Ingrandimento totale =Ingrandimento obiettivo x Ingrandimento oculare

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1 Il mondo del molto piccolo si può osservare anche utilizzando un microscopio ottico. Esistono dei limiti?? Carl Zeiss ( ) Ingrandimento totale =Ingrandimento obiettivo x Ingrandimento oculare

2 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

3 Immagine astigmatica Artefatti:

4 Aberrazioni cromatiche Campo curvo

5 Distorsione a botte Distorsione sferica

6

7 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 ( )

8 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.

9 Appunto! Il famoso limite di Abbe: non potete distinguere due oggetti che stanno ad una distanza piu piccola di 2N. 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.

10 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 ( )

11 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 (linea lenti nera dell'obbiettivo diagonale) su e un deviata fotomoltiplicatore, da uno specchio che trasforma l'intensità luminosa rilevata in un dicroico 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.

12 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.

13 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)

14 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.

15 Fine primo tempo

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