historia del microscopio

Historia del Microscopio. Línea del tiempo de la evolución del Microscopio

 

La historia del microscopio abarca siglos.

Los filósofos romanos mencionaron «lentes ardientes» en sus escritos, pero el primer microscopio primitivo no se fabricó hasta finales de 1300. Se colocaron dos lentes en los extremos opuestos de un tubo.

El microscopio en la antigüedad

Desde la antigüedad, el hombre ha querido ver cosas mucho más pequeñas de lo que se puede percibir a simple vista.

En el siglo II a.C., Claudio Ptolomeo describió un bastón que parecía doblarse en un charco de agua, y registró con precisión los ángulos con un margen de medio grado. Luego calculó con mucha precisión la constante de refracción del agua.

En el siglo I d.C. (año 100), se había inventado el vidrio y los romanos miraban a través de él y lo probaban. Experimentaron con diferentes formas de vidrio transparente y una de sus muestras era gruesa en el centro y delgada en los bordes.

Descubrieron que si se sostenía una de estas «lentes» sobre un objeto, éste se veía más grande. Estas primeras lentes se llamaban lupas o lentes de fuego.

La palabra lente se deriva en realidad de la palabra latina lentil, ya que se llamaban así porque se asemejaban a la forma de un grano de lenteja.

Al mismo tiempo, Séneca describió la ampliación real por un globo de agua. «Las letras, por pequeñas e indistintas que sean, se ven ampliadas y más claramente a través de un globo de cristal lleno de agua». Las lentes no se utilizaron mucho hasta finales del siglo XIII, cuando los fabricantes de gafas producían lentes para usarlas como gafas. Luego, alrededor de 1600, se descubrió que los instrumentos ópticos se podían hacer combinando lentes.

 

Los primeros microscopios

Los primeros «microscopios» simples que eran solo lupas que tenían un solo aumento, generalmente alrededor de 6x – 10x.

Una cosa que era muy común e interesante de mirar, eran las pulgas y otros pequeños insectos, de ahí estas primeras lupas llamadas «gafas antipulgas».

En algún momento, durante los años 1590, dos fabricantes de gafas holandeses, Zaccharias Janssen y su padre Hans, empezaron a experimentar con estas lentes. Pusieron varias lentes en un tubo e hicieron un descubrimiento muy importante. El objeto cerca del final del tubo parecía estar muy agrandado, ¡mucho más grande de lo que cualquier simple lupa podría lograr por sí misma!

Sus primeros microscopios eran más una novedad que una herramienta científica, ya que el aumento máximo era sólo alrededor de 9X y las imágenes eran algo borrosas. Aunque no sobrevivió ningún microscopio Jansen, un instrumento hecho para la realeza holandesa fue descrito como compuesto de «3 tubos deslizantes, que miden 18 pulgadas de largo cuando están completamente extendidos, y dos pulgadas de diámetro». Se decía que el microscopio tenía un aumento de 3x cuando estaba completamente cerrado, y de 9x cuando estaba completamente extendido.

Fue Antony Van Leeuwenhoek (1632-1723), un pañero y científico holandés, y uno de los pioneros de la microscopía que a finales del siglo XVII se convirtió en el primer hombre en fabricar y utilizar un microscopio real.

Hizo sus propios microscopios sencillos, que tenían una sola lente y se llevaban en la mano. Van Leeuwenhoek alcanzó un éxito mayor que el de sus contemporáneos al desarrollar formas de hacer lentes superiores, moliendo y puliendo una pequeña bola de vidrio en una lente con un aumento de 270x, la más fina conocida en ese momento (los microscopios de la época alcanzaban como máximo  un aumento de 50x). Utilizó esta lente para hacer el primer microscopio práctico del mundo.

El microscopio de Leeuwenhoek utilizaba una sola lente de vidrio convexa unida a un soporte metálico y se enfocaba con tornillos. Anthony Leeuwenhoek se involucró más en la ciencia y con su nuevo y mejorado microscopio fue capaz de ver cosas que ningún hombre había visto antes. Vio bacterias, levaduras, células sanguíneas y muchos animales diminutos nadando en una gota de agua.

 

Microscopios Compuestos

Para aumentar la potencia de un microscopio de una sola lente, se debe reducir la distancia focal. Sin embargo, una reducción de la longitud focal requiere una reducción del diámetro de la lente, y después de un punto, la lente se vuelve difícil de ver a través de ella.

Para resolver este problema, el sistema de microscopio compuesto fue inventado en el siglo XVII. Este tipo de microscopio incorpora más de una lente, de modo que la imagen ampliada por una lente puede ser ampliada aún más por otra.

Hoy en día, el término «microscopio» se utiliza generalmente para referirse a este tipo de microscopio compuesto. En el microscopio compuesto, la lente más cercana al objeto que se va a observar se denomina «objetivo», mientras que la lente más cercana al ojo se denomina «ocular».

La función de cualquier microscopio es mejorar la resolución. El microscopio se utiliza para crear una vista ampliada de un objeto de tal manera que podamos observar detalles que de otra manera no serían posibles con el ojo humano. Debido al aumento, la resolución se confunde a menudo con la ampliación, que se refiere al tamaño de una imagen. En general, cuanto mayor es el aumento, mayor es la resolución, pero esto no siempre es cierto. Existen varias limitaciones prácticas del diseño de la lente, las cuales pueden resultar en un aumento de la ampliación sin un aumento de la resolución.

Al inglés Robert Hooke se le atribuye el hito microscópico de descubrir la unidad básica de la vida, la célula. A mediados del siglo XVII, Hooke vio una malla estructural mientras estudiaba una muestra de corcho que le recordó las pequeñas habitaciones monásticas llamadas células.

A Hooke también se le atribuye el haber sido el primero en utilizar la configuración básica de tres lentes que todavía se utiliza en los microscopios hoy en día.

Desarrollos posteriores

Todos los primeros microscopistas vieron imágenes bastante distorsionadas debido a la baja calidad del cristal y a la forma imperfecta de sus lentes. Poco se hizo para mejorar el microscopio hasta mediados del siglo XIX, cuando se hicieron grandes progresos y surgieron instrumentos de calidad como el microscopio de hoy en día.

Empresas en Alemania como Zeiss y una empresa americana fundada por Charles Spencer comenzaron a producir instrumentos ópticos finos. También podemos mencionar a Ernst Abbe, que realizó un estudio teórico de los principios ópticos, y a Otto Schott, que realizó investigaciones sobre el vidrio óptico.

Para que los microscopios de luz pudieran lograr una mejor resolución, era necesario superar tres problemas básicos:

Aberración cromática: la curvatura desigual de los diferentes colores de la luz que se produce en una lente. Este problema fue resuelto por primera vez por Chester Hall en la década de 1730. Descubrió que si utilizaba una segunda lente de diferente forma y propiedades de flexión de la luz podía realinear los colores sin perder todo el aumento de la primera lente.

Aberración esférica: la curvatura desigual de la luz que golpea diferentes partes de una lente. Joseph Jackson Lister resolvió este problema en 1830. Descubrió que poniendo las lentes a distancias precisas entre sí, se podía eliminar la aberración de todas las lentes menos la primera. Se podían hacer lentes de baja potencia y baja curvatura con una aberración mínima y al usar una lente de este tipo por primera vez en una serie, el problema podía ser virtualmente eliminado.

 

El tercer problema es que para que un microscopio sea lo mejor posible físicamente, debe recoger un cono de luz lo más amplio posible. Ernst Abbe encontró la solución a este problema en la década de 1870. Determinó las leyes físicas que gobiernan la recolección de la luz por un objetivo y maximizó esta recolección usando lentes de inmersión de agua y aceite.

La resolución máxima que Abbe fue capaz de alcanzar es unas 10 veces mejor que la resolución que Leeuwenhoek había logrado unos 100 años antes. Esta resolución de 0,2 micras o 200 nanómetros es un límite físico impuesto por la longitud de onda de la luz.

Microscopios Modernos

En los últimos tiempos, el desarrollo del microscopio se ha ralentizado, ya que los principios ópticos son bien conocidos y, en cierta medida, se han alcanzado los límites ópticos. La mayoría de los microscopios siguen los mismos principios estructurales que describen los microscopios monoculares, monobinoculares y estereobinoculares.

La invención del microscopio permitió a los científicos y estudiosos estudiar las criaturas microscópicas del mundo que les rodea.

Se teorizaban las causas de la enfermedad y de la dolencias hasta que se observaron criaturas microscópicas causantes de las enfermendades.

El microscopio permitió que los seres humanos observar los agentes patógenos que causaban las enfermedades.

 

El primer microscopio electrónico fue desarrollado en la década de 1930 por Max Knoll y Ernst Ruska.

Los microscopios electrónicos usan un haz de electrones en vez de luz y pueden proporcionar imágenes de las partículas más pequeñas, pero no pueden ser utilizados para estudiar los seres vivos. Su aumento y resolución no tienen comparación con un microscopio de luz.

Sin embargo, para estudiar especímenes vivos se necesita un microscopio estándar.

La microscopía de sonda de escaneo permite ver los especímenes a nivel atómico, lo cual comenzó primero con el microscopio de túnel de escaneo inventado en 1981 por Gerd Bennig y Heinrich Rohrer.

Más tarde, en 1986, Bennig y sus colegas inventaron el microscopio de fuerza atómica, dando lugar a una verdadera era de nanoinvestigación.

La historia del microscopio abarca siglos, sin embargo el primer diseño de microscopio óptico de Leeuwenhoek ha permanecido sin cambios desde el 1600.

Lectura recomendada para ti