Microscopio Compuesto

Resumen
La investigación realizada contiene los fundamentos e importancia que genera la construcción de un instrumento óptico (microscopio), para ser aplicado en el desarrollo de contenidos de óptica geométrica, a través de la formación de imágenes.
Este trabajo se halla estructurado de la siguiente manera:
En el primer acápite se aborda la introducción la cual contiene: antecedentes, planteamiento del problema de investigación y justificación, seguido por el segundo capítulo que abarca el objetivo general y los específicos que darán respuesta a dicho problema.
En el tercer acápite se aborda el marco teórico donde se conceptualizan los fundamentos del trabajo que presenta información teórica sobre, física, óptica geométrica, formación de imágenes, lentes, microscopio y microscopio compuesto.
En el cuarto capítulo se da a conocer el diseño metodológico, el cual está determinado de acuerdo a una serie de factores, como la viabilidad, el tiempo y el costo de la construcción del microscopio compuesto, además se incluye el tipo de investigación, siendo esta de tipo descriptivo y carácter experimental.
En el quinto acápite se encuentra el análisis y discusión de resultados que se obtuvieron mediante la construcción del microscopio compuesto. En el sexto capítulo se aborda la bibliografía utilizada para la realización del trabajo.
Por último se presentan las conclusiones por cada uno de los objetivos específicos de la investigación, así como las recomendaciones productos de los resultados obtenidos.
En los anexos se presenta una propuesta de actividades para trabajar con el microscopio y fotografías como evidencia de la construcción del microscopio compuesto.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA,
MANAGUA
UNAN - MANAGUA
FACULTAD REGIONAL MULTIDISCIPLINARIA
FAREM - Estelí
Recinto “Leonel Rugama Rugama”






Tema:
Microscopio Compuesto
Asignatura: Óptica y Física Moderna
Carrera/Año: Física – Matemática III Año
Tutor:
Lic. Manuel de Jesús Torres
Autores:
Cliffor Jerry Herrera Castrillo
Michael Josué Rivera Aguilar
Carlos Uriel Fuentes
Lesdy Joan Jiménez Jiménez
Henry Noel Reyes Laguna
José Ismael González
Estelí, 01 de Noviembre del 2014

3. Índice
I. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1
1.1 Antecedentes .............................................................................................................. 1
1.2 Planteamiento del problema .................................................................................... 2
1.3 Justificación ............................................................................................................... 3
II. OBJETIVOS......................................................................................................................... 4
2.1 General......................................................................................................................... 4
2.2 Específicos.................................................................................................................. 4
III. MARCO TEÓRICO .......................................................................................................... 5
3.1 Física ............................................................................................................................ 5
3.2 Óptica ........................................................................................................................... 5
3.2.1 Óptica Geométrica ............................................................................................. 5
3.2.2 Ley de reflexión .................................................................................................. 6
3.2.3 Ley de refracción................................................................................................ 6
3.2.4 Formación de Imágenes ................................................................................... 6
3.2.5 lentes delgadas ................................................................................................. 6
3.3 Instrumentos Ópticos ............................................................................................... 8
3.3.1 Microscopio ................................................................................................................ 9
3.3.2 Reseña histórica del microscopio .................................................................. 9
3.4 Microscopio Compuesto ........................................................................................ 10
IV. DISEÑO METODOLOGICO ......................................................................................... 13
4.1 Tipo de investigación .............................................................................................. 13
4.2 Viabilidad de la investigación................................................................................ 13
4.3 Materiales para la construcción del Microscopio.............................................. 14
4.3.1 Costo de los materiales .................................................................................. 14
4.4 Procedimiento para la construcción .................................................................... 15
V. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ............................................................... 22
VI. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 27
VII. RECOMENDACIONES ................................................................................................. 28
VIII. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 29
IX. ANEXOS ........................................................................................................................ 30
9.1 Propuesta de actividades para trabajar con el microscopio ........................... 30
9.2 Evidencias de la Construcción ............................................................................. 32

4. Tema
Microscopio Compuesto

5. Resumen
La investigación realizada contiene los fundamentos e importancia que genera la
construcción de un instrumento óptico (microscopio), para ser aplicado en el
desarrollo de contenidos de óptica geométrica, a través de la formación de
imágenes.
Este trabajo se halla estructurado de la siguiente manera:
En el primer acápite se aborda la introducción la cual contiene: antecedentes,
planteamiento del problema de investigación y justificación, seguido por el
segundo capítulo que abarca el objetivo general y los específicos que darán
respuesta a dicho problema.
En el tercer acápite se aborda el marco teórico donde se conceptualizan los
fundamentos del trabajo que presenta información teórica sobre, física, óptica
geométrica, formación de imágenes, lentes, microscopio y microscopio
compuesto.
En el cuarto capítulo se da a conocer el diseño metodológico, el cual está
determinado de acuerdo a una serie de factores, como la viabilidad, el tiempo y el
costo de la construcción del microscopio compuesto, además se incluye el tipo de
investigación, siendo esta de tipo descriptivo y carácter experimental.
En el quinto acápite se encuentra el análisis y discusión de resultados que se
obtuvieron mediante la construcción del microscopio compuesto. En el sexto
capítulo se aborda la bibliografía utilizada para la realización del trabajo.
Por último se presentan las conclusiones por cada uno de los objetivos específicos
de la investigación, así como las recomendaciones productos de los resultados
obtenidos.
En los anexos se presenta una propuesta de actividades para trabajar con el
microscopio y fotografías como evidencia de la construcción del microscopio
compuesto.

6. 1

I. INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
En base a la búsqueda de información alrededor del trabajo de investigación se
encontró una serie de investigaciones que se relacionan con “Microscopio
compuesto”
(Hidalgo, 2012) realizó una investigación denominada “Construcción de un
microscopio de luz digital” en San Salvador, El Salvador. Esta investigación se
refirió a la construcción de un microscopio a partir de una cámara web cam con
materiales reciclables, que se encuentran en el mercado local, que facilite el
estudio de microorganismos en el área de biología y de enseñanza en laboratorios
de física. Dentro de las ventajas que se encontraron en esta investigación es el
bajo costo de $40.00, debido a que un microscopio profesional tienen un costo
elevado entre los $2000.00. Los logros que se obtuvieron en la construcción del
microscopio fueron a nivel estudiantil y de centro escolar, ya que al haber sido
construirlo con materiales caseros los estudiantes pudieron utilizar la aplicación
del invento en sus estudios y prácticas en sus investigaciones, cumpliéndose con
los programas educativos de docencia investigación y protección social en la
institución educativa.
(Ruiz & Jazmin, 2011) realizaron una investigación denominada “Microscopio” en
Managua, Nicaragua. Esta investigación se propuso como objetivos, construir un
microscopio casero, aprender las partes y funciones del microscopio y darle un
buen uso a este instrumento óptico. En este trabajo se planteó dentro de un
ambiente de metodologías constructivas, donde se mencionan las partes del
microscopio y su importancia, así como su funcionamiento en el laboratorio clínico.
En la Facultad Regional Multidisciplinaria de Estelí “Recinto Universitario Leonel
Rugama Rugama” durante la XIII Jornada Universitaria de Desarrollo Científico
(JUDC) en el 2010 se presentó un trabajo titulado “Microscopio Compuesto”
realizado por Manuel de Jesús Torres y Maryini Isabel Laguna, donde las
características del instrumento desarrollado permitió realizar observaciones del
cuerpo del microcosmo, además de presentar una estructura de fácil manipulación
y siendo su elaboración de un no tan gran costo, para quienes desearan elaborar
uno, ya que la materia prima en este trabajo fue accesible. El funcionamiento del
microscopio fue comprobado exitosamente, siendo este mismo de fácil manejo,
pero sin perder de vista el carácter científico.

7. 2

1.2 Planteamiento del problema
En la actualidad la mayoría de centros educativos públicos o privados no cuentan
con los recursos necesarios para poder adquirir o comprar un microscopio
profesional, ya que éste es de gran costo, es por ello que se propone la
construcción de un microscopio, a partir de materiales de fácil acceso que no
tienen un costo tan elevado, siendo este un instrumento óptico de cómoda
manipulación, sin desviar su funcionalidad y aspectos científicos.
También cabe mencionar el hecho de que en muchos centros educativos no se
disponen de un laboratorio propio de física, biología o química, lo cual delimita el
proceso de enseñanza – aprendizaje en la educación secundaria, por el hecho de
no poder dar una explicación experimental de contenidos de óptica geométrica,
además un microscopio puede ser utilizado en otras disciplinas como: ciencias
físico naturales, química y biología.
El microscopio ha extendido la visión del ser humano hasta el punto en que se
pueden observar detalles antes desconocidos de objetos increíblemente
pequeños. La capacidad de este instrumento se ha venido incrementando con
técnicas mejoradas en el pulido de precisión de las lentes. (Serway & John W.
Jewett, 2009 )
Es por ello que como estudiantes y futuros profesionales de la carrera de Ciencias
de la Educación se ha decidido incidir en el proceso de investigación en el tema de
“Microscopio Compuesto”, mediante la construcción de un instrumento óptico que
contribuya al mejoramiento del aprendizaje y enseñanza.
Por tanto el problema de investigación se enfoca en la construcción de un
microscopio compuesto.

8. 3

1.3 Justificación
La enseñanza de la Física se debe despertar el interés de los estudiantes y ello
pasa por replantearla de forma práctica. Una buena forma de hacerla cercana a la
realidad, es a través de la realización de sencillos experimentos que de forma
divertida y lúdica que permitan comprender y aplicar los conceptos teóricos.
(Naab, Torroba, & Caramuti, 2007)
Se decidió construir un microscopio compuesto, que permite observar objetos que
son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista, como es el caso de las
moléculas, células y otros microorganismos; siendo el microscopio el elemento
más importante en cualquier laboratorio.
Además el microscopio ha sido una de las herramientas esenciales para el estudio
de las ciencias de la vida. Tanto es así que actualmente, el microscopio permite
observar el "corazón" mismo de la materia: los átomos.
Cabe destacar que este proyecto de investigación es factible, ya que los
materiales utilizados para la construcción del microscopio óptico son de fácil
acceso y no concurren a un alto precio, por lo cual tanto docentes como
educandos podrán construir este aparato, que sería de gran utilidad.

9. 4

II. OBJETIVOS
2.1 General

 Construir un microscopio compuesto para el desarrollo de temas de física,
en particular el contenido de óptica geométrica.

2.2 Específicos

 Describir las características de un microscopio compuesto en el desarrollo
de temas de óptica.

 Comprobar la funcionalidad del microscopio óptico, para su aplicación en
contenidos de óptica geométrica.

 Constatar la factibilidad de la construcción de un microscopio de fácil
manipulación, sin desviar su carácter científico.

10. 5

III. MARCO TEÓRICO
En este capítulo se presentan los diferentes conceptos y teorías que sirvieron de
sustento para la realización del trabajo de investigación.
3.1 Física
La física según (Gisper, 2010) es la ciencia cuyo objeto de estudio son las
propiedades de la materia, al tiempo que establece las leyes que dan cuenta de
los fenómenos naturales. Su objeto de estudio abarca desde el origen y formación
del universo hasta la materia-energía en sus partículas.
El estudio de la física exige la clara delimitación de su objeto de análisis junto con
la aplicación rigurosa de los métodos propios de las ciencias experimentales.
Éstos se basan en la observación y la experimentación para lo cual se necesitan
un sistema internacional de medidas.
3.2 Óptica
La óptica se ocupa del estudio de las propiedades de la luz y su propagación a
través de diversos materiales. Entre las aplicaciones tradicionales de la óptica se
encuentran las lentes de corrección para la visión y la formación de la imagen en
telescopios y microscopios. En las aplicaciones modernas se incluyen el
almacenamiento y recuperación de información, como en los discos compactos
(CD) o los detectores del código de barras en los supermercados, y la transmisión
de señales mediante cables de fibra óptica, los cuales pueden llevar una densidad
de información mayor que los alambres de cobre, y son de peso más ligero y
menos susceptibles de interferencia electrónica. (Halliday, Renisck, & Krane,
1999)
3.2.1 Óptica Geométrica
La Óptica geométrica estudia la formación de imágenes por reflexión o refracción
en los llamados sistemas ópticos (dioptrios, espejos y lentes), sin considerar la
naturaleza ondulatoria o corpuscular de la luz. (Alvarez, 2012)
El reflejo en el espejo del baño, la vista de la Luna a través de un telescopio, los
dibujos geométricos que se ven en un caleidoscopio: todos son ejemplos de
imágenes. En cada caso, el objeto que se mira parece estar en un lugar diferente
de su posición real: el reflejo está del otro lado del espejo, la Luna parece estar
más cercana cuando la vemos a través de un telescopio, y los objetos que se ven
en un caleidoscopio parecen hallarse en muchos lugares al mismo tiempo. En
todos los casos, los rayos de luz provenientes de un punto de un objeto se

11. 6

desvían por reflexión o refracción (o una combinación de ambas), de tal forma que
convergen hacia un punto denominado punto de imagen, o parecen divergir con
respecto a éste. El papel fundamental que desempeña la geometría en el análisis
es la razón por la que se da el nombre de óptica geométrica al estudio de la
formación de imágenes mediante rayos luminosos. Se conoce este análisis con
uno de los dispositivos ópticos de formación de imágenes más sencillos: un espejo
plano. (Young & Freedman, 2009)
3.2.2 Ley de reflexión
La Ley de Reflexión de la Luz dice que cuando un rayo de luz incide sobre una
superficie reflejante plana el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Se llama ángulo de incidencia al que forma el rayo incidente con la (recta) normal
al plano reflejante y se llama ángulo de reflexión al que forma el rayo reflejado con
la normal al plano reflejante. (Alvarez, 2012)
3.2.3 Ley de refracción
La Ley de Refracción de la Luz o Ley de Snell dice que cuando un rayo incide
sobre una superficie refractante plana (es decir que separa dos medios
transparentes como aire y vidrio o aire y agua en reposo), entonces el seno del
ángulo de incidencia entre el seno del ángulo de refracción es una constante.
(Alvarez, 2012)

3.2.4 Formación de Imágenes
Las imágenes resultan cuando los rayos luminosos inciden sobre superficies
planas y curvas. Las imágenes se forman, ya sea por reflexión o por refracción, y
es posible diseñar espejos y lentes para formar imágenes que tengan las
características que se desee. (Serway & John W. Jewett, 2009 )
Las imágenes se clasifican en reales o virtuales. Una imagen real es la que se
forma cuando los rayos luminosos pasan a través y divergen del punto de imagen;
una imagen virtual es la que se forma cuando los rayos luminosos no pasan a
través del punto de imagen sino que sólo parecen divergir de dicho punto.
3.2.5 lentes delgadas (Young & Freedman, 2009)
El dispositivo óptico más conocido y de uso más extendido (después del espejo
plano) es la lente, que es un sistema óptico con dos superficies refractivas. La
lente más simple tiene dos superficies esféricas lo suficientemente próximas entre

12. 7

sí como para que se pueda despreciar la distancia entre ellas (el espesor de la
lente); a este dispositivo se le llama lente delgada.
Propiedades de las lentes: una lente tiene la propiedad de que, cuando un haz de
rayos paralelos al eje atraviesa la lente, los rayos convergen en un punto
y
forman una imagen real en ese punto. Las lentes de este tipo se llaman lentes
convergentes. Asimismo, los rayos que pasan por el punto
emergen de la lente
en forma de un haz de rayos paralelos Los puntos
y
son lo que se conoce
como puntos focales primero y segundo, y la distancia (medida desde el centro
de la lente) es la distancia focal. Advierta las semejanzas entre los dos puntos
focales de una lente convergente y el único punto focal de un espejo cóncavo.
Como en el caso de los espejos cóncavos, la distancia focal de una lente
convergente se define como una cantidad positiva, y las lentes de esta clase se
conocen también como lentes positivas.
La recta horizontal central se denomina eje óptico, como en el caso de los espejos
esféricos. Los centros de curvatura de las dos superficies esféricas se encuentran
sobre el eje óptico y lo definen. Las dos distancias focales, ambas identificadas
como , siempre son iguales en el caso de una lente delga- da, aun cuando los
dos lados tienen diferente curvatura. Más adelante en esta sección deduciremos
este resultado, un poco sorprendente, cuando deduzcamos la relación entre , el
índice de refracción de la lente, y los radios de curvatura de sus superficies.

13. 8





3.2.6 Aberraciones de los lentes
El análisis de espejos y de lentes supone que los rayos forman ángulos pequeños
con el eje principal y que las lentes son delgadas. En este modelo simple, todos
los rayos que salen de una fuente puntual se enfocan en un solo punto,
produciendo una imagen nítida. Es claro que no siempre sucede así. Cuando las
aproximaciones que se utilizan en este análisis ya no son válidas, se forman
imágenes imperfectas. Un análisis preciso de la formación de la imagen requiere
trazar cada rayo utilizando la ley de Snell sobre cada superficie de refracción así
como las leyes de la reflexión en cada superficie de reflexión. Este procedimiento
muestra que los rayos provenientes de un objeto puntual no se enfocan en un solo
punto, lo que da como resultado una imagen borrosa. Las desviaciones de
imágenes reales del ideal pronosticado en este modelo simplificado, se conocen
como aberraciones. (Serway & John W. Jewett, 2009 )
3.3 Instrumentos Ópticos
Los instrumentos ópticos son aparatos cuya finalidad consiste en proporcionar
imágenes de objetos. El ojo humano es nuestro instrumento óptico más
importante. Además, la invención de otros instrumentos ópticos ha permitido
ampliar enormemente nuestro campo de visión (telescopios y microscopios),
modificar nuestros hábitos de vida (fotografía, cine, proyectores, holografías –fotos
en tres dimensiones-, etc.) y desarrollar nuevas técnicas (periscopios, fibras
ópticas,...). (Naab, Torroba, & Caramuti, 2007)
Instrumentos de proyección (u objetivos).

14. 9

Proporcionan imágenes reales, las cuales son recogidas en una pantalla.
Ejemplos: el proyector de diapositivas, el proyector de transparencias, el proyector
cinematográfico, la cámara fotográfica, nuestro ojo,...
Instrumentos de observación (o subjetivos)
Proporcionan imágenes virtuales, las cuales son observadas directamente a través
del ojo humano. Ejemplos: la lupa, el microscopio, el anteojo, el telescopio, los
prismáticos, el periscopio,..

3.3.1 Microscopio
Se define como microscopio cualquiera de los distintos
tipos de instrumentos que se utilizan para obtener una
imagen aumentada de objetos minúsculos o detalles muy
pequeños de los mismos. (Mendoza, 2010)
El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio
óptico, que se sirve de la luz visible para crear una
imagen aumentada del objeto.
El microscopio óptico más simple es la lente convexa
doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden
aumentar un objeto hasta 15 veces.

3.3.2 Reseña histórica del microscopio
1611 Kepler sugirió la manera de construir un microscopio compuesto.
1655 Hooke utilizo un microscopio compuesto para describir unas pequeñas celdillas en los
cortes de corche a las que denominó “células”
1674 Leeuwenhoek informó sobre su descubrimiento de protozoos. Nueve años más tarde
observó por primera vez las bacterias.
1833 Brown publicó sus observaciones microscópicas de las orquídeas, y describió
claramente el núcleo celular.
1838 Schleiden y Schwann propusieron la teoría celular, afirmando que la célula nucleada es la
unidad estructural y funcional de las plantas y los animales.
1857 Kolliker describió las mitocondrias de las células musculares.
1876 Abbé analizó los efectos de la difracción en la formación de la imagen en el microscopio y
mostró la manera de optimizar el diseño de los microscopios.
Microscopio

15. 10

1879 Flemming describió con gran claridad el comportamiento de los cromosomas durante la
mitosis de las células animales.
1881 Retzius describió muchos tejidos animales con una precisión que aún no ha sido superada
por ningún especialista en microscopía óptica. En las dos décadas siguientes, tanto el
cómo Cajal y otros histólogos, diseñaron métodos de tinción y establecieron las bases de la
anatomía microscópica.
1882 Koch utilizó colorantes de anilina para teñir microorganismos e identificó las bacterias que
causan la tuberculosis y el cólera. En las dos décadas siguientes, otros bacteriólogos como
Klebs y Pasteur, identificaron los agentes causantes de muchas enfermedades
examinando al microscopio preparaciones teñidas.
1886 Zeiss hizo una serie de lentes, siguiendo las leyes de Abbé, que permitieron a los
especialistas en microscopía la resolución de estructuras situadas en los límites teóricos de
la luz visible.
1898 Golgi observó por primera vez el aparato llamado "de Golgi", impregnando células con
nitrato de plata.
1924 Lacassagne y sus colaboradores desarrollaron la primera técnica autorradiográfica para
localizar el polonio radiactivo en las muestras biológicas.
1930 Lebedeff diseñó y construyó el primer microscopio de contraste interferencial. En 1932,
Zernicke inventó el microscopio de contraste de fases. Estos dos adelantos permitieron
observar por primera vez células vivas no teñidas en detalle.
1941 Coons utilizó anticuerpos acoplados a colorantes fluorescentes para detectar antígenos
celulares.
1952 Nomarski ideó y patentó el sistema de contraste interferencial para el microscopio óptico;
que aun lleva su nombre.
1981 Allen e Inoué perfeccionaron la microscopía óptica de contraste video-amplicado.

3.4 Microscopio Compuesto
Cuando se necesita un aumento mayor que el obtenido con una lente de aumento
simple, el instrumento que se utiliza normalmente es el microscopio, también
conocido como microscopio compuesto. Para analizar el sistema se aplica el
principio de que una imagen formada por un elemento óptico como una lente o un
espejo puede servir como objeto de un segundo elemento
El ocular funciona como una lente de aumento simple, y forma una imagen virtual
de .La posición de puede hallarse en cualquier punto entre los puntos
cercano y lejano del ojo. Tanto el objetivo como el ocular de un microscopio real
son lentes compuestas corregidas en alto grado y con varios elementos ópticos.

16. 11

Óptica del Microscopio
En una lente de aumento simple, lo que importa al mirar a través de un
microscopio es el aumento angular El aumento angular total del microscopio
compuesto es el producto de dos factores. El primero de ellos es el aumento

del objetivo, el cual determina el tamaño lineal de la imagen real el
segundo factor es el aumento
del ocular, el cual relaciona el tamaño
angular de la imagen virtual vista a través del ocular con el tamaño angular que la
imagen real tendría si se la viera sin el ocular. El primero de estos factores viene
dado por:








Donde
y


son las distancias de objeto y de imagen, respectivamente,
correspondientes a la lente objetivo. En condiciones ordinarias el objeto está muy
cerca del punto focal, y la distancia de imagen resultante


es muy grande en
comparación con la distancia focal
de la lente objetivo. Por consiguiente
es
aproximadamente igual a
y se puede escribir





.
La imagen real está cerca del punto focal


del ocular; por lo tanto, para
obtener el aumento angular del ocular se aplica la ecuación:













donde
es la distancia focal del
ocular (considerado como lente simple). El aumento
angular total del microscopio compuesto (aparte de un
signo negativo, que habitualmente se pasa por alto) es el
producto de dos aumentos:










(Aumento angular de un microscopio)
Donde




se miden en centímetros. La imagen
final es invertida con respecto al objeto. Por lo regular, los
fabricantes de microscopios especifican los valores de


de los componentes del microscopio, en vez de
las distancias focales del objetivo y del ocular.
La ecuacion anterior muestra que es posible
incrementar el aumento angular de un microscopio

17. 12

utilizando un objetivo de distancia focal más corta
con lo cual se incrementa

y el tamaño de la imagen real . Casi todos los microscopios ópticos tienen
un “revólver” giratorio con tres o más objetivos de diferente distancia focal, con lo
cual es posible ver el mismo objeto a diferentes aumentos. También el ocular debe
tener una distancia focal
corta para aumentar al máximo el valor de .
Para tomar una fotografía con un microscopio (llamada fotomicrografía o micro-
grafía), se quita el ocular y se coloca una cámara fotográfica, de manera que la
imagen real llegue al detector CCD o a la película.

18. 13

IV. DISEÑO METODOLOGICO
En este acápite se da a conocer el diseño de la investigación determinado de
acuerdo a una serie de factores, como la viabilidad, el tiempo y el costo de la
construcción del microscopio compuesto, además se incluye el tipo de
investigación y método utilizado.
4.1 Tipo de investigación
La investigación es de tipo descriptivo, ya que como su nombre lo indica, tiene el
propósito de describir sistemáticamente los hechos y características de una
población dada o de un área de interés. Los estudios descriptivos buscan
desarrollar una imagen o representación fidedigna del fenómeno estudiado a partir
de sus variables (Valdivia & Blandón, 2014)
Cabe destacar que esta investigación es de carácter experimental, ya que la
investigación experimental se utiliza generalmente en ciencias tales como la
sociología y la psicología, la física, la química, la biología y la medicina, entre
otras, y esta trata de una colección de diseños de investigación que utilizan la
manipulación y las pruebas controladas para entender los procesos causales. En
general, una o más variables son manipuladas para determinar su efecto sobre
una variable dependiente (Acal, chab, & Guerrero, 2012)
El método utilizado en esta investigación corresponde al método experimental, el
cual es un proceso sistemático y de enfoque científico a la investigación en la que
el investigador manipula una o más variables, y los controles y las medidas de
cualquier cambio en otras variables. (Acal, chab, & Guerrero, 2012)
4.2 Viabilidad de la investigación
La construcción de un microscopio compuesto, no es muy compleja solo se tiene
que seguir una serie de pasos y procedimientos (pág. 14-20), los cuales están
incluidos en este trabajo, además todos los materiales son de fácil acceso, y el
costo de cada uno varía de acuerdo al lugar de donde sean adquiridos, el tiempo
requerido para la realización de este instrumento óptico está determinado por lo
que se le dedique. En el caso de este trabajo se tardó un mes en la construcción
del instrumento óptico.

19. 14

4.3 Materiales para la construcción del Microscopio
Materiales requeridos para la construcción.


Cilindro
 Un lente doble convexo
 Dos lentes de relojero con distancias focales cortas 85-10 cm)
 Un tubo de platico de cuyo diámetro interior debe ser ligeramente menor que el
diámetro de los lentes del ocular.
 Fibra plástica
Soporte del
cilindro
 Un pedazo de madera de 1 " x 2 1/2" x 7"


Plataforma
 Un pedazo de madera de 1/2" x 4" x 6" para la base
 Un pedazo de madera de 1/2" x 2" x 6" para la plataforma
 Dos pedazos de zuncho de metal de 2"
 Dos tuercas y pernos de 3/16" y 1 1/2" de longitud
 Dos pedazos de zuncho de metal de 1".
 Clavos de alambre delgados de 1 1/2"


Pedestal
 Base de madera de 1" x 4" x 7".
 Dos soportes verticales de madera de 1" x 2" x 5".
 Soporte de madera para el espejo de 1/2" x 1 " x 2".
 Dos pedazos de zuncho de metal de 2 1/2" de longitud.
 Un espejo de 1" x 2".
 Perno y tuerca de 1/4" y 3 1/2" de longitud.

4.3.1 Costo de los materiales
Material Precio
Madera
2 Pliegos de lija
3 Pernos
Pintura para madera
Pegamento
Varilla de alambre acerado
Fibra plástica
C$ 50
C$ 40
C$ 15
C$ 60
C$ 80
C$ 10
C$ 40
Total C$ 295

El resto de materiales y utensilios para la construcción del microscopio, fueron
prestados y/o pertenecían a los autores de esta investigación, los cuales no
incurrieron en gastos.
Los lentes para el primer y segundo ocular fueron pre-fabricados con una botella
de vidrio convexo, en donde primero se quebró el vidrio y después se le dio la
forma y tamaño deseado al lente.

20. 15

4.4 Procedimiento para la construcción

Figura 1

21. 16

La distancia entre el lente objetivo y el primer lente del ocular es una distancia
determinada e invariable cuya longitud puede ser obtenido por medio de la formula
donde se encuentra en la fórmula:









O donde es la distancia focal del lente objetivo y es la distancia focal
del primer lente del ocular.
Microscopio compuesto – Piezas





Haga dos cortes con una sierra en lados opuestos del tubo de plástico teniendo
cuidado de no cortar el tubo en dos.
Haga los cortes con la sierra para que el lente quepa de la forma mostrada.
(Figura 3)
En el tubo de plástico con cortes hechos con una sierra agrandados y el lente del
ocular asegurado en su lugar. (Figura 4)







Figura 2 Figura 3 Figura 4
Figura 5
Figura 6

22. 17

Use un formón para despejar las áreas
sombreadas.
Agujeros para pernos agujeros para
clavos a 1 3/4" el uno del otro
El segundo ocular puede ser colocado
más adelante sin utilizar la formula.
1. Colocando el lente del ocular en el tubo de plástico En la distancia D (ver nota
más arriba) de uno de los extremos del tubo de plástico, haga cortes con una
sierra a través de menos de la mitad del tubo. Repita esta operación en el otro
lado. Asegúrese de no atravesar el tubo de un lado al otro.
2. Tome la cierra y agrande el corte hasta que sea lo suficientemente grande como
para que el lente del ocular quepa firmemente.
Es posible que también sea necesario agrandar el corte en el otro lado para que el
lente quepa de tal manera que el centro exacto del lente quede en el centro del
tubo.
3. Asegúrese de que el lente se encuentre en el centro del tubo y también que
este perpendicular al eje longitudinal del tubo.
4. Inserte el lente y con la fibra plástica embulla el tubo, después cubra con cinta
negra para sujetar la fibra en el tubo.
5. Encajando el objetivo: colocar el lente doble convexo al final del tubo de
plástico.
6. cubra los cortes hechos en el tubo con fibra óptica, y recuerde que el interior del
tubo de plástico debe de ser negro, para no permitir el paso de la luz.
7. coloque el lente doble convexo de forma fija, para que este no se mueva de su
lugar.
8. Inserte el lente doble convexo en el tubo plástico de manera que los centros de
los dos lentes se encuentren separados exactamente por la distancia "D"
9. Corte y lije el pedazo de madera de 6" x 2 1/2" x 7".
10. Con una sierra, corte las líneas indicadas en la Figura 5.
Figura 7

23. 18

11. Con un formón, corte toda la madera que esté de sobra de la manera que se
indica.
12. Corte la pieza para la base de la plataforma como se indica en la Figura 6.
13. Utilizando un clavo como barrena de taladro, perfore dos agujeros en el mango
de la pieza de la base para unirla al soporte del cilindro.
14. Con un formón, abra un agujero cuadrado de 3/5" en la pieza de la base de
manera que el centro de ese agujero se encuentre directamente por debajo del
centro de los lentes.
15. Plataforma movible: Con un formón abra un agujero cuadrado de 3/4" en el
centro de esta pieza, verificando que su centro se encuentre directamente por
debajo del centro de los lentes.
16. Utilizando un clavo de alambre delgado de 1 1/2" como barrena de taladro,
perfore cuatro agujeros en la plataforma movible en las posiciones indicadas en la
Figura 7.
17. Con una barrena de taladro de 3/16", perfore dos agujeros en esta pieza en las
posiciones indicadas en la figura.
18. En el lado inferior de la plataforma movible, anche el agujero de 3/16" hasta
que la tuerca quepa en él. Perfore un agujero a través de las piezas de zuncho de
1" y clave sobre la tuerca. Asegúrese de que el perno gire libremente en la tuerca
(ver la Figura 8).
19. Doble los pedazos de zuncho de 9" como se muestra en la Figura 9 y clávelos
a la plataforma de la manera indicada. Estas piezas sostendrán el portaobjeto en
su lugar.
20. Utilizando cuatro clavos como guías, clave los cuatro clavos de 1 1/2" a la
pieza de la base. Corte y separe las cabezas de estos clavos. Verifique que la
plataforma se mueva libremente hacia arriba y hacia abajo cuando Ud. gire los
pernos de ajuste.
21. Pedestal: Corte, escuadre y alise todos los pedazos de madera mencionados
en los números 14, 15 y 16.

24. 19

22. Perfore un agujero de 1/4" a través de los dos soportes verticales y el soporte
del cilindro de manera que el perno de 1/4" quepa a través de los tres y que el
soporte del cilindro gire en su eje (ver la Figura 12).
23. Clave los dos soportes verticales al pedestal tal como se indica en la Figura
11.
24. Ensamble el soporte del espejo como se muestra en la Figura 12.
25. Determine el lugar adecuado para el espejo montando el soporte del cilindro
temporalmente en los soportes verticales y determinando dónde se encuentra el
lente. Coloque el soporte del espejo de manera que el centro del espejo se
encuentre directamente debajo del centro del lente del objetivo.
26. Pinte o barnice todo el instrumento.
27. Asegure el espejo a su soporte utilizando goma.
28. Ajustes Finales: Clave la plataforma al soporte del cilindro de la manera que se
muestra en la Figura 13.
29. Una el cilindro al soporte utilizando alquitrán aislante.
30. Enfoque: Con un portaobjeto sostenido en la plataforma de manera segura,
enfoque la imagen ajustando la plataforma movible. Ponga su ojo sobre el extremo
superior abierto del bambú y ajuste hasta que vea una imagen clara del
portaobjeto. Retire su ojo hasta que la imagen llene todo el campo de visión y
realice otros pequeños ajustes.
31. El lente del segundo ocular: Tome el otro lente de relojero y colóquelo sobre el
tubo de bambú abierto. Si la imagen llena el campo de visión, asegúrelo. No
obstante, si no llena el campo de visión, mueva el lente hacia arriba y hacia abajo
hasta que encuentre el lugar donde la imagen tiene el mayor tamaño.
32. El factor más importante en la claridad de la imagen es la distancia entre el
objetivo y el primer lente del ocular. Si la imagen no es perfectamente clara, es
posible que esta distancia necesite un ajuste final.
33. Enrolle cartulina gruesa en un cilindro de longitud similar a la distancia desde
el extremo superior del bambú al lente en la posición correcta, y cuyo diámetro
deberá ser apenas menor que el diámetro exterior del tubo de bambú. Coloque el
lente sobre este cilindro.

25. 20

34. Enrolle otro cilindro que quepa apretadamente sobre el tubo de bambú y el
primer cilindro. Este cilindro mantendrá al primer cilindro en su lugar y también
sostendrá al lente que se encuentra sobre el cilindro pequeño (ver la Figura 14).
Piezas de un microscopio compuesto




Figura 8
Figura 9

26. 21


Figura 10
Figura 11
Figura 12
Figura 13 Figura 14

27. 22

V. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En el presente capítulo se da a conocer el análisis y discusión de resultados
obtenidos en función de darles salida al cumplimiento de los tres objetivos
propuestos del presente trabajo, para lo cual se ejecutó la construcción del
microscopio compuesto.
Para darle salida al primer objetivo específico se plantearon una serie de
actividades en los cuales se hace uso del microscopio compuesto (ver anexos
pág. 30-31).
A continuación se presenta un esquema con las principales características del
microscopio compuesto.



















Microscopio
Compuesto

Formado por dos lentes convergentes (al menos)
 OCULAR: lente más cercana al ojo
 OBJETIVO: lente más cercana al objeto
El microscopio es de mucha importancia en el proceso
enseñanza-aprendizaje para poder explicar a los
estudiantes la formación de imágenes, y de esta forma
proporcionar y despertar el interés por la óptica
geométrica.
El microscopio produce unas imágenes virtuales, las cuales son observadas directamente a través del ojo humano

Permite observar objetos
muy pequeños a distancias
muy cortas

28. 23

Como se muestra en el esquema el microscopio compuesto, es un instrumento
ocular de amplificación que se utiliza para examinar objetos muy pequeños a
distancias muy cortas.
En su forma más simple está formado por dos lentes convergentes que van
colocadas a los extremos de un tubo de paredes opacas (en el instrumento
construido se utilizó tubo de material plástico con un diámetro menor que el de los
lentes), de modo que el eje principal de las lentes es común.
La lente llamada objetivo, la más cercana al objeto, tiene pequeña distancia focal
(potencia grande), y el ocular, la lente más cercana al observador, posee una
distancia focal mayor (potencia pequeña).
La imagen real dada por el objetivo (figura 1) sirve de objeto para el ocular, cuya
imagen virtual, ampliada e invertida es la que se observa finalmente, lo cual no
supone mayor inconveniente, puesto que con un microscopio nunca se observa un
objeto en su conjunto, sino una parte de la superficie del mismo.
El aumento total del microscopio es igual al
producto de los aumentos que son capaces
de proporcionar las dos lentes. En general,
cuanto mayor es el aumento menor es la
luminosidad de la imagen (la iluminación del
objeto debe repartirse en una superficie
mayor en la imagen). Este es el motivo por el que se ilumina el objeto a observar.
Cabe destacar que el microscopio compuesto consta de tres sistemas los cuales
se describen a continuación:
 Un sistema mecánico, el cual está formado por aquellas piezas que no
intervienen en la formación de la imagen ni en el camino de la luz, como es
el caso de todas aquellas piezas fabricadas con madera.
 También hay un sistema de iluminación que lo integran aquellos
componentes encargados de colectar la luz y dirigirla a través del
preparado, como es el caso del espejo que se encuentra en un marco
sujetado en la plataforma, el cual es movible.
 Y hay un sistema óptico en el que se incluyen todos los elementos que
colaboran en la ampliación de la imagen, es decir: objetivos y oculares que
son las lentes del microscopio.
Como se aprecia en los párrafos anteriores los contenidos de óptica geométrica,
son de carácter científico, es por ello que el tener un instrumento óptico en el aula
de clase hace más fácil que el estudiante construya su propio aprendizaje y este a
Figura 1

29. 24

la vez sea duradero, ya que la experimentación permite un mejor proceso de
enseñanza-aprendizaje.
Técnicas usadas para el uso del microscopio
 Las muestras deben ser muy finas (pocas micras de grosor) para que los
rayos luminosos puedan atravesarlas (corte fino)
 Fijación: Se trata a la muestra con fijadores como el alcohol etílico.
 Tinción: Se coloca la muestra sobre el portaobjetos (porta) y se utiliza un
colorante específico según lo que se quiera observar.
 Montaje: La muestra teñida colocada sobre el portaobjetos se le cubre con
el cubreobjetos (cubre) para protegerla.
 Se procede a la observación.
Para la comprobación de la funcionalidad del microscopio óptico, se prosiguió a
utilizarlo en varios materiales, sustancias e insectos, siendo los resultados los
siguientes:
Material/Sustancia Resultado de la observación de la experimentación
Agua de
charca
Al colocar una muestra de agua de charca sobre el portaobjetos,
se logró ver una imagen virtual aumentada, en la cual se observó
la población microbiana que habita en esta agua.
Hojas de plantas Se logró apreciar una imagen virtual y aumentada de la hoja, en
la cual se observaban células en movimiento
Moneda de C$ 5

Se logró observar todos los detallas que presenta una moneda
de cinco córdobas de forma aumenta e invertida.
Billete de C$ 500

Se observó una imagen aumentada. Virtual e invertida en la cual
se apreciaba la marca de agua, el registro, el texto microimpreso
en relieve del billete
hormiga

Al colocar la hormiga en el porta objetos, se logró apreciar una
imagen virtual y aumentada, en donde se distinguían las patas y
detalles del insecto, de forma aumentada y de un color rojizo
intenso.
Azúcar


Al colocar un poco de azúcar en el portaobjetos, se observó una
imagen aumentada y virtual en la cual se apreciaban los cristales
del azúcar, los cuales a simple vista no pueden ser observados.

30. 25

Como se observa en la tabla, el funcionamiento del microscopio compuesto fue
exitoso, ya que a través de él se logró apreciar una imagen virtual y aumentada de
objetos que a simple vista no pueden ser observados, la cual permitirá un mejor
desarrollo del contenido de formación de imágenes a través de lentes, además
este instrumentos podrá ser utilizado en otras asignaturas como las ciencias
naturales para lograr observar las células animales y vegetales.
La calidad del microscopio compuesto construido no sólo viene definida por el
aumento que produce, aumento que está determinado por consideraciones de
óptica geométrica y que teóricamente puede hacerse tan grande como se quiera.
Además hay que tener en cuenta que la finalidad esencial del microscopio es
poner de manifestó estructuras que no son visibles a simple vista, cuya finalidad
fue cumplida en la construcción de estén instrumento óptico.
En base al análisis de la funcionalidad del microscopio compuesto se lograron
identificar algunas ventajas e inconvenientes las cuales se presentan el siguiente
cuadro.
Ventajas Inconvenientes
 Se pueden observar células vivas
 Se pueden ver células enteras
 Los análisis no pueden ser muy
detallados y profundos

Al momento de realizar la respectiva comprobación de la funcionalidad del
instrumento óptico se logró destacar que los análisis realizados no eran muy
detallados ni profundos, pero éste permitió la observación de células.
En cuanto a la manipulación del microscopio óptico esta es muy fácil, con unas
pizas se coloca en el porta objetos la muestra de lo que se desea analizar, se ve a
través del tubo y se va regulando la imagen.
Cabe destacar que la construcción de un microscopio compuesto es factible, ya
que se tiene la disponibilidad de los recursos necesarios para llevar a cabo los
objetivos señalados, la factibilidad en el caso de esta investigación se apoya en 3
aspectos básicos:
 Operativo.
 Técnico
 Económico.
A continuación se detallan estos aspectos, en base a la investigación realizada.

31. 26

Factibilidad operativa
Se contó con los recursos humanos (seis autores de esta investigación), para la
construcción del instrumento óptico, además de una buena organización desde
que se plantearan los objetivos de la investigación científica.
Factibilidad técnica
Para la construcción del microscopio óptico se inició por conocer, que era un
microscopio, como funcionada, para poseer una base teórica de lo que se
pretendía hacer, además se contó con todos los materiales, madera, pernos,
tornillo, lentes, espejo, tubo de plástico, pega, fibra de plástico, es decir se contó
con todos los recursos técnicos y complementarios para la construcción del
instrumento óptico.
Factibilidad económica
La elaboración del microscopio compuesto no es de gran costo para quien desee
construir uno, todos los materiales son de fácil acceso, por lo cual se hace posible
que los centros educativos consten con un microscopio compuesto en sus
laboratorios, para así llevar a cabo clases experimentales.

32. 27

VI. CONCLUSIONES
En este acápite se dan a conocer las conclusiones a las que se llegó después de
finalizar el proceso de investigación, tomando como parámetro los objetivos
propuestos
Se cumplió el objetivo general, ya que se construyó el microscopio compuesto, el
cual conllevara a un mejor aprendizaje en contenidos de óptica geométrica.
De acuerdo al primer objetivo específico se concluye que:
 Las características del microscopio óptico, permiten entender su
funcionamiento, y facilita el desarrollo de contenidos de óptica geométrica,
en la formación de imágenes.
De acuerdo al objetivo dos:
 La funcionalidad del microscopio óptico fue exitosa, ya que a través de él se
pudieron observar imágenes que a simple vista es imposible ver, como
células vivas y enteras.
De acuerdo al objetivo tres:
 La construcción de un instrumento óptico, en el caso de esta investigación
un microscopio compuesto, no es de gran costo para quienes desean
elaborar uno, ya que la materia prima utilizada es accesible
en el medio mismo.
 El instrumento construido presenta una estructura de fácil manipulación,
pero sin perder de vista el carácter científico.

33. 28

VII. RECOMENDACIONES
En este acápite se presentan las recomendaciones en base a la investigación
realizada.
Para construir un instrumento científico
 Lea los planos (o dibuje un juego de planos). Preste especial atención a los
tipos y tamaños de los materiales requeridos y modifique los planos, de ser
necesario, para satisfacer sus necesidades. Por ejemplo, si ciertos
materiales no se encuentran disponibles, pueden ser substituirlos por otros
materiales. Aún más importante es una comprensión completa de los
planos o instrucciones antes de iniciar la construcción. Es difícil, y a
menudo no satisfactorio, corregir los errores cometidos en la construcción
que resultan de una comprensión inadecuada de las instrucciones.
 Al utilizar madera seleccione un tipo que sea fácil de trabajar; mida y
demarque los tamaños que se necesiten. Diseñe y corte las piezas
asegurándose de que sean exactos y use una lija gruesa para lijarlo; y
luego con una lija más fina se pule la superficie de las piezas, dejándolas
completamente listas para pintar.
 Junte las piezas de madera lijados por medio de clavos, tornillos, pernos o
goma de la manera que se especifica en los planos, hasta formar la
estructura deseada de instrumento óptico.
A docentes
 Tener presente la importancia de aplicar experimentos en la disciplina de
física que permita la creación de un aprendizaje duradero.
 Investigar sobre la construcción, aplicación e importancia de aparatos
ópticos, ya que éstos ayudan al desarrollo del contenido de óptica
geométrica.
 Utilizar medios del entorno o materiales manipulativos para la creación de
actividad experimentales.
 Desarrollar en los estudiantes el lenguaje técnico de la física

34. 29

VIII. BIBLIOGRAFÍA
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Preparatoria, DR. Nazario VÍctor Motejo Godoy, Mexico.
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Alicante, Ed.) Mexico, DF: E.Espagrafic.
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Volumen II). (J. E. Brito, Trad.) México, México: PEARSON EDUCACIÓN.

35. 30

IX. ANEXOS
9.1 Propuesta de actividades para trabajar con el
microscopio
Propuesta:
Existen diversos artefactos que permiten tener un acercamiento a las ciencias,
pero muchas de ellos son muy costosas o no son de fácil acceso para todos, otros
por otra parte proponen construcciones fáciles de realizar sin embargo no siempre
funcionan, en esta oportunidad se tiene una aproximación a una de las ramas de
la física como lo es la óptica a partir de la construcción de un microscopio
compuesto, el cual hará que se tenga una experiencia similar a los microscopios
profesionales y sobre todo permitirá comprender de manera didáctica e
interesantes diferentes conceptos físicos, y facilitara el proceso de enseñanza-
aprendizaje.
Actividad 1:
Al iniciar la actividad se les realizara a los estudiantes una serie de preguntas como:
1) ¿Ustedes. conocen un microscopio?
2) ¿Saben para qué sirve?
3) ¿Conocen algún otro instrumento parecido?
4) ¿Alguna vez han tenido uno?
Esto se realiza con el fin de indagar los conocimientos previos que los niños poseen
Después se proseguirá a una explicación teórica del microscopio
Actividad 2
Ubique las partes del microscopio compuesto.

.

36. 31

Actividad 3
Resuelva
Nota: los datos de los ejercicios pueden ser modificados de acuerdo a las medidas
y distancias con las que se construya el microscopio óptico.
1. Una lente convergente, n=1,7 y r=16 cm, se desea utilizar como lupa.
¿Dónde hay que situar la lente respecto al objeto para que su imagen se
genere a 25 cm del ojo? ¿Cuándo se obtiene el mayor aumento angular?
2. Un microscopio tiene una lente objetivo de 1,2 cm de distancia focal y un
ocular de 2 cm de distancia focal separadas 20 cm. Hallar el poder
amplificador si el punto próximo de observador está a 25 cm. ¿En dónde
deberá colocarse el objeto si la imagen final ha de verse en el infinito?
3. El objetivo y el ocular de un microscopio tienen unas potencias ópticas de
50 y 60 dioptrías. La longitud del tubo del microscopio es de 18 cm y con
éste se observa una muestra de 3 mm. Calcular el aumento del
microscopio. ¿A qué distancia del foco del objetivo hay que colocar la
muestra? ¿Dónde se produce y que tamaño tiene la imagen intermedia
producida por el objetivo?

También se pueden realizar observaciones de sustancias y objetos a fin de que
los estudiantes comprendan el funcionamiento d un microscopio.

37. 32

9.2 Evidencias de la Construcción

38. 33

39. 34

40. 35

41. 36