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¿Qué es un Microscopio Polarizante?

Un microscopio polarizante es un microscopio óptico que observa selectivamente la luz polarizada.

Los microscopios ópticos utilizados en experimentos científicos observan toda la luz reflejada por un material a través de un ocular. La luz es una onda en la que los campos eléctrico y magnético oscilan en una dirección perpendicular a la dirección de desplazamiento. La luz con una dirección regular de oscilación del campo eléctrico se denomina luz polarizada. Los microscopios polarizantes observan la luz polarizada que oscila en una dirección específica reflejada en un material.

La luz polarizada linealmente se proyecta sobre la sustancia y los cambios en el estado de polarización pueden observarse como color o luz/oscuridad. Cuando se selecciona la luz polarizada y se observa al microscopio, es posible identificar el estado y los componentes de una sustancia.

Usos de los Microscopios Polarizantes

Los microscopios polarizantes se utilizaban originalmente para determinar el estado y la composición de los minerales, pero ahora también se utilizan en el desarrollo de polímeros y en biotecnología. Los cambios en el estado de polarización reflejan la orientación molecular y la estructura cristalina, por lo que se puede evaluar la estructura interna de los polímeros. Además, en combinación con equipos de control de la temperatura, se puede observar el comportamiento de las transiciones de fase.

Uno de los principales descubrimientos de los microscopios polarizantes son los cristales líquidos. Los cristales líquidos, que son líquidos pero tienen una disposición molecular similar a la de los sólidos, se identificaron por primera vez mediante microscopios polarizantes, lo que llevó al desarrollo de los actuales televisores de cristal líquido y otros productos.

Además, muchas sustancias biológicas y otros materiales tienen un estado y una estructura molecular equivalentes a los de los cristales líquidos, por lo que se espera que los microscopios polarizantes sigan desempeñando un papel activo en los campos médico y farmacéutico.

Principios de los Microscopios Polarizantes

Los microscopios polarizantes utilizan filtros para seleccionar la polarización de la luz, lo que produce imágenes de microscopía óptica que reflejan las propiedades ópticas de la muestra.

1. Estructura de un Microscopio Polarizante

Un microscopio óptico ordinario consta de una fuente de luz, una platina de muestra y una lente objetivo. La luz emitida por la fuente luminosa incide sobre el material, que penetra en la lente del objetivo y puede observarse a través del ocular. El principio de un microscopio polarizante es básicamente el mismo que el de un microscopio óptico, salvo que se coloca un polarizador (polarizador) entre la fuente de luz y la muestra, y dos placas polarizadoras llamadas analizador (analizador) entre la lente objetivo y el ocular.

La luz emitida por la fuente luminosa es luz natural, igual que la luz fluorescente, que incluye todas las direcciones. Al transmitir esta luz a través del polarizador, se convierte en luz polarizada y se proyecta sobre la sustancia que se desea observar. La luz polarizada, cuya dirección cambia al atravesar la sustancia, pasa a través de un analizador en disposición de cruz-nicol perpendicular al polarizador y puede observarse.

2. Imágenes de un Microscopio Polarizante

Cuando se observa una muestra sin índice de refracción anisotrópico con un microscopios polarizantes, el estado de polarización de la luz polarizada linealmente emitida desde el polarizador no cambia y no puede pasar a través del analizador, por lo que el campo de visión cuando se observa a través del ocular es oscuro.

Cuando se observa una muestra cuyo índice de refracción difiere según la dirección de polarización (birrefringencia), si la dirección de oscilación de la luz polarizada linealmente incidente coincide con el eje óptico de la muestra, el estado de polarización de la luz incidente no cambia y el campo de visión es oscuro, como en el caso anterior. Por otra parte, cuando la dirección de oscilación de la luz incidente es diferente del eje óptico de la muestra, la luz incidente se divide en dos componentes de polarización debido a la birrefringencia de la muestra, y el componente compuesto es diferente del estado de polarización anterior a la transmisión de la muestra. El cambio en el estado de polarización hace que la luz pase a través del analizador, dando lugar a un campo de visión brillante.

Las imágenes de microscopios polarizantes aparecen coloreadas debido a la diferencia de camino óptico entre los dos componentes de la luz debido a la birrefringencia de la muestra. En los microscopios polarizantes, la platina sobre la que se coloca el material puede girar 360° para cambiar el ángulo de la luz polarizada con respecto al eje óptico de la muestra.

Más Información sobre Microscopios Polarizantes

Aplicaciones de los Microscopios Polarizantes

Son una técnica que puede utilizarse en combinación con otros métodos ópticos de medición, ya que permite examinar los dominios cristalinos e incluso su orientación.

1. Mediciones de Fluorescencia
Los microscopios polarizantes pueden utilizarse en combinación con medidas de fluorescencia. Las mediciones de fluorescencia normales reúnen información de diferentes posiciones y orientaciones de los dominios cristalinos. Sin embargo, como las propiedades ópticas cambian dependiendo de la orientación de los dominios cristalinos, entran en juego los microscopios polarizantes, que pueden identificar la orientación del cristal. Los microscopios polarizantes pueden utilizarse para observar la emisión de información de polarización en una dirección específica inyectando un láser con una dirección específica de polarización en la luz incidente.

2. Mediciones Resueltas en el Tiempo
Los microscopios polarizantes también pueden utilizarse en combinación con la espectroscopia de tiempo resuelto. Mientras que la espectroscopia normal resuelta en el tiempo reúne información de diferentes posiciones y orientaciones de los dominios cristalinos, los microscopios polarizantes permiten realizar mediciones espectroscópicas resueltas en el tiempo de la absorción y la emisión determinando la orientación y la posición de los dominios cristalinos.