Education in Microscopy and Digital Imaging - Part 2

por **Admin** Dom maio 10, 2020 3:18 pm

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Due to the fact that a large number of microscope users rely upon direct observation of the specimen, it is critically important to understand the relationship between the microscope and the human eye.

Regardless of technical advancement, the human eye as a visual detector (in combination with the brain) is the most efficient image-processing system that has ever been encountered.

There are no man-made devices that can match the abilities of the human eye in regards to imaging speed and resolution. The principles of operation underlying modern cameras, however, are strongly related to the structure and operation of the eye (see the anatomical description in Figure 1).

Together with the muscle-adjusted lens, the curved surface of the cornea projects an optical image onto the retina (the detector). The level of incident brightness is controlled via the variable diameter of an iris (much like an optical diaphragm) under the control of specific muscles.

A sharp image is produced by the flexible lens, the focal length of which is changed by another set of muscles so that focusing is possible on any object at a distance between approximately 20 centimeters and infinity. The image itself is detected on the retina by approximately 130 million photoreceptor rod cells (responsible for recognition of grey levels) and 7 million photoreceptor cone cells (color recognition), and is then transferred to the brain along the shortest possible path through the optic nerve.

Education in Microscopy and Digital Imaging - Part 2 Introductionfigure2

The light rays illustrated in Figure 2 form a viewing angle of 30 degrees to demonstrate accommodation of the human eye for viewing objects at varying distances. In this case, a flying duck is observed at a distance of 50 meters whereas a nearby butterfly is viewed at a much closer distance of 25 centimeters.

Objects in extreme proximity to the eye cannot have their images brought into focus on the retina because of the limited ability of the eye's lens to change its shape.

Furthermore, it is not practical to get any closer than approximately 10 centimeters an object being viewed due to the fact that the viewing angle becomes extremely small, which is why many details are unrecognizable.

For example, if you wanted to have a closer look at the fine capillaries residing in the stalk of a plant (see Figure 3), you would cut a wafer-thin slice from the stalk, place it on a microscope slide and protect it using a cover slip (as illustrated in Figure 3(a)).

Even so, when you hold the finished specimen up to the light, you would discover that much detail is left to be revealed.

The many intricate features you want to see have a diameter of only one hundredth or even one thousandth of a millimeter so they cannot be recognized from such a great distance because the viewing angles are too small for the details to reach different receptors on the retina.

A similar situation results when we attempt to observe the duck at a distance of 200 meters.

The many intricate details present in the wings and colored markings on the bird cannot be recognized from such a great distance because the viewing angles are too small. A magnified view of the plant stalk is presented in Figure 3(b) to illustrate the power of the compound microscope.

Education in Microscopy and Digital Imaging - Part 2 Introductionfigure3

TRADUÇÃO:

Devido ao fato de um grande número de usuários de microscópio confiar na observação direta da amostra, é extremamente importante entender a relação entre o microscópio e o olho humano. Independentemente do avanço técnico, o olho humano como detector visual (em combinação com o cérebro) é o sistema de processamento de imagem mais eficiente que já foi encontrado. Não existem dispositivos criados pelo homem que possam corresponder às habilidades do olho humano em relação à velocidade e resolução da imagem.

Os princípios de operação subjacentes às câmeras modernas, no entanto, estão fortemente relacionados à estrutura e operação do olho (veja a descrição anatômica na Figura 1).

Juntamente com a lente ajustada pelos músculos, a superfície curva da córnea projeta uma imagem óptica na retina (o detector).

O nível de brilho do incidente é controlado através do diâmetro variável de uma íris (como um diafragma óptico) sob o controle de músculos específicos.

Uma imagem nítida é produzida pela lente flexível, cuja distância focal é alterada por outro conjunto de músculos, para que seja possível focalizar qualquer objeto a uma distância entre aproximadamente 20 centímetros e o infinito.

A imagem em si é detectada na retina por aproximadamente 130 milhões de células-haste fotorreceptoras (responsáveis pelo reconhecimento dos níveis de cinza) e 7 milhões de células-cone fotorreceptoras (reconhecimento de cores) e depois é transferida para o cérebro pelo caminho mais curto possível através do nervo óptico .

Os raios de luz ilustrados na Figura 2 formam um ângulo de visão de 30 graus para demonstrar a acomodação do olho humano para a visualização de objetos a distâncias variáveis.

Nesse caso, um pato voador é observado a uma distância de 50 metros, enquanto uma borboleta próxima é vista a uma distância muito mais próxima de 25 centímetros.

Objetos em extrema proximidade com o olho não podem focar suas imagens na retina devido à capacidade limitada da lente do olho de mudar de forma. Além disso, não é prático aproximar-se de aproximadamente 10 centímetros de um objeto visto pelo fato de o ângulo de visão se tornar extremamente pequeno, motivo pelo qual muitos detalhes são irreconhecíveis.

Por exemplo, se você quiser examinar mais de perto os finos capilares que residem no caule de uma planta (consulte a Figura 3), corte uma fatia fina da haste, coloque-a em uma lâmina de microscópio e proteja-a usando uma lamínula (conforme ilustrado na Figura 3 (a)). Mesmo assim, quando você segura o espécime acabado contra a luz, descobre que muitos detalhes são deixados para serem revelados.

As muitas características complexas que você deseja ver têm um diâmetro de apenas um centésimo ou mesmo um milésimo de milímetro, para que não possam ser reconhecidas a uma distância tão grande porque os ângulos de visão são muito pequenos para que os detalhes atinjam diferentes receptores na retina. Uma situação semelhante ocorre quando tentamos observar o pato a uma distância de 200 metros.

Os muitos detalhes intricados presentes nas asas e as marcas coloridas no pássaro não podem ser reconhecidos a uma distância tão grande porque os ângulos de visão são muito pequenos. Uma vista ampliada do caule da planta é apresentada na Figura 3 (b) para ilustrar a potência do microscópio composto.

CONTINUA...

Att.

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