9. Microscopio y Telescopio.
Aunque son muchas las aplicaciones de la Óptica dejamos para el final estos dos instrumentos basados en el empleo de dos o más lentes. Tienen una importancia clave en el desarrollo de las ciencias.
Por un lado el telescopio está en la base de los estudios de Galileo y por tanto del nacimiento de la Astronomía y la Física. El microscopio permitió ver los organismos unicelulares, los microbios y nuestras propias células, por tanto dio lugar a la Biología actual.
Ambos instrumentos fueron desarrollados en Holanda en los siglos XVII y XVIII ya que como ya hemos dicho aquí estaban los mejores fabricantes de lentes y muchos de los científicos que desarrollaron el tema de ondas y óptica.
MICROSCOPIO ÓPTICO.
Aunque el microscopio es uno de los Instrumentos más antiguos y mas utilizados, tanto en biología como en medicina, en las últimas décadas se han desarrollado nuevos microscopios, lo que ha permitido un estudio más detallado de las estructuras celulares y, en ocasiones, ha hecho innecesario recurrir a métodos destructivos para estudiar células vivas.
La figura que se adjunta muestra el esquema de un microscopio óptico de campo brillante. Es el microscopio que podemos encontrar en el laboratorio de biología de cualquier centro de secundaria o de bachillerato. Posee un foco luminoso que atraviesa la preparación que se quiere estudiar, siendo esa luz la que recogen objetivo y ocular al formar la imagen.
El funcionamiento de este microscopio es sencillo. La lente o las lentes del condensador enfocan la luz que emite la lámpara sobre la muestra, siendo el diafragma, que puede abrirse o cerrarse a voluntad, el encargado de controlar la intensidad luminosa.
En este microscopio, el aumento lateral de una imagen depende de las distancias focales del objetivo y del ocular, que son dos dispositivos formados por varias lentes.
El esquema muestra cómo se forma la imagen en un microscopio. El objeto a estudiar se sitúa un poco más allá del foco del objetivo, siendo la distancia objeto, s1, aproximadamente igual a la distancia focal, f1. La imagen que forma el objetivo es, por tanto, real e invertida y mucho más grande que el objeto.
La primera lente forma una imagen invertida, mayor y real como corresponde a una situación con el objeto un poco más lejos del foco. La segunda lente ve esta imagen como si fuera una lupa. Los aumentos producidos por las dos lentes se multiplica.
El aumento lateral de un objetivo oscila en torno a 50. Esta imagen sirve de objeto para el ocular, que actúa como una lupa y proporciona una imagen virtual aumentada a una distancia confortable para la visión.
El aumento lateral total del microscopio es el producto de estos dos aumentos. Oscila entre 50 y 2.000, aunque los aumentos mayores precisan un tratamiento muy cuidadoso de las preparaciones para evitar las distorsiones y las aberraciones ópticas que perjudican a la imagen. De ahí que un buen microscopio sea caro, siendo posible encontrar otros, de juguete, por muy poco dinero.
TELESCOPIOS.
Un telescopio es básicamente un instrumento óptico que recoge cierta cantidad de luz y la concentra en un punto. La cantidad de luz colectada por el instrumento depende fundamentalmente de la apertura del mismo (el diámetro del objetivo). Para visualizar las imágenes se utilizan los oculares, los cuales se disponen en el punto donde la luz es concentrada por el objetivo, el plano focal. Son los oculares los que proporcionan los aumentos al telescopio: al intercambiar oculares se obtienen diferentes aumentos con el mismo instrumento.
La idea principal en un telescopio astronómico es la captación de la mayor cantidad de luz posible, necesaria para poder observar objetos de bajo brillo, así como para obtener imágenes nítidas y definidas, necesarias por ejemplo para observar detalles finos en planetas y separar estrellas dobles cerradas.
En la foto se muestran las principales partes de un típico telescopio reflector newtoniano con montura ecuatorial alemana.
Existen dos grandes divisiones entre los telescopios, según el tipo de objetivo que utilizan: los reflectores y los refractores. Los reflectores se constituyen de un espejo principal cóncavo (espejo primario u objetivo) que le permite concentrar la luz en un punto.
Los telescopios refractores poseen como objetivo una lente (o serie de lentes, la cantidad varía según el diseño y calidad) que de forma análoga al funcionamiento de una lupa, concentran la luz en el plano focal. En astronomía se utilizan ambos tipos de telescopios, cada uno con sus propias ventajas.
En el gráfico superior se puede ver el funcionamiento simplificado de un típico telescopio refractor de diseño kepleriano. Este es un sistema muy simple donde los rayos convergen en el plano focal y es ahí donde se dispone el correspondiente ocular para ampliar la imagen. Los rayos de los extremos del objetivo son los que sufren la mayor refracción, mientras que en el eje óptico (o eje de simetría), la luz no es desviada.
En la figura superior se muestra la marcha de los rayos en un telescopio reflector simple.
Una de las ventajas de los telescopios refractores sobre los reflectores es que carecen de obstrucción central (debida al espejo secundario, el cual hace sombra al primario) Esto hace que las imagenes sean mas nítidas, y eso se vuelva especialmente adecuado para la observación planetaria y lunar, donde los detalles mas finos son los mas apreciados.
En este enlace puedes ver como construir un telescopio en casa.