Le microscope optique : cours

Le microscope optique ou microscope photonique est un instrument d’optique équipé d’un objectif et d’un oculaire qui permet de grossir l’image d’un objet de petites dimensions et d’en séparer au maximum les détails. 

Fonctionnement du microscope optique ?

Le microscope est un instrument optique qui donne une image grandie d’un objet en général transparent. Il est constitué d’un banc optique dont une partie se trouve devant l’objet : l’éclairage, l’autre partie derrière l’objet pour l’observation. Ce banc doit être rigide et posséder tous les organes de centrage des pièces optiques.

L’objet est transformé en une image réelle à l’aide d’un objectif. L’image se forme au plan focal d’un oculaire qui va pouvoir en donner ensuite une image virtuelle située à l’infini. 

On peut déduire de ce simple schéma que le grossissement de l’appareil dépend non seulement des objectifs et des oculaires, mais aussi des distances qui séparent les composants. Initialement, pour la plupart des constructeurs, la longueur de tube était de 160 mm, sauf Leica qui utilisait des tubes de 170 mm et certains microscopes métallographiques avec des tubes de 250 mm. L’image se forme à 14 mm du plan focal de l’oculaire. 

Le pas de vis et le diamètre de la monture étaient fixés et universels. Ainsi, on pouvait passer un objectif d’un microscope d’une marque à un microscope d’une autre marque. 

Toutefois, depuis quelques années les constructeurs ont mis sur le marché les optiques dites à l’infini. Ces objectifs ne forment plus d’image en un plan défini, mais à l’infini. Le faisceau sortant de l’objectif est donc parallèle. Ceci permet de positionner l’oculaire n’importe où. Quel est l’avantage ? On peut intercaler entre l’objectif et l’oculaire autant d’accessoires que l’on veut sans être obligé de rajouter des lentilles additionnelles de correction. Cependant, les tailles de montures et de pas de vis ont été modifiés rendant impossible le transfert des objectifs d’une marque à l’autre.

Le principe du microscope optique

Le microscope optique utilise la lumière pour grossir les objets que l’on souhaite observer. L’objectif agrandit l’objet que l’on souhaite observer (il existe plusieurs grossissements). Le faisceau lumineux de l’oculaire entre dans l’œil de façon parallèle, ce qui permet à l’œil de se reposer.

Pourquoi utiliser un microscope optique ?

Le microscope optique permet d’observer au niveau cellulaire des êtres vivants ou des échantillons fixes (coupes de tissus). Il est utilisé en science des matériaux, ainsi qu’en géologie. Les tissus sont colorés afin de les voir clairement. Les colorations de Gram sont utilisées pour déterminer si les bactéries ont été manipulées correctement. 

La coloration est de la même manière appliquée sur tous les tissus, mais toutes les colorations ne se fixent pas de la même manière. Par conséquent, il est possible de distinguer des objets uniques ou de différencier deux organismes similaires (coloration de Gram pour les bactéries). 

Il existe aujourd’hui de nombreuses variantes (contraste de phase, fond noir, lumière polarisée, fluorescence, confocal…).

Microscope optique : schéma 

Les parties optiques du microscope sont utilisées pour visualiser, agrandir et produire une image à partir d’un spécimen placé sur une lame. Ces pièces comprennent :

Oculaire :

également connu sous le nom d’oculaire. C’est la partie utilisée pour regarder à travers le microscope. Il se trouve en haut du microscope. Son grossissement standard est de 10x avec un oculaire en option ayant des grossissements de 5X à 30 X.

Tube oculaire :

c’est le porte-oculaire. Il porte l’oculaire juste au-dessus de l’objectif. Dans certains microscopes tels que les jumelles, le tube oculaire est flexible et peut être tourné pour une visualisation maximale, pour une variation de distance. Pour les microscopes monoculaires, ils ne sont pas flexibles.

Lentilles d’objectif :

Ce sont les principales lentilles utilisées pour la visualisation des échantillons. Ils ont une puissance de grossissement de 40x-100X. Il y a environ 1 à 4 lentilles d’objectif placées sur un microscope, en ce sens que certaines sont tournées vers l’avant et d’autres vers l’avant. Chaque lentille a sa propre puissance de grossissement.

Nez :

également connu sous le nom de tourelle tournante. Il contient les lentilles d’objectif. Il est mobile donc il cal tourne les lentilles d’objectif en fonction de la puissance de grossissement de la lentille.

Les boutons de réglage :

Ce sont des boutons qui sont utilisés pour focaliser le microscope. Il existe deux types de boutons de réglage, à savoir les boutons de réglage fin et les boutons de réglage grossier.

Stade :

Il s’agit de la section dans laquelle le spécimen est placé pour être visualisé. Ils ont des clips de scène qui maintiennent les lames de spécimen en place. L’étape la plus courante est l’étape mécanique, qui permet le contrôle des diapositives en déplaçant les diapositives à l’aide des boutons mécaniques sur la scène au lieu de les déplacer manuellement.

Ouverture :

Il s’agit d’un trou sur la platine du microscope, à travers lequel la lumière transmise par la source atteint la scène.

Illuminateur microscopique :

Il s’agit de la source lumineuse du microscope, située à la base. Donc, il est utilisé à la place d’un miroir. En plus, il capte la lumière d’une source externe d’une basse tension d’environ 100 v.

Condenseur :

Ce sont des lentilles qui sont utilisées pour collecter et focaliser la lumière de l’illuminateur dans l’échantillon. On les trouve sous la platine à côté du diaphragme du microscope. Ils jouent un rôle majeur dans la production d’images claires et nettes avec un grossissement élevé de 400X et plus. Plus le grossissement du condenseur est élevé, plus la clarté de l’image est grande. Les microscopes plus sophistiqués sont livrés avec un condenseur Abbe qui a un grossissement élevé d’environ 1000 X.

Diaphragme :

il est également connu sous le nom d’iris. Il se trouve sous la platine du microscope et son rôle principal est de contrôler la quantité de lumière qui atteint le spécimen. C’est un appareil réglable, contrôlant ainsi l’intensité lumineuse et la taille du faisceau de lumière qui atteint l’échantillon. Pour les microscopes de haute qualité, le diaphragme est fourni avec un condenseur Abbe et, combinés, ils sont capables de contrôler la focalisation de la lumière et l’intensité lumineuse qui atteint l’échantillon.

Bouton de mise au point du condenseur :

il s’agit d’un bouton qui déplace le condenseur vers le haut ou vers le bas, contrôlant ainsi la focalisation de la lumière sur l’échantillon.

Abbe Condenser :

il s’agit d’un condenseur spécialement conçu pour les microscopes de haute qualité, ce qui rend le condenseur mobile et permet un grossissement très élevé supérieur à 400 X. De surcroît, les microscopes de haute qualité ont normalement une ouverture numérique plus élevée que les objectifs.

La butée de crémaillère :

Elle contrôle la distance à laquelle les étages doivent aller, empêchant la lentille de l’objectif de s’approcher trop près de la lame d’échantillon, ce qui pourrait endommager l’échantillon. Par ailleurs, il est chargé d’empêcher la lame d’échantillon de remonter trop loin et de heurter l’objectif.