Por todo o mundo natural, pequenas interações, reações e eventos estão acontecendo bem debaixo dos nossos narizes. Mas como seres humanos, nem sempre somos capazes de vê-los a olho nu.

A planta na sua mesa do café está cheia de vida, transformando a luz solar em oxigénio.  Os seus lençóis, as roupas no armário e nas gavetas, e os tapetes no seu chão estão cheios de ácaros e insetos. O ar à sua volta está cheio de pólen e outros pequenos elementos que respiramos constantemente. Chega a ser assustador imaginar o que está a acontecer mesmo à nossa frente à medida em que nos mudamos para o nosso dia-a-dia. Mas tudo isto faz parte do ecossistema natural em que vivemos e prosperamos.

Ao longo dos anos, a comunidade científica tem sido fascinada pelo mundo natural que nos rodeia, e criou algumas ferramentas incríveis que nos permitem ver coisas que são, normalmente, invisíveis ao olho humano. Assim como os telescópios nos permitem ver galáxias distantes, os microscópios são o instrumento mais comum que usamos para ver os pequenos detalhes que nos rodeiam. 

Poderosos microscópios lançam uma nova luz sobre o mundo e tornam o invisível, visível.  Eles desempenham um papel importante na ciência e mostraram-nos os blocos de construção da vida.  Deram-nos uma compreensão mais profunda de como os pequenos organismos se reproduzem, bem   como   como evoluímos como espécie. Itens do passado descobertos, desfilados como fósseis, ou congelados, foram examinados através de microscópios que revelaram tanta informação sobre a história da vida no nosso planeta. 

 Por que precisamos de microscópios?

 Há muitas coisas que não podemos ver, mas isso não significa que não estejam lá. Sinais de rádio, Wi-Fi, Bluetooth e televisão estão presentes por todo o mundo, mas são impercetíveis.

Estamos habituados a compreender o mundo através de coisas que podemos ver, tocar, ouvir e cheirar, mas há uma riqueza de elementos que os nossos olhos, ouvidos e narizes não conseguem percecionar.

Imagine que os seus olhos são poderosos microscópios, e você poderia ver todos os germes e micróbios que vivem na sua pele, nas superfícies, ao redor de sua casa, ou nos assentos e   transportes públicos. Isto levaria a que estivesse, constantemente, distraído, impossibilitando-o de concentrar na sua vida numa escala mais significativa.

  Através de milhões de anos de evolução, os nossos olhos e cérebros são programados para se preocupar com as coisas mais importantes, como com objetos e ocorrências numa escala semelhante à de os nossos corpos. 

Os seres humanos não têm tempo ou capacidade cerebral para se preocupar com tudo o que está a acontecer à sua volta. Quanto mais pequenas forem as coisas que observamos, mais há para ver e mais informação há para processar. Se o ver microscopicamente o dia todo, teria de reagir muito mais lentamente ao mundo que o rodeia e esse tempo de reação extra mudaria a forma como vive a sua vida, uma forma que é difícil de entender.

O corpo humano está sintonizado com o negócio do dia-a-dia à escala humana e eficientemente projetado para ignorar tudo o resto, mas graças à ciência moderna, sabemos que existem muito mais a acontecer à nossa volta numa escala microscópica que pode nos ajudar a viver as nossas vidas de forma mais eficaz. 

 Os cientistas sabem desde o século XVII que as entranhas dos seres vivos são feitas de pequenas células e entender como funcionam ajuda-nos a combater doenças.  Mais recentemente, durante o século XX, os cientistas descobriram que os materiais são compostos por átomos e que os próprios são construídos a partir de partículas subatómicas menores. Compreender a estrutura atómica abriu caminho para todo o tipo de invenções incríveis, desde transístores eletrónicos à energia nuclear.

Como funcionam os microscópios

 Os microscópios são essencialmente tubos equipados com lentes. As lentes são pedaços curvos de vidro que dobram ou refratam os raios de luz que passam por elas. O microscópio mais simples de todos é uma lupa feita a partir de uma única lente convexo, que normalmente aumenta cerca de 5-10 vezes.  Os microscópios utilizados em lares, escolas e trabalhadores profissionais são conhecidos como microscópios compósitos e usam pelo menos duas lentes para produzir uma imagem alargada. Há uma lente acima do objeto, com o nome de lente objetiva, e outra lente perto do olho, conhecida por lente ocular.  Cada uma delas pode ser composta por uma série de lentes diferentes. A maioria dos microscópios compósitos pode ampliar 10, 20, 40 ou 100 vezes, embora os microscópios profissionais possam fazer zoom até 1000 ou mais vezes. Para uma ampliação maior do que esta, os cientistas geralmente usam microscópios eletrónicos.

Então, o que faz um microscópio? Pense numa mosca sentada na mesa à sua frente. O grande olho composto na frente da sua cabeça tem apenas alguns milímetros de diâmetro, mas consiste em cerca de 6000 pequenos segmentos, cada um de um pequeno olho e funcional em miniatura. Para ver o olho de uma mosca em detalhe, os nossos próprios olhos teriam de ser capazes de processar detalhes que são milímetros divididos em milhares ou milionésimos de medidor (mícrones).

Para estudar o olho de uma mosca em detalhe apenas com o olho humano, teria de ter entre 10 cm a 100 cm de diâmetro, como se estivesse num filme explodido. O microscópio usa lentes de vidro de precisão, elimina os raios de luz minutos separados vindos de algo de um objeto, como o olho de uma mosca, e espalha-os de forma a parecer vir de um objeto muito maior.

 Um microscópio composto usa duas ou mais lentes para produzir uma imagem alargada de um objeto, conhecido como espécime, colocado sobre uma lâmina (um pedaço de vidro) na base.

Quais são as diferenças entre os diferentes tipos de microscópios?

 Microscópios polorizados / Microscópios Polorizantes

A luz comum consiste em ondas que vibram em todas as direções. Se passarmos uma luz como esta através de um filtro em forma de grelha, para que as ondas possam vibrar apenas   numa direção(plana), o efeito que obtemos chama-se polarização, ou luz de avião polarizada. Se a luz polarizada for então passada através de um pedaço de vidro comum, dobra-se da forma habitual através do processo de refração. Podemos comparar a quantidade pela qual a luz se dobra em diferentes materiais usando um índice de refração de chamada de medida c.

 Quando a luz passa por outros materiais sólidos, tais como  gelo, carbonato de cálcio, quartzo, plásticos (como  celofane), plásticos sob tensão, e vários outros cristais, esta é dividida em duas  ondas separadas que se dobra por diferentes quantidades, obtendo um efeito chamado birrefringência (refração dupla).  Ao contrário do vidro, que tem um único índice de refração, estes materiais têm dois índices. Se recolhermos as duas ondas que saem de um cristal b irrefringente e as passarmos por outro filtro polarizador, chamado analisador, que é colocado num ângulo reto com o primeiro filtro polarizadores, recombinam-se, interferem uns com os outros, e produzem padrões coloridos que mudam à medida que o espécime é tomado.

 Os microscópios de polarização baseiam-se nesta ideia:  são muito semelhantes aos microscópios óticos normais, mas com filtros de polarização instalados acima e abaixo da   amostra. Podemos usá-los para estudar a birefringência e outras propriedades de materiais que podem nos ajudar a identificar minerais ou sub-construir a sua estrutura interna.  Os microscópios de polarização têm aplicações úteis:

● Geologia - Estudo dos componentes minerais de uma determinada rocha.

● Cristalografia - Identificação de cristais em tudo, desde a ciência forense à conservação da arte.

● Ciência dos materiais - Estudo do stress em certos componentes mecânicos utilizando fotoelasticidade.

● Medicina - Diagnosticar problemas médicos e identificar mutações celulares como tumores e crescimento. 

Microscópios de fluorescência / Microscópios de Fluorescência

Ao olharmos para um objeto sob um microscópio, não só tentamos ver o objeto numa escala maior, como também queremos melhorar o contraste da imagem, para que possamos identificar diferentes partes da especificação cime.

Para melhorar o contraste, podemos usar ferramentas químicas e físicas. Se já usou um simples microscópio na escola, pode ter usado manchas químicas como iode, que transforma hidratos de carbono em castanho-escuro ou preto, ou   azul de metileno (C16H18N3ClS), que mostra a forma das bactérias colorindo os ácidos no interior com um tom profundo de azul.

 Os microscópios de polarização alcançam um contraste colorido com a ajuda de ondas de luz polarizadas. E há outra técnica muito popular, que melhora o contraste na microscopia, que é baseada na fluorescência - o truque químico puxado por criaturas como vaga-lumes.

Sob um microscópio de fluorescência, a amostra é colorida com um corante fluorescente, e depois bombardeada com a luz de um certo comprimento de onda (geralmente a partir de uma lâmpada de mercúrio). O corante emite então luz de um comprimento de onda diferente pelo processo de fluorescência, que produz uma imagem de alto contraste que podemos observar através de lentes convencionais, utilizando filtros ou gravações especiais com uma câmara ou um sensor de imagem que detete a luz.

    Os microscópios de fluorescência são amplamente utilizados na comunidade científica porque oferecem maior contraste e sensibilidade do que os microscópios comuns, e ajudam-nos a identificar características únicas funcional nas nossas amostras microscópicas.

Microscópios eletrónicos / Microscópios de Eletrão

Até os melhores microscópios têm os seus limites: a maioria não consegue fazer zoom em mais de alguns milhares de vezes. Uma maneira de entender a luz é dizer que é composta por partículas energéticas chamadas fotões. Os fotões comportam-se como ondas, mas são sofás de sofnae c-steps do que o cabelo humano. Se quisermos olhar para objetos ainda mais pequenos do que fotões, temos de usar partículas com comprimentos de onda ainda mais curtos, chamados Eletrões. Os eletrões são pequenas partículas que se movem rapidamente dentro dos átomos. Os Microscópios  que funcionam  desta forma  são chamados microscópios eletrónicos.

A História dos Microscópios

A descoberta documentada e o uso de microscópios podem ser rastreados desde o século XVI. Alguns exemplos de avanços históricos no Microscópio são listados abaixo: 

·         O showmaker holandês Hans Janssen e o seu filho Zacharias desenvolvem o primeiro microscópio composto por volta de 1595;

·         Robert Hooke publica Micrographia, mostrando estudos incríveis de seres vivos vistos e desenhados usando um microscópio em 1665;

·         Em 1675, o empresário holandês Antonie van Leeuwenhoek desenvolveu alguns dos primeiros microscópios práticos usando lentes de vidro de alta qualidade e usou-os para fazer as primeiras observações de bactérias e protozoários;

·         1815 - O pioneiro da fotografia de cinema   William Henry Fox Talbot e (mais tarde) o físico David Brewster desenvolvem o microscópio polarizador;

·         1873 - O físico alemão Ernst Abbe observa que a natureza fundamental da luz estabelece limites ao que pode ser visto ("resolvido") com microscópios óticos convencionais - o discernimento teórico que leva aos microscópios dispositivos eletrônicos;

·         1911 - Carl Zeiss e Carl Reichert desenvolveram o microscópio de fluorescência;

·         1931 - O cientista alemão Max Knoll e o seu aluno Ernst Ruska desenvolveram a primeira lente magnética de eletrões.   Este tornou-se o componente central de um microscópio eletrónico;

·         O microscópio de contraste de fase d foi desenvolvido por Frits Xernike em 1932;

·         Em 1933, Ernst Ruska construiu o primeiro microscópio eletrónico de transmissão prático;

·         1935 - O primeiro microscópio eletrónico de digitalização foi desenhado e construído por Max Knoll.

·         1981: Gerd Binnig e Heinrich Rohrer inventam o microscópio varrido do   túnel, pelo qual foram  premiados com o Prémio  Nobel da   Física de  1986.

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