Mikroskop Cahaya (Artikel Lengkap)

Mikroskop cahaya atau mikroskop optik adalah mikroskop yang menggunakan cahaya tampak dan sistem lensa untuk memperbesar citra subjek berikuran kecil. Mikroskop cahaya adalah desain mikroskop tertua yakni sejak abad ke-17. Desain mikroskop ini sangat sederhana, walaupun banyak desain kompleks yang bertujuan untuk meningkatkan resolusi dan kontras sampel. Alternatif mikroskop optik yang tidak menggunakan cahaya tampak adalah mikroskop elektron.

Mikroskop cahaya

Citra dari mikroskop optik dapat ditangkap oleh kamera fotosensitif normal untuk menghasilkan mikrograf. Awalnya gambar diambil dengan menggunakan film, tetapi perkembangan CMOS dan CCD memungkinkan pengambilan gambar digital. Mikroskop digital saat ini ada yang terdapat kamera CCD untuk memeriksa sampel dan menunjukkannya langsung pada layar komputer tanpa perlu eyepieces.

1. Jenis-Jenis Mikroskop Cahaya

Ada dua tipe utama mikroskop cahaya yaitu mikroskop sederhana dan mikroskop majemuk. Mikroskop sederhana adalah mikroskop yang menggunakan lensa tunggal untuk pembesaran, seperti kaca pembesar. Sedangkan mikroskop majemuk menggunakan beberapa lensa untuk meningkatkan pembesaran suatu objek. Sebagian besar mikroskop penelitian modern adalah mikroskop majemuk. Sedangkan mikroskop digital komersial yang lebih murah adalah mikroskop lensa tunggal yang sederhana. Mikroskop majemuk dapat dibagi lagi menjadi berbagai mikroskop lain yang memiliki perbedaan konfigurasi optik, biaya, dan fungsinya.

1.1 Mikroskop Cahaya Sederhana

Mikroskop sederhana menggunakan sebuah lensa untuk memperbesar objek melalui pembesaran sudut saja, memberikan citra yang tegak diperbesar. Penggunaan lensa cembung tunggal ditemukan juga di perangkan pembesaran sederhana lain seperti kaca pembesar, dan eyepieces untuk teleskop dan mikroskop.

1.2 Mikroskop Majemuk

Mikroskop majemuk menggunakan lensa objektif (dekat dengan objek) untuk mengumpulkan cahaya dan memfokuskan citra objek. Citra tersebut kemudian diperbesar oleh lensa kedua yang disebut lensa okuler (lensa dekat dengan mata) yang memberi citra objek terbalik dan diperbesar. Kombinasi lensa objektif dan okuler memungkinkan untuk menghasilkan pembesaran yang jauh lebih tinggi. Mikroskop umumnya menggunakan lensa obyektif yang dapat ditukar, memungkinkan pengguna untuk menyesuaikan pembesaran dengan cepat.

1.3 Jenis Mikroskop Lainnya

Terdapat banyak varian mikroskop terutama pada perbedaan desain fisik yang memungkinkan spesialisasi untuk tujuan tertentu, yaitu:

  1. Mikroskop stereo, adalah mikroskop bertenaga rendah yang memberikan citra stereoskopik dari sampel, biasanya digunakan untuk diseksi.
  2. Mikroskop perbandingan, adalah mikroskop yang memiliki dua jalur cahaya terpisah yang memungkinkan perbandingan secara langsung dua sampel melalui satu gambar di masing-masing mata.
  3. Mikroskop terbalik, adalah mikroskop yang berfungsi untuk mempelajari sampel dari bawah. Berguna untuk meneliti kultur sel dalam bentuk cair atau untuk metalografi.
  4. Mikroskop inspeksi konektor serat optik, adalah mikroskop yang dirancang untuk memeriksa ujung konektor.

1.4 Mikroskop Digital

Mikroskop digital adalah mikroskop yang dilengkapi dengan kamera digital yang memungkinkan pengamatan sampel melalui komputer. Mikroskop juga dapat dikendalikan oleh komputer dengan otomatisasi. Mikroskop digital memungkinkan analisis yang lebih akurat termasuk kemampuan mengukur jarak dan luas objek.

Mikroskop digital bertenaga rendah juga dijual secara komersial. Pada dasarnya mikroskop tersebut adalah sebuah webcam dengan lensa makro berkemampuan tinggi dan terpasang langsung ke USB komputer. Perbesarannya hingga sekitar 200 kali dengan biaya yang rendah.

Mikroskop digital dengan tingkat cahaya yang sangat rendah digunakan untuk menghindari kerusakan pada sampel biologis yang sensitif terhadap foton atau peka terhadap cahaya. Foton cahaya diganti dengan foto inframerah.

2. Sejarah Mikroskop Cahaya

Mikroskop paling awal adalah kaca pembesar lensa tunggal dengan perbesaran terbatas yang ditemukan bersamaan dengan lensa kacamata pada abad ke-13. Mikroskop majemuk pertama kali muncul di Eropa sekitar tahun 1620, termasuk yang dipamerkan oleh Cornelis Drebbel di London (sekitar 1621) dan di Roma (pada 1624).

Penemu mikroskop majemuk yang sebenarnya tidak diketahui meskipun banyak klaim telah dibuat. Termasuk klaim 35 tahun setelah kemunculannya oleh Johannes Zachariassen. Ia menyatakan bahwa ayahnya Zacharias Janssen menemukan mikroskop majemuk dan/atau teleskop pada tahun 1590. Pada tahun tersebut Zacharias diperkirakan masih kecil. Sehingga terdapat spekulasi bahwa jika klaim Johannes benar, maka mikroskop majemuk seharusnya ditemukan oleh kakeknya yaitu Hans Martens. Klaim lain juga diajukan oleh pesaing Janssen yakni Hans Lippershey yang juga menemukan mikroskop majemuk. Hans bahkan pernah mengajukan permohonan paten teleskop pertama pada 1608. Sejarawan lainnya menunjuk ke inovator Belanda Cornelis Drebbel dengan mikroskop majemuk tahun 1621.

Galileo Galilei juga kadang-kadang disebut sebagai penemu mikroskop majemuk. Pada tahun 1610, ia menemukan bahwa ia dapat memfokuskan teleskopnya secara dekat untuk melihat benda-benda kecil seperti lalat. Satu-satunya kelemahan adalah teleskop dengan panjang 2 kaki harus diperpanjang hingga 6 kaki untuk melihat objek yang dekat. Setelah melihat mikroskop majemuk yang dibuat oleh Drebbel yang dipamerkan di Roma pada 1624, Galileo membuat versinya sendirinya yang telah ditingkatkan. Pada tahun 1625, Giovanni Faber menciptakan nama microscope untuk menyebut mikroskop majemuk Galileo yang kemudian dikirim ke Accademia dei Lincei pada tahun 1624. Faber menciptakan istilah itu dari kata bahasa Yunani μικρόν (micron)yang berarti “kecil” dan σκοπεῖν (skopein) yang berarti “untuk melihat”, mirip dengan analogi etimologi kata teleskop yang diciptakan oleh Linceans. Sebelumnya, Galileo menyebutnya “occhiolino” atau “mata kecil”.

2.1 Penggunaan Mikroskop Cahaya di Bidang Biologi

Antonie van Leeuwenhoek (1632-1724) berhasil menarik perhatian para ahli biologi pada mikroskop. Mikroskop buatan Van Leeuwenhoek adalah mikroskop sederhana dengan satu lensa yang sangat kecil namun kuat. Cukup aneh saat digunakan, tetapi memungkinkan untuk melihat citra objek kecil secara rinci. Butuh waktu sekitar 150 tahun pengembangan sebelum mikroskop majemuk mampu memberikan kualitas citra yang sama seperti mikroskop sederhana van Leeuwenhoek. Pada tahun 1850-an, John Leonard Riddell, seorang profesor kimia di Universitas Tulane menemukan mikroskop binokuler praktis pertama sambil melakukan penelitian mikroskopis Amerika pertama tentang kolera.

2.2 Perkembangan Teknik Pencahayaan Mikroskop Cahaya

Pada Agustus 1893, August Köhler mengembangkan pencahayaan Köhler. Metode pencahayaan sampel ini menimbulkan pencahayaan yang sangat merata dan mengatasi banyak keterbatasan teknik lama iluminasi sampel. Sebelumnya, citra sumber cahaya seperti filamen bohlam selalu terlihat dalam citra sampel.

Hadiah Nobel fisika diberikan kepada fisikawan Belanda, Frits Zernike pada tahun 1953 untuk pengembangan iluminasi fase kontras yang memungkinkan pencitraan sampel transparan. Dengan menggunakan interferensi cahaya, sampel yang sangat transparan seperti sel mamalia hidup, dapat dicitrakan tanpa harus menggunakan teknik pewarnaan.

2.4 Mikroskopi Fluoresensi

Mikroskop biologi modern sangat bergantung pada pengembangan fluoresensi untuk struktur tertentu dalam sel. Berbeda dengan mikroskop cahaya normal, pada mikroskop fluoresensi sampel diterangi melalui lensa objektif dengan cahaya gelombang sempit. Cahaya ini berinteraksi dengan fluorophores dalam sampel yang kemudian memancarkan cahaya dengan gelombang lebih panjang. Cahaya yang dipancarkan inilah yang membentuk citra. Sejak pertengahan abad ke-20, fluoresensi kimia telah digunakan untuk melabeli struktur tertentu di dalam sel.

3. Bagian-Bagian Mikroskop Cahaya

Bagian-bagian mikroskop cahaya

Selengkapnya: 15 Bagian-Bagian Mikroskop Cahaya (Beserta Fungsi dan Gambar)

Semua mikroskop optik modern yang dirancang untuk melihat sampel dengan cahaya yang ditransmisikan memiliki komponen dasar yang sama dengan mikroskop cahaya. Berikut adalah bagian-bagian yang umumnya terdapat pada mikroskop cahaya (nomor di bawah sesuai dengan gambar di kanan):

  • Lensa okuler (1)
  • Revolver, untuk mengganti lensa objektif (2)
  • Lensa objektif (3)
  • Sekrup penyesuai meja preparat
    • Penyesuaian kasar (4)
    • Penyesuaian halus (5)
  • Pemegang preparat/spesimen (6)
  • Sumber cahaya (cahaya atau cermin) (7)
  • Diafragma dan kondensor (8)
  • Meja preparat (9)

3.1 Lensa Okuler

Lensa mata atau lensa okuler adalah tabung silinder yang berisi dua atau lebih lensa. Fungsi lensa okuler adalah untuk memfokuskan citra ke mata. Lensa okuler dimasukkan ke ujung atas tabung mikroskop dan dapat ditukar. Terdapat banyak varian lensa okuler dengan tingkat perbesaran yang berbeda seperti 5x, 10x (paling umum), 15x, dan 20x. Dalam beberapa mikroskop kinerja tinggi, konfigurasi optik lensa objektif dan lensa mata dicocokan untuk memberikan kinerja optik terbaik.

3.2 Revolver

Revolver adalah bagian yang memegang beberapa lensa objektif. Fungsi revolver adalah untuk memudahkan pengguna beralih dari satu lensa objektif ke lensa objektif lainnya.

3.3 Lensa Objektif

Di ujung bawah mikroskop optik, ada satu atau lebih lensa objektif yang mengumpulkan cahaya dari sampel. Biasanya terdapat tiga lensa objektif yang terpasang pada revolver dan dapat diputar untuk memilih lensa objektif yang diperlukan. Pengaturan ini dirancang agar sampel tetap fokus meskipun pengguna mengubah dari satu lensa ke lensa lain. Panjang fokus lensa berkisar 40 hingga 2 mm. Lensa objektif dengan perbesaran yang tinggi biasanya memiliki bukaan lensa yang tinggi dan kedalaman bidang yang lebih pendek pada citra yang dihasilkan. Beberapa lensa obyektif berkinerja tinggi mungkin memerlukan lensa okuler yang sesuai untuk memberikan kinerja optik terbaik.

3.4 Kenop Fokus

Kenop-kenop penyetel memindahkan meja preparat ke atas dan ke bawah dengan pengaturan kasar atau halus. Kontrol yang sama memungkinkan mikroskop untuk menyesuaikan dengan spesimen dengan ketebalan yang berbeda. Dalam desain mikroskop sebelumnya, roda penyesuaian fokus memindahkan tabung mikroskop ke atas atau ke bawah sedangkan meja preparat tetap.

3.5 Frame

Seluruh bagian mikroskop melekat pada lengan yang kaku, yang kemudian melekat pada kaki berbentuk U yang kuat untuk memberikan kekakuan. Sudut lengan dapat disesuaikan untuk memungkinkan penyesuaian sudut pandang.

Frame menyediakan titik pemasangan untuk berbagai kontrol mikroskop. Biasanya akan mencakup kontrol pemfokusan dengan roda besar untuk menyesuaikan fokus secara kasar dan roda kecil untuk mengontrol fokus secara halus. Fitur lain dapat berupa kontrol lampu dan kontrol untuk menyesuaikan kondensor.

3.6 Meja Preparat

Meja preparat adalah meja untuk menempatkan objek/spesimen yang akan diamati. Di tengah meja ada lubang untuk jalur cahaya masuk dan menerangi preparat. Meja preparat biasanya memiliki lengan untuk menjepit preparat.

Pada perbesaran lebih tinggi dari 100x, menggerakkan meja dengan tangan tidak praktis. Mikroskop yang lebih canggih memiliki tombol kontrol untuk memposisikan ulang preparat. Meja dapat digerakan ke atas dan ke bawah untuk fokus, serta pergerakan horizontal dan vertikal untuk membantu melihat seluruh bagian preparat.

3.7 Sumber Cahaya

Banyak sumber cahaya yang bisa digunakan. Pada dasarnya, cahaya matahari diarahkan dengan cermin. Kebanyakan mikroskop sudah memiliki sumber cahaya sendiri yang dapat disesuaikan dan dikendalikan, umumnya menggunakan LED, laser, atau lampu halogen. Pencahayaan Köhler sering digunakan untuk mikroskop yang lebih mahal.

3.8 Kondensor

Kondensor adalah lensa yang dirancang untuk memfokuskan cahaya dari sumber cahaya ke sampel. Kondensor juga dapat berisi diafragma atau filter untuk mengatur intensitas cahaya.

4. Perbesaran Mikroskop Cahaya

Kekuatan dari pembesaran mikroskop cahaya majemuk adalah berasal dari lensa okuler dan lensa objektif. Jika pembesaran masing-masing lensa okuler dan obyektif adalah 10x dan 100x, maka total pembesaran mikroskop cahaya adalah 10x100=1000x.

5. Fungsi Mikroskop Cahaya

Fungsi paling utama dari mikroskop cahaya adalah untuk mengamati objek berukuran kecil dan tidak dapat diamati dengan mata. Meskipun ada beberapa fungsi lain seperti mengamati kedalaman bidang.

6. Mikrografi Mikroskop Cahaya

Saat menggunakan kamera untuk menangkap mikrograf, perbesaran gambar yang efektif harus mempertimbangkan ukuran gambar, terlepas dari apakah akan dicetak dari film negatif atau ditampilkan secara digital di layar komputer.

Dalam kamera film, perhitungannya sederhana. Pembesaran akhir adalah hasil dari pembesaran lensa obyektif, pembesaran optik kamera, dan pembesaran film cetak. Sedangkan pada kamera digital, ukuran piksel dalam CMOS atau detektor CCD dan ukuran piksel pada layar harus diketahui. Faktor pembesaran dari detektor ke piksel di layar kemudian dapat dihitung. Seperti halnya kamera film, pembesaran akhir adalah hasil dari pembesaran lensa objektif, pembesaran optik kamera, dan faktor pembesaran.

7. Teknik Menggunakan Mikroskop Cahaya

Berikut adalah penjelasan cara menggunakan mikroskop cahaya majemuk dan Pustekkom Depdiknas beserta gambar ilustrasi:

1. Pindahkan mikroskop dari lemari penyimpanan ke atas meja. Cara membawanya yaitu tangan kiri memegang kaki mikroskop dan tangan kanan memegang lengan mikroskop. Letakkan sedemikian rupa sehingga mikroskop persis menghadap pemakai.

Cara menggunakan mikroskop cahaya

2. Putar revolver sehingga lensa obyektif dengan perbesaran lemah berada satu poros dengan lensa okuler. Putar sampai ada bunyi “klik” pada revolver.

Cara menggunakan mikroskop cahaya

3. Atur cermin dan diafragma hingga cahaya masuk ke lensa okuler dan tampak lingkaran terang jika diamati.

Cara menggunakan mikroskop cahaya

4. Tempatkan preparat pada meja preparat. Atur supaya objek yang diamati pada preparat berada tepat pada lubang pada meja. Kemudian jepit preparat dengan penjepit preparat.

Cara menggunakan mikroskop cahaya

5. Aturlah fokus hingga obyek preparat tampak jelas dengan memutar pemutar kasar sambil diamati dengan lensa okuler. Gunakan pemutar halus agar fokus yang didapat lebih akurat.

Cara menggunakan mikroskop cahaya

6. Ketika bayangan obyek sudah didapat. Jika ingin memperbesar, ganti lensa obyektif ke perbesaran yang lebih tinggi dengan memutar revolver hingga muncul bunyi “klik”.

Cara menggunakan mikroskop cahaya

8. Manfaat Mikroskop Cahaya

Mikroskop optik digunakan secara luas dalam mikroelektronika, nanofisika, bioteknologi, penelitian farmasi, mineralogi, dan mikrobiologi. Mikroskop optik juga digunakan untuk diagnosa medis.

Dalam industri, mikroskop binokuler sering digunakan. Selain untuk kebutuhan citra dengan kedalaman bidang yang sebenarnya, penggunaan lensa okuler ganda juga dapat mengurangi ketegangan mata akibat penggunaan jangka panjang. Mikroskop jarak jauh juga bermanfaat untuk mengamati subjek yang membahayakan pengguna. Mikroskop tersebut berfungsi menyerupai teleskop dengan kemampuan fokus jarak dekat.

No comments:

Post a Comment