Il mondo del "molto piccolo" si può osservare anche utilizzando un microscopio ottico - Esistono dei limiti?? Ingrandimento totale =Ingrandimento ...

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Il mondo del "molto piccolo" si può osservare anche utilizzando un microscopio ottico - Esistono dei limiti?? Ingrandimento totale =Ingrandimento ...
Il mondo del “molto piccolo” si può osservare anche
utilizzando un microscopio ottico.

                                Carl Zeiss (1816 - 1888)

                      Esistono dei limiti??

Ingrandimento totale =Ingrandimento obiettivo x Ingrandimento oculare
Il mondo del "molto piccolo" si può osservare anche utilizzando un microscopio ottico - Esistono dei limiti?? Ingrandimento totale =Ingrandimento ...
Il microscopio e l’occhio costituiscono un unico strumento.

                                    Le prestazioni del microscopio sono controllate da
                                    tre dispositivi:
                                    Condensatore: concentra la luce sull’oggetto
                                    Obiettivo: raccoglie la luce diffusa dall’oggetto
                                    Oculare: raccoglie la luce per l’occhio
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Artefatti:

Immagine astigmatica
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Aberrazioni cromatiche

Campo curvo
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Distorsione a botte

 Distorsione sferica
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Ingrandimento totale =Ingrandimento obiettivo x Ingrandimento oculare

                             Ma allora posso guardare qualunque
                            cosa anche infinitamente piccola, basta
                            scegliere le lenti giuste!! Posso vedere
                                           gli atomi!!!!

                           Direi proprio di no, L'ingrandimento da solo
                           non basta: la risoluzione determina cosa
                           vediamo. Esiste un “limite” nella risoluzione
                           di cui mi sono occupato da giovane …
                           Molto dipende dall’apertura numerica

                           L’Apertura      Numerica",    che
                           rappresenta la misura dell'angolo
                           solido coperto da un obiettivo.
                           N.A. =n sin (a)
                           n=indice di rifrazione

Ernst Abbe (1840 - 1905)
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Cosa significa esattamente
"risoluzione"?

                      Il limite fino al quale due piccoli oggetti
                      vengono visti ancora separati è la
                      misura del potere di risoluzione di un
                      microscopio.
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Appunto! Il famoso limite di
Abbe: non potete distinguere
due oggetti che stanno ad
una distanza piu’ piccola di
              
            2 N . A.

         Per comprendere bene il concetto facciamo un esempio:
         per trasmettere elettronicamente un suono è necessario
         utilizzare microfoni e amplificatori in grado di trasmettere
         tutte le frequenza che compongono il suono. Nella
         musica, l'informazione è contenuta nelle medie frequenze
         del suono; le sfumature più fini però sono contenute nei
         toni più alti.
         Nel microscopio, i fini dettagli di una struttura sono
         "codificati" nella luce diffratta (le cosiddette elevate
         frequenza spaziali del Campo Elettromagnetico). Se si
         vuole vedere anche dietro l'obiettivo, bisogna provvedere
         che vengano prima raccolti dall'obiettivo stesso. Questo è
         tanto più facile, quanto maggiore è l'angolo di apertura e
         perciò l'apertura numerica.
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Fantastico, allora posso usare
                    lunghezze d’onda più piccole e
                    così vedo cose più piccole…

                         Fino ad un certo punto, se usi luce ultravioletta
                         non vedi nulla perchè il tuo occhio non vede
                         l’ultravioletto! In pratica, con la microscopia
                         classica non si possono distinguere oggetti che
                         siano più piccoli di 200/300 nm

Il Professor August Köhler, collaboratore della Carl Zeiss di Jena,
sviluppò un ingegnoso sistema d'illuminazione per microscopi, che
permetteva di sfruttare in pratica l'intero potere risolutivo degli
obiettivi di Abbe. Si tratta di un sistema basato sull’uso di un
condensatore ottico che consente un'illuminazione omogenea delle
immagini e, nel contempo, migliora il potere risolutivo. Questo "uso
economico della luce" nel microscopio si basa sulla chiara intuizione
che solo quella parte dell'apertura numerica di un obiettivo che
viene usata dalla luce contribuisce anche alla risoluzione. Sono stati
perciò integrati nel microscopio diaframmi regolabili, che limitano
esattamente il flusso luminoso.
                                                                         August Köhler (1866 - 1948)
Il microscopio confocale

 Nei moderni microscopi confocali la luce di un
 laser viene fatta convergere dalle lenti
 dell'obiettivo in un punto estremamente piccolo
 del campione osservato. Il punto stesso, attraverso
 un sistema di specchi oscillanti, viene spostato
 attraverso tutto il campo visivo dell'obiettivo così
 da effettuare una scansione completa di tutto il
 piano                                          focale.
 Le caratteristiche della luce laser (estrema
 coerenza, alta intensità e lunghezza d'onda unica)
 consentono di evitare fenomeni di aberrazioni e
 diffrazioni, tipiche invece della luce prodotta da
 tradizionali lampade a incandescenza. La luce
 proveniente dal campione viene catturata dalle
 lenti nera
(linea  dell'obbiettivo  e un
             diagonale) su deviata   da uno specchio
                               fotomoltiplicatore, che trasforma l'intensità luminosa rilevata in
 dicroico
un    segnale elettrico di intensità proporzionale. Tra lo specchio dicroico e il
fotomoltiplicatore, il fascio luminoso attraversa un diaframma (o pinhole), che impedisce
alla luce proveniente dalle zone fuori fuoco (che, seppure in minima parte vengono
illuminate per effetto di fenomeni di rifrazione all'interno del campione) di raggiungere il
fotomoltiplicatore. In questo modo solo il segnale luminoso relativo dal piano di fuoco
viene registrato e utilizzato nella formazione dell'immagine finale.
il segnale elettrico in uscita dal fotomoltiplicatore viene quindi digitalizzato e inviato ad
un computer che registra i valori di intensità misurati per ogni punto. Questi valori
vengono utilizzati per ricostruire l'immagine a video: ogni punto del campione verrà
cioè a corrispondere ad un pixel dello schermo, e l'intensità luminosa del punto verrà
rappresentata da una corrispondente tonalità di grigio. L'accostamento di tutti i singoli
pixel corrispondenti ai punti scanditi dal fascio laser nel campione darà così l'immagina
finale.
Spostando lungo l'asse verticale il campione dopo ogni scansione, è possibile eseguire
serie di scansioni successive corrispondenti a piani focali via via più profondi all'interno
del campione.
Queste scansioni prendono il
nome di “sezioni ottiche” e la
loro sovrapposizione ordinata,
eseguita      via     software,
consente       di    ricostruire
un'immagine        complessiva
dell'intero volume scandito, in
cui tutti i piani sono
contemporaneamente a fuoco.
Ma oggi si parla sempre di
        nanotecnologie e di nanostrutture, se
        non le posso vedere come faccio a
        studiarle??

                     Puoi usare tecniche alternative come la
                     microscopia a forza atomica, la microscopia ad
                     effetto tunnel o la microscopia elettronica, ma
                     non la luce …

Sei il solito male informato, esiste una microscopia
ottica che supera il limite di Abbe, è la Microscopia
Ottica a Scansione Campo Prossimo (SNOM)
La microscopia ottica a campo prossimo utilizza
la luce evanescente prodotta da una
piccolissima apertura per illuminare il campione.
Una specie di nanolampadina che produce
elevate frequenze spaziali.

                                Evanescente ????

     “Evanescente” significa che l’intensità di
     queste frequenze spaziali diviene molto
     velocemente trascurabile quando ci si
     allontana dalla sorgente ed è contrapposto
     a “propagante”. La luce a cui siamo abituati
     noi è propagante.
Fine primo
 tempo…
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