Teknik – teknik untuk mempelajari sel.

Teknik – teknik untuk mempelajari sel.

Mikroskop

Mikroskop adalah alat optik untuk mengamati benda- benda yang sangat kecil, misalnya rambut, bakteri dan sel sehingga tampak jelas.  Mikroskop sederhana terdiri dari dua buah lensa positif (cembung).  Lensa positif yang berdekatan dengan mata disebut lensa okuler.  Lensa ini berfungsi sebagai lup.  Lensa positif yang berdekatan dengan benda disebut lensa objektif.  Jarak titik api lensa objektif lebih kecil dari pada jarak titik api lensa okuler.

Resolusi dan magnifikasi

Resolusi adalah kemampuan sistem optikal untuk membedakan detil sangat kecil pada suatu spesimen (sebagai jarak terkecil antara 2 poin yang berdekatan dimana mereka dapat dibedakan dalam 2 bagian yang berbeda.

Resolusi ditentukan oleh:

a.       Kemampuan mengumpulkan cahaya (numerical aperture atau N.A) lensa

NA = n x sin α

b.       Panjang gelombang (λ) cahaya yang digunakan

Resolusi = 0.61 x λ / NA

Komponen suatu mikroskop

  1. Sistem iluminasi – sumber cahaya dan kondensor
  2. Pegangan dan tempat spesimen
  3. Sistem lensa – obyektif dan okuler (eye piece lens, biasanya memiliki kekuatan perbesaran 10x atau 15x)
  4. Sitem fotografi (dipasang pada lensa okuler)

Mikroskop

Sistem iluminasi

Sumber cahaya menggunakan bohlam tungsten – halogen – untuk menyediakan output 100 W pada 12 V – alat ini memiliki susunan filament tunggal rata yang dipasang berdekatan dan diletakkan di amplop quartz.  Karena alat ini beroperasi pada suhu filament yang sangat tinggi, sehingga cocok untuk fotomikrograf berwarna, dengan menggunakan film yang seimbang untuk cahaya tungsten.

Kondensor digunakan untuk mengkonsentrasikan cahaya ke dalam objek dengan intensitas seragam pada keseluruhan bidang iluminasi.

Kondensor dapat diklasifikasikan berdasarkan tujuan mereka : terang – atau dasar gelap, fase kontras, atau nomarski differential interference contras.

Pengelompokkan kondensor berdasarkan pada maksimum numerical aperturenya: a) Kekuatan rendah – hingga N.A. 0.25, b) Kekuatan sedang kondensor kering hingga N.A. 0.9 dan c) Tipe minyak imersi, berkekuatan tinggi   N.A. hingga 1,4.

Perkembangan Mikroskop

Suatu objek yang diamati di bawah mikroskop dapat diabadikan dengan kamera.  Biasanya mikroskop majemuk yang mempunyai dua lensa okuler dilengkapi dengan bagian lensa untuk kamera.  Teknologi hasil karya manusia setiap waktu selalu mengalami perkembangan.  Mikroskop sederhana dan beberapa mikroskop optik lainnya hanya mampu memperbesar benda dari sekitar 100-1000 kali, sedangkan teknologi mikroskop elektron dapat menghasilkan perbesaran hingga 1.000.000 kali.

Berdasarkan sistem pencahayaannya mikroskop dibagi menjadi dua yaitu mikroskop optik dan mikroskop bukan optik.

A. Mikroskop optik, yaitu mikroskop yang proses perbesaran benda menggunakan cahaya biasa (cahaya tampak).  Jenis- jenis mikroskop optik antara lain mikroskop stereo (dissecting microscope), mikroskop majemuk (compound microscope), mikroskop polarisasi, mikroskop fase kontras (phase contrast microscopy) yang menghasilkan gambar 3 dimensi, mikroskop normaski dan mikroskop fluorescence.

Fungsi mikroskop optikal adalah:

  1. Untuk memvisualisasi detail yang sangat kecil dalam struktur suatu obyek
  2. Untuk menampilkan gambar dari obyek yang diperbesar
  3. Untuk mengukur panjang, sudut, area, dll pada suatu obyek
  4. Sebagai alat analisa untuk menentukan bagian optik suatu obyek seperti indeks refraksi, reflektansi, dan perubahan fase;
  5. Untuk mendapatkan informasi histokimia suatu objek dengan menggunakan pewarnaan.

A.1. Mikroskop stereo

Suatu alat dengan lensa obyektif.  Lensanya harus berdiameter besar karena diatasnya akan dipasangi system lensa lain yang terpisah dalam posisi parallel dan jalur sinar terpisah untuk mata kanan dan kiri.  Mikroskop ini tidak memiliki kondensor, tapi memiliki kedalaman bidang pandang dan jarak kerja yang panjang.

Kekurangan utama dari tipe obyek mikroskop stereo adalah bahwa aperture numerical dari system dibatasi oleh adanya jalur beam/cahaya ganda.  Karenanya seseorang harus menggunakan mikroskop majemuk, yang memiliki obyektif dengan diameter yang lebih besar dan karenanya meningkatkan aperture numerical.

Sumber [3]

A.2. Mikroskop majemuk (COMPOUND MICROSCOPE)

Mikroskop majemuk memerlukan kualitas yang tinggi tidak hanya pada obyektif dan bagian mata tapi juga pada kondensor substage.

a.       Instrument yang terefleksi cahaya – bagian material

b.      Mikroskop cahaya tertransmisi – bagian biologi.

A.3.  Mikroskop polarisasi

Menggunakan cahaya terpolarisasi guna menganalisa struktur yang birefringentBirefringence – suatu property spesimen yang transparan dengan 2 indeks refraktif yang berbeda pada orientasi yang berbeda untuk membedakan cahaya terpolarisasi ke dalam kedua komponen.

Cahaya terpolarisasi, hanya berfluktuasi/bergerak di satu dataran karena polar hanya meneruskan cahaya pada dataran tersebut.

Jika 2 polar diletakkan di atas yang lainnya, arahkan sinar ke atas dan putar relatif terhadap yang lain, akan ada 1 posisi dimana 2 dataran tertransmisi bertemu, yang akan tampak cerah.  Pada 90o terhadap orientasi ini, semua cahaya akan berhenti (gelap).

A.4.  Mikroskop fase kontras

Menggunakan retardasi cahaya spesimen untuk menghasilkan perbedaan fase yang dikonversi ke kontras.

Fase kontras menggunakan iluminasi bidang terang dengan suatu phase annulus (pada kondensor) dan phase plate (dipasang pada obyektif) pada lintas cahaya.

Aplikasi : spesimen hidup, spesimen yang tidak diwarnai

A.5. Mikroskop Normaski

Mikroskop Nomarski differential interference contrast (DIC) menggunakan kombinasi system polarisasi dan 2 pelepas sinar khusus untuk menciptakan perbedaan fase di spesimen.

Sistem ini dapat menghasilkan image 3 dimensi karena satu sisi spesimen tampak lebih terang dibandingkan yang lain seolah – oleh cahaya jatuh disana dan menghasilkan bayangan (melalui cahaya polarisasi).

Aplikasi : spesimen hidup, spesimen tanpa warna atau tebal.

A.6.  Mikroskop fluorescence

Mikroskop fluorescence hampir sama dengan mikroskop cahaya biasa dengan tambahan fitur untuk meningkatkan kemampuannya.

  • Mikroskop konvensional menggunakan cahaya tampak (400-700 nanometer) untuk iluminasi dan menghasilkan gambar sampel yang diperbesar.
  • Mikroskop fluorescence, sebaliknya, menggunakan intensitas cahaya yang lebih tinggi, yang mengeksitasi bagian berpendar pada sampel.

Mikroskop fluorescence sering digunakan untuk menggambarkan fitur khusus dari spesimen kecil seperti mikroba.  Juga digunakan untuk secara visual meningkatkan fitur 3-D pada skala kecil.

Mikroskop ini sering digunakan untuk:

  • Menampilkan komponen structural suatu spesimen kecil, seperti sel.
  • Melakukan studi viabilitas pada populasi sel (apakah mereka hidup atau mati?)
  • Menampikan materi genetik pada sel (DNA dan RNA)
  • Melihat sel – sel spesifik dalam populasi yang lebih besar dengan teknik khusus seperti FISH

Sumber [4]

Gambar memperlihatkan filter dan cermin pada mikroskop fluorescent (dari Wikipedia)

B. Mikroskop bukan optik, yaitu mikroskop yang memperbesar benda dengan bantuan radiasi panjang gelombang sinar pendek. Contohnya mikroskop sinar- X, mikroskop ion, dan mikroskop elektron.  Dari ketiga jenis mikroskop bukan optik, mikroskop elektron paling banyak digunakan.  Melalui mikroskop elektron dapat dipelajari pola – pola sel hewan, tumbuhan, dan bakteri.  Mikroskop elektron juga digunakan dalam menganalisis hasil industri dan pengontrol hasil produksi.

Cara menggunakan mikroskop

Benda yang akan diamati diletakkan di antara F dan 2F dari lensa objektif.  Bayangan yang dihasilkan bersifat nyata, diperbesar, dan terbalik.  Bayangan ini akan menjadi benda bagi lensa okuler.  Sifat bayangan yang yang dihasilkan lensa okuler ini adalah maya, diperbesar dan terbalik dari aslinya.  Bayangan ini merupakan bayangan akhir dari mikroskop yang kita lihat.

Daftar Pustaka

[1] Bradbury, S. and Evennett, P., Fluorescence microscopy, Contrast Techniques in Light Microscopy., BIOS Scientific Publishers, Ltd., Oxford, United Kingdom (1996).
[2] Mikroskop oleh Tim Fisika 2007.
[3] http://www.microscope-microscope.org/images/BWScope.jpg

[4] http://serc.carleton.edu/images/microbelife/research_methods/microscopy/fluorescent_filters.jpg