Portare luce al microscopio a campo oscuro

Hai mai sentito parlare di un microscopio a campo oscuro? Mentre un tale nome può sembrare un gadget di fantascienza utilizzato per misurare i buchi neri, in realtà è solo uno strumento utile utilizzato per visualizzare alcuni tipi di campioni traslucidi. L’utente medio del microscopio potrebbe non conoscere il concetto di microscopia a campo oscuro, tuttavia può gettare nuova luce sul vecchio modo di vedere i campioni.

Molte persone sopravvissute a una lezione di biologia sanno cos’è un microscopio a campo chiaro. Questo tipo di oscilloscopio utilizza un’illuminazione a campo chiaro, il che significa che inonda il campione di luce bianca dal condensatore senza alcuna interferenza. Quindi il campione si presenta come un’immagine scura su uno sfondo chiaro (o campo bianco se lo si desidera).

Questo tipo di unità funziona meglio con campioni con pigmenti colorati naturali. I campioni devono essere abbastanza spessi da assorbire la luce in arrivo; quindi la colorazione è solitamente abbinata a questo tipo di microscopio.

E se il campione fosse di colore chiaro o traslucido, come il plancton a destra? Certamente non si distinguerà per un forte sfondo bianco. Inoltre, alcuni esemplari sono troppo sottili. Non possono assorbire alcuna luce che li attraversa, quindi appaiono invisibili all’utente. È qui che entra in gioco il concetto di illuminazione del campo oscuro!

Invece di usare la luce diretta dal condensatore, si usa un disco opaco per bloccare la luce in pochi raggi sparsi. Ora lo sfondo è scuro e il campione riflette solo la luce dei raggi. Ciò si traduce in un campione di colore chiaro su uno sfondo scuro (campo scuro), perfetto per la visualizzazione di dettagli chiari o traslucidi.

Su larga scala, la stessa cosa accade ogni giorno quando guardi il cielo. Le stelle scompaiono quando sono spente? Ovviamente no! Sono ancora lì, il loro splendore è cancellato dal sole di mezzogiorno.

Se hai ancora difficoltà a visualizzare questo concetto, pensa a una stanza polverosa con la luce accesa e la porta aperta. Potresti sentire la polvere che influenza il tuo respiro, ma probabilmente non la vedrai volare nell’aria.

Ora spegni la luce e chiudi la porta a un solo nastro, lasciando la luce accesa nella stanza adiacente. Se guardi quel frammento di luce che entra dalla porta, vedrai ogni sorta di polvere sospesa in essa. Stai usando un principio simile quando usi l’illuminazione del campo scuro!

Quando utilizzare un microscopio a campo scuro

I microscopi a campo scuro vengono utilizzati in diversi modi per visualizzare una varietà di campioni difficili da vedere in un’unità di campo chiaro. I batteri vivi, ad esempio, sono visti al meglio con questo tipo di microscopio, poiché questi organismi sono molto trasparenti quando non sono macchiati.

Esistono molti altri modi per utilizzare l’illuminazione del campo scuro, spesso quando il campione è chiaro o traslucido. Qualche esempio:

  • Esemplari trasparenti viventi o leggermente macchiati
  • Organismi monocellulari
  • Campioni di sangue vivo
  • Campioni di ambiente acquatico (dall'acqua di mare all'acqua di stagno)
  • Batteri viventi
  • Campioni di fieno o suolo
  • Campioni di polline
  • Alcune molecole come i cristalli di caffeina (a destra)

La microscopia a campo oscuro rende visibili molti campioni invisibili. Il più delle volte gli esemplari invisibili all’illuminazione del campo luminoso vivono, quindi puoi vedere quanto sia importante metterli in mostra!

Vantaggi e svantaggi

Nessun sistema è perfetto e la microscopia in campo scuro può o meno appellarsi a te in base alle tue esigenze.

Alcuni vantaggi dell’utilizzo di un microscopio a campo scuro sono:

  • Estremamente semplice da usare
  • Economico da installare (le istruzioni su come realizzare il proprio microscopio a campo scuro sono riportate di seguito)
  • Molto efficace nel mostrare i dettagli di campioni vivi e non macchiati

Alcuni degli svantaggi sono:

  • Colori limitati (alcuni colori appariranno, ma sono meno precisi e la maggior parte delle immagini sarà solo in bianco e nero)
  • Le immagini possono essere difficili da interpretare a chi non ha familiarità con la microscopia a campo oscuro
  • Sebbene i dettagli della superficie possano essere molto evidenti, i dettagli interni di un campione spesso non si distinguono tanto con una configurazione in campo scuro.

Di seguito sono riportati esempi contrastanti di illuminazione del campo scuro (a sinistra) rispetto al campo luminoso (a destra) della carta velina per lenti. Nota come entrambi creano uno stile di immagine diverso.

Ammettilo, ormai sei curioso di controllare il tuo campo oscuro! Puoi crearne uno con il minimo tempo e fatica. Continua a leggere …

Come realizzare un microscopio a campo scuro

Non è necessario acquistare un enorme set costoso per sperimentare l’illuminazione del campo oscuro.

Per creare un campo scuro, un cerchio opaco chiamato patchstop viene posizionato nel condensatore del microscopio. Il patchstop impedisce alla luce diretta di raggiungere l’obiettivo e l’unica luce che raggiunge l’obiettivo viene riflessa o rifratta dal campione. Abbastanza facile, vero?

Se vuoi realizzare un microscopio a campo oscuro, devi prima disporre di un normale microscopio ottico. Di seguito è riportato l’elenco completo degli “ingredienti”:

  • Microscopio
  • Perforazione
  • Carta da costruzione nera
  • Pellicola per trasparenze
  • Colla
  • Forbici
  • Penna

Ora usa i seguenti passaggi per rendere il tuo patchstop:

  • Installa il tuo microscopio e scegli l'obiettivo con la potenza più bassa.
  • Mettere l'oculare in un posto sicuro.
  • Aprire il diaframma il più largo possibile. Quindi chiudilo lentamente fino a quando non è solo invaso dal cerchio di luce visibile.
  • Ora chinati e dai un'occhiata al diaframma dal basso. Vedi quella apertura? È solo leggermente più piccolo del patchstop finito che creerai.
  • Colpisci alcuni cerchi nel cartoncino nero con il perforatore. Misura uno contro l'apertura del diaframma. Se è più grande del 10%, riduci a circa quella dimensione (10% più grande dell'apertura del diaframma). Se è più piccolo, ritaglia un cerchio più grande.
  • Taglia un quadrato di 5 cm di carta per trasparenti.
  • Incolla il cerchio nero sul film trasparente, a circa 2 cm dall'angolo del quadrato. In quei 2 cm di carta liberi, scrivi il corretto potere di ingrandimento del tuo obiettivo.
  • Contrassegna il patchstop con il potere di ingrandimento corretto.
  • Ripetere i passaggi precedenti per tutti i poteri oggettivi ad eccezione delle lenti ad immersione in olio.

Ora usa il tuo patchstop per trasformare un’unità di campo luminoso in un microscopio a campo scuro:

  • Seleziona il patchstop corretto per la potenza obiettiva da utilizzare.
  • Fai scivolare il patchstop tra il portafiltro e il condensatore. Se il microscopio non ha filtri, tenerlo manualmente sotto il condensatore.
  • Rimuovere l'oculare.
  • Apri il diaframma e sposta il patchstop fino a quando la luce è completamente bloccata. Usa del nastro per fissarlo se non c'è condensatore sul tuo microscopio.
  • Sostituire l'oculare ed esaminare il campione.