Pendidikan IPA: 2018

Mikroskop ditemukan pada tahun 1590 dan disempurnakan lebih lanjut selama tahun 1600-an. Dinding sel pertama kali dilihat oleh Robert Hooke pada 1665. Ia melihatnya melalui mikroskop di sel-sel mati pada kulit pohon oak. Mikroskop yang pertama kali digunakan oleh para ilmuwan Renaisans, serta mikroskop yang mungkin Anda gunakan di laboratorium, semuanya merupakan mikroskop cahaya. Dalam mikroskop cahaya, cahaya tampak dilewatkan melalui sampel dan kemudian melalui lensa kaca. Lensa membiaskan (membengkokkan) cahaya sedemikian rupa sehingga gambar sampel diperbesar karena diproyeksikan ke mata atau ke dalam kamera.

Ada 3 parameter penting dalam mikroskop, yaitu perbesaran, resolusi dan kontras. Berikut adalah pembahasannya.

1. Perbesaran

Perbesaran adalah rasio ukuran gambar objek terhadap ukuran aslinya. Mikroskop cahaya dapat memperbesar dengan efektif hingga sekitar 1.000 kali ukuran sebenarnya dari sampel; pada perbesaran yang lebih besar, gambar tambahan yang detail tidak dapat dilihat dengan jelas.

2. Resolusi

Resolusi adalah ukuran kejelasan gambar yaitu jarak minimum dua titik dapat dipisahkan dan masih dapat dibedakan sebagai titik terpisah. Sebagai contoh, apa yang tampak pada mata telanjang sebagai satu bintang di langit dapat dipecahkan sebagai bintang kembar dengan teleskop, yang memiliki kemampuan memecahkan lebih tinggi daripada mata. Demikian pula, menggunakan teknik standar, mikroskop cahaya tidak dapat menampakkan gambar yang detail yang lebih halus dari sekitar 0,2 mikrometer (μm), atau 200 nanometer (nm), terlepas dari pembesaran.

3. Kontras

Kontras adalah perbedaan kecerahan antara area terang dan gelap dari suatu gambar. Metode untuk meningkatkan kontras termasuk pewarnaan atau pelabelan komponen sel agar menonjol secara visual.

Keterbatasan resolusi menghalangi ahli biologi sel menggunakan mikroskop cahaya standar ketika mempelajari organel-organel, struktur membran tertutup dalam sel eukariotik. Untuk melihat struktur ini secara rinci diperlukan pengembangan instrumen baru. Akhirnya, . pada 1950-an, mikroskop elektron diperkenalkan ke biologi. Mikroskop elektron memfokuskan sinar elektron melalui spesimen atau ke permukaannya. Resolusi berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya atau elektron yang digunakan mikroskop untuk pencitraan, dan berkas elektron memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek daripada cahaya tampak. Mikroskop elektron modern secara teoritis dapat mencapai resolusi sekitar 0,002 nm, meskipun dalam prakteknya biasanya tidak dapat menampakkan struktur yang lebih kecil dari sekitar 2 nm. Namun, ini adalah peningkatan 100 kali lipat dibandingkan mikroskop cahaya standar.

Mikroskop elektron scanning sangat berguna untuk studi khusus tentang topografi spesimen. Sinar elektron memindai permukaan sampel, biasanya dilapisi dengan lapisan tipis emas. Sinar merangsang elektron di permukaan, dan elektron sekunder ini dideteksi oleh perangkat yang menerjemahkan pola elektron menjadi sinyal elektronik yang dikirim ke layar video. Hasilnya adalah gambar permukaan spesimen yang muncul adalah gambar tiga dimensi.

Mikroskop elektron transmisi digunakan untuk mempelajari struktur internal sel. Pada mikroskop elektron transmisi, berkas elektron melalui bagian spesimen yang sangat tipis, seperti mikroskop cahaya yang mengarahkan cahaya melalui sampel pada kaca mikroskop. Pada mikroskop elektron transmisi, spesimen telah diwarnai dengan atom-atom logam berat, yang melekat pada struktur seluler tertentu, sehingga meningkatkan kerapatan elektron dari beberapa bagian sel lebih dari yang lain. Elektron yang melewati spesimen tersebar lebih banyak di daerah yang lebih padat, sehingga lebih sedikit ditransmisikan. Gambar menampilkan pola elektron yang ditransmisikan. Selain menggunakan lensa kaca, baik mikroskop elektron scanning dan mikroskop elektron transmisi menggunakan elektromagnet sebagai lensa untuk membengkokkan jalur elektron, akhirnya memfokuskan gambar ke monitor untuk dilihat.

Mikroskop elektron telah mengungkapkan banyak struktur subselular yang mustahil untuk diselesaikan dengan mikroskop cahaya. Tetapi mikroskop cahaya memiliki banyak keuntungan, terutama dalam mempelajari sel-sel hidup. Kerugian dari mikroskop elektron adalah bahwa metode yang digunakan untuk mempersiapkan spesimen membunuh sel. Persiapan spesimen untuk semua jenis mikroskopi dapat memperkenalkan artefak, fitur struktural yang terlihat dalam mikrograf tidak ada pada sel hidup.

Dalam beberapa dekade terakhir, mikroskop cahaya telah direvitalisasi oleh kemajuan teknis utama. Melabelkan molekul atau struktur seluler individu dengan penanda fluorescent telah memungkinkan untuk melihat struktur tersebut dengan detail yang meningkat. Selain itu, baik mikroskopi confocal dan dekonvolusi telah menghasilkan gambar yang lebih tajam dari jaringan dan sel tiga dimensi. Akhirnya, sekelompok teknik dan pelabelan molekul baru yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir telah memungkinkan para peneliti untuk "memecahkan" penghalang resolusi dan membedakan struktur subselular sekecil 10-20 nm.

Mikroskop adalah alat yang paling penting dari sitologi, studi tentang struktur sel untuk memahami fungsi masing-masing struktur, yang bagaimanapun, membutuhkan integrasi sitologi dan biokimia, studi tentang proses kimia (metabolisme) sel. Mikroskop merupakan alat bantu untuk mengamati objek yang berukuran sangat kecil. Hal ini sangat membantu memecahkan berbagai permasalahan yang berkaitan dengan organisme yang berukuran kecil.

Berdasarkan pada kenampakan obyek yang diamati ada dua jenis mikroskop, yaitu :

1. Mikroskop dua dimensi (mikroskop cahaya)

2. Mikroskop tiga dimensi (mikroskop stereo)

Berdasarkan sumber cahayanya, mikroskop dibedakan menjadi 2, yaitu :

1. Mikroskop cahaya

2. Mikroskop elektron.

Bagian – bagian mikroskop dan fungsinya

Pada dasarnya bagian-bagian mikroskop adalah sebagai berikut :

1. Lensa objektif

Lensa objektif berfungsi membentuk bayangan pertama suatu spesimen. Lensa ini menentukan struktur dan bagian renik yang akan terlihat pada bayangan akhir. Kemampuan kerja lensa obyektif dalam mengumpulkan cahaya ditentukan oleh numerical apperture (NA) yang tergantung pada kecembungan lensa. Numerical apperture (NA) merupakan ukuran daya pisah suatu lensa obyektif yang akan menentukan daya pisah spesimen, sehingga mampu menunjukkan struktur renik yang berdekatan sebagai dua benda yang terpisah. Bila sudut θ adalah setengah dari sudut yang dibentuk dari suatu titik pada obyek dengan cahaya yang dikumpulkan oleh lensa obyektif, dan n adalah indeks bias medium (biasanya udara atau minyak imersi) yang memisahkan spesimen dengan lensa obyektif, maka NA = n sin θ.

Lensa obyektif dikelompokkan menjadi tiga, yaitu :

Scanning lens (4x)
Low power lens (10x)
High power lens (berkisar dari 20 sampai 100x).

Beberapa mikroskop juga ada yang memiliki oil immersion lens. Lensa ini hanya dapat digunakan bila di atas kaca penutup telah diteteskan minyak imersi. Kemudian lensa obyektif diturunkan secara perlahan sampai ujung lensa menyentuhminyak imersi.

2. Lensa okuler

Lensa okuler merupakan lensa mikroskop yang terdapat di bagian ujung atas tabung okuler, berdekatan dengan mata pengamat. Lensa ini berfungsi untuk memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa obyektif. Perbesaran bayangan yang terbentuk berkisar antara 4 - 25 kali.

3. Lensa kondensor

Lensa kondensor adalah lensa yang berada di sebelah bawah meja benda, berfungsi untuk mendukung terciptanya pencahayaan pada obyek yang akan difokuskan. Pengaturan kondensor akan mempengaruhi resolusi dan kontras tampilan suatu spesimen, sehingga bila pengaturannya tepat akan diperoleh daya pisah (resolusi) maksimal. Jika daya pisah kurang maksimal, dua titik yang berdekatan akan tampak menjadi satu.

Perbesaran akan kurang bermanfaat jika daya pisah mikroskop kurang baik. Beberapa kondensor posisinya tidak bisa diubah tetapi ada yang bisa diubah atau difokuskan sehingga kualitas cahaya bisa diatur. Apabila posisi lensa kondensor dapat diubah maka posisi yang terbaik adalah sedekat mungkin dengan meja benda.

4. Diafragma

Diafragma terdapat di sebelah bawah kondensor yang berfungsi untuk mengontrol diameter cahaya yang masuk ke lensa kondensor. Bila diafragma pada posisi hampir tertutup maka cahaya akan sampai pada bagian tengah lensa kondensor akibatnya akan sangat kontras. Namun, bila diafragma terbuka lebar maka spesimen menjadi kurang kontras.

5. Pengatur kasar (Makrometer)

Pengatur kasar (makrometer) berfungsi untuk mendekatkan lensa objektif ke spesimen.

6. Pengatur halus (Mikrometer)

Pengatur halus (mikrometer) berfungsi untuk mendapat gambar dengan kualitas maksimal.

7. Meja benda

Meja benda adalah tempat untuk meletakkan spesimen yang akan diamati, biasanya dilengkapi dengan penjepit spesimen dan knop pengatur.

8. Tabung mikroskop ( Tubus)

Tabung mikroskop ( tubus) berfungsi untuk mengatur focus serta menghubungkan antara lensa objektif dan lensa okuler

9. Revolver

Revolver berfungsi untuk mengatur perbesaran dan pengecilan lensa objektif.

10. Reflektor

Reflektor dalam mikroskop terdiri dari 2 jenis cermin, yaitu cermin cekung dan cermin datar. Fungsi utama dari reflektor adalah untuk memantulkan cahaya dari cermin ke meja objek melalui lubang yang terdapat padameja objek kmudian diteruskan ke mata pengamat.

Cermin datar digunakan saat cahaya yang dibutuhkan dapat terpenuhi. Sedangkan jika cahaya tidak terpenuhi maka digunakan cermincekung untuk mengumpulkan cahaya.

11. Cermin