu entendimento básico é pela chamada ótica geométrica, onde consideramos a luz como constituida de raios, que obedecem às leis da reflexão e da refração. As lentes comuns, baseadas em elementos esféricos, são no entanto sujeitas a defeitos que independem da qualidade de sua fabricação, denominados de aberrações. Dentre estas, as mais importantes são a aberração esférica e a aberração cromática. A aberração esférica determina que raios axiais que atravessam a lente próximos de seu eixo ótico são focalizadas em um ponto diferente daquele dos raios que passam pela periferia. Este defeito é inerente a uma lente esférica, e para uma lente isolada, só pode ser minimizado através da diminuição de seu diâmetro, ou seja, utilizando apenas raios paraxiais. A aberração cromática refere-se ao comportamento com luz branca, que, como sabemos, é constituida da soma de todas as cores do espectro luminoso. A distância focal de uma lente depende da cor da luz; e portanto raios de cores diferentes serão focalizados em pontos diferentes.

Estes defeitos se agravam à medida que usamos uma lente mais "forte", ou seja, com maiores aumentos. Foi com o objetivo de minimizar esta dificuldade que surgiu o microscópio composto, onde, pelo aumento sucessivo de duas lentes, obtemos o mesmo aumento atingido por uma só lupa. A qualidade da imagem fornecida pelo conjunto, por exemplo, de 5 X x 10 X será muito melhor do que a obtida por uma lente de 50 X. Estas aberrações podem ser largamente controladas caso utilizemos, ao invés de lentes simples, combinações de lentes de diversos perfís e com vidros de diferentes índices de refração. Da mesma maneira que em fotografia, dispomos para microscopia de lentes com complexidade, preço e qualidade crescentes. Os mais importantes avanços foram obtidos no século XIX, com as lentes acromáticas e apocromáticas.

Existe outro comportamento da luz que não pode ser interpretado pelas leis da ótica geométrica: é a difração, que exige que consideremos a luz como constituída de ondas transversais que se propagam no espaço.

Durante o século XIX , procurou-se aumentar o poder de resolução das lentes e dos microscópios pela construção de lentes cada vez mais perfeitas, na suposição de que isto levaria a aumentos crescentes, e supostamente, ilimitados.

Em 1880, Abbe demonstrou que na verdade a resolução de uma lente era limitada por difração, dependendo de sua abertura e do comprimento de onda da luz, segundo:

d = 0.61 l / n . sen a

onde l é o comprimento de onda da luz, n o índice de refração do meio, e a o ângulo de abertura da lente. Este resultado pode ser considerado um dos mais importantes, senão a fórmula fundamental da microscopia.

Para que haja formação de uma imagem, precisamos também de‘’contraste’’. Denominamos de contraste a capacidade de distinguir traços característicos da estrutura sobre o plano de fundo. Citando Veríssimo, não podemos vem com clareza um‘’gato branco em campo de neve’’. Além da simples absorção ou reflexão de energia pela amostra, existem vários outros mecanismos de geração de contraste em microscopia.

Claro que tudo o que vimos até agora resulta da interação entre a luz, objetos e lentes, e portanto, com a matéria. No entanto, costuma-se estudar esta interação de maneira mais geral, analizando o efeito de todo o espectro eletromagnético sobre a matéria; e por razões que se tornarão aparentes mais adiante, incluimos nest análise o efeito de um feixe de elétrons.

De um modo geral, uma excitação incidente desencadeará na matéria uma resposta, dita um sinal, que podemos adquirir por um sensor adequado. No caso especial de ocorrer a excitação por um feixe de elétrons acelerados, verifica-se a ocorrencia de múltiplos sinais.

Dois exemplos são bem conhecidos por todos: a imagem luminosa de um tubo de televisão e a radiação emanante de um tubo de raio-x.

O microscópio na citologia

A citologia (estudo das células) depende do microscópio para observar as células, pois são tão pequenas que não podem ser vistas sem o auxílio de instrumentos ópticos de ampliação. Através do uso do microscópio, Robert Hooke descreveu inúmeras observações. Em 1665, publicou um livro chamado Micrographia, com todas as observações feitas por ele. Neste livro, a principal descoberta é a cortiça, material que constitui a casca de certas árvores da Europa. Observando fatias finas de cortiça, Hooke descobriu que esse material tem densidade baixa por ser constituído de caixinhas microscópicas vazias. O cientista chamou cada caixinha de cell, em inglês, cela. Essa denominação originou o nome célula, em português. Alguns pesquisadores passaram a estudar as plantas e os animais. Foi constatado um material gelatinoso, que constituiu o citoplasma das células. Em 1833, Robert Brown constatou que a grande maioria das células tinha uma estrutura interna esférica, batizada de núcleo. Descobriram também a existência da membrana plasmática em células animas e vegetais e a parede celular nas vegetais. Após o avanço da tecnologia, conclui-se que todas as plantas e animais tinham células. Essa generalização ficou conhecida como teoria celular: A formulação da teoria celular fez aumentar o interesse dos cientistas pela microbiologia e os processos vitais da célula começaram a ser estudados. Forma descobertos organismos unicelulares e concluiu-se que uma célula tem que desempenhar determinadas atividades características dos seres vivos, como se alimentas, obter energia e reproduzir-se. O desenvolvimento do microscópio eletrônico permitiu o estudo dos vírus podendo chegar a conclusão que este tipo de ser vivo não se compõe de células. Para se reproduzirem, os vírus precisam invadir uma célula viva e utilizar sua matéria-prima e energia. Essa constatação confirmou que as atividades essências a vida sempre ocorrem no interior das células vivas.

Conclusão

Como podemos observar, a utilização do microscópio é importante para o mundo atual, utilizando-se em pesquisas, descobertas e etc.. Sem ele, a medicina não se desenvolveria, já que não haveria meios de analisar e estudar células microscópicas, de criar vacinas, antibióticos. Através desse meio, foi possível que cientistas encontrassem a inibição de doenças.

Hoje, existem dois tipos de microscópio: O microscópio eletrônico que possui uma serie de lentes multicoloridas e ultravioletas capazes de enxergar estruturas pequenas por meio da luz. Já o eletrônico, através de um feixe de elétrons emitido por um filamento de tungstênio, passa por um campo eletromagnético que o concentra sobre o objeto podendo ser analisado dentro de uma câmara de vácuo, para que os elétrons não sofram desvios pelas moléculas no ar, depois de atravessar o objeto, os elétrons assim passam por outros campos eletromagnéticos ampliando e projetando a imagem sobre uma tela fluorescente.