Système optique
La tâche principale du système optique est de former une image agrandie de l'objet étudié sur la rétine de l'œil de l'observateur. Ce système se compose de deux éléments principaux, fixés dans le tube.
L'objectif se trouve dans la partie inférieure du tube et est orienté directement vers la préparation. C'est un système de lentilles complexe, divisé en deux types :
- Objectifs à sec : fonctionnent dans un milieu aérien ordinaire. Possèdent des grossissements standards : $\times4$, $\times8$, $\times10$, $\times20$, $\times40$.
- Objectifs à immersion : destinés aux forts grossissements ($\times90$). Pour leur fonctionnement, la lentille doit être plongée dans un milieu spécial — une goutte d'huile de cèdre, appliquée sur la lamelle couvre-objet.
L'oculaire se situe dans la partie supérieure du tube et est orienté vers l'œil de l'observateur. Les oculaires sont des éléments interchangeables avec un grossissement de $\times7$, $\times10$ ou $\times15$.
Pour obtenir le grossissement final, il faut multiplier les coefficients de l'objectif et de l'oculaire. Par exemple, lors de l'utilisation d'un objectif $\times20$ et d'un oculaire $\times10$, le grossissement total sera de 200 fois.
Système d'éclairage
Le système d'éclairage est responsable du passage de la lumière à travers la préparation étudiée. Ses composants sont disposés strictement le long du trajet du rayon lumineux.
- Source lumineuse : peut être intégrée dans la structure ou externe (lampe de bureau, lumière naturelle de la fenêtre).
- Miroir : dirige les rayons lumineux par le bas vers la préparation. Il possède deux surfaces de travail. La plane est utilisée à la lumière du jour, car le soleil émet des rayons parallèles. La surface concave est nécessaire avec la lumière artificielle (d'une lampe) pour rassembler les rayons divergents. Sur les modèles modernes avec éclairage intégré, le miroir peut être absent.
- Diaphragme : régule le flux lumineux. Il s'agit de lamelles opaques formant une ouverture de diamètre variable. Lors du travail à faible grossissement, l'ouverture est rétrécie pour éliminer l'aberration sphérique, et à fort grossissement, elle est ouverte.
- Condenseur : système de lentilles qui rassemble et focalise les rayons lumineux précisément sur la préparation. La mise au point peut être ajustée en élevant ou abaissant le condenseur à l'aide d'une vis spéciale. Souvent, cet élément est combiné structurellement avec le diaphragme.
Système mécanique
Le système mécanique joue un rôle de charpente. Il est nécessaire pour fixer l'optique et manipuler l'objet étudié.
Les principales unités portantes comprennent la potence et la colonne. Les éléments optiques sont situés dans un tube appelé corps (ou tubus), tandis que la préparation elle-même est placée sur la platine porte-objet.
Pour la mise au point, on utilise des mécanismes de focalisation spéciaux : les vis. Elles sont reliées à la colonne et permettent de la faire monter ou descendre avec le tube :
- La vis macrométrique (macrovis) est utilisée pour le réglage grossier et uniquement lors du travail à faible grossissement.
- La vis micrométrique (microvis) est nécessaire pour la mise au point fine lors du travail à fort grossissement.
Le système mécanique comprend également des mécanismes de déplacement de la platine porte-objet dans le plan horizontal, ce qui permet de positionner précisément l'objet sous la lentille de l'objectif.
Principes de la microscopie et trajet des rayons
L'examen étant réalisé en lumière transmise, la coupe histologique doit être extrêmement mince et transparente. Une autre particularité réside dans le fait que l'optique forme une image inversée.
La lumière suit un trajet strictement défini de la source vers l'œil de l'observateur :
- Source lumineuse.
- Miroir (dirige le flux vers le haut).
- Diaphragme et condenseur (limitent et focalisent les rayons sur l'objet).
- Préparation.
- Objectif (forme une image initialement agrandie).
- Tube (transmet l'image).
- Oculaire (transmet l'image pour la perception par l'œil).
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quel est le sens physique de l'utilisation de l'huile de cèdre ?
Le sens physique de l'utilisation de l'huile de cèdre en microscopie à immersion est d'éliminer le changement brutal de l'indice de réfraction des rayons lumineux dans le milieu aérien. Une goutte d'huile est appliquée sur la lamelle couvre-objet, en la plaçant entre l'objectif et la préparation ; cela élimine la couche d'air. Lors de l'utilisation d'un objectif à immersion, le grossissement augmente jusqu'à 1000 fois.
Quel est le pouvoir de résolution du microscope optique ?
Le pouvoir de résolution est la distance minimale entre deux points vus séparément. Pour le microscope optique, il est d'environ 0,25 µm.
Les valeurs suivantes sont également indiquées pour la microscopie optique :
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Résolution théorique | 0,2 µm |
| Résolution pratique | 0,4 µm |
Quels types d'aberrations d'objectif existent en dehors de l'aberration sphérique ?
Outre l'aberration sphérique, on rencontre dans le système optique du microscope des distorsions chromatiques et la courbure de champ. Pour compenser ces défauts, on utilise des types spéciaux d'objectifs :
- Achromats — corrigent le chromatisme pour deux couleurs.
- Apochromats — corrigent le chromatisme pour trois couleurs.
- Planobjectifs — éliminent la courbure de champ.
Le trajet des rayons est facile à mémoriser de bas en haut : Source → Miroir → Condenseur/Diaphragme → Préparation → Objectif → Tube → Oculaire.
Questions des cours et des examens
Comment calculer le grossissement total du microscope ?
Il faut multiplier la valeur du grossissement de l'objectif par celle du grossissement de l'oculaire. Par exemple, un objectif 40x et un oculaire 10x donnent un grossissement total de 400 fois.
À quoi sert l'huile de cèdre ?
Elle est utilisée lors du travail avec des objectifs à immersion (grossissement ×90). L'huile est appliquée sur la lamelle couvre-objet et sert de milieu dans lequel est plongée la lentille de l'objectif.
Quelle face du miroir choisir lors de l'utilisation d'une lampe de bureau ?
Il convient d'utiliser la surface concave du miroir. Elle aide à rassembler les rayons divergents d'une source lumineuse artificielle.
Pourquoi faut-il fermer le diaphragme à faible grossissement ?
La réduction de l'ouverture du diaphragme à faible grossissement est nécessaire pour limiter le flux lumineux et éliminer l'aberration sphérique.
À étudier également sur le sujet
- Principe de fonctionnement des objectifs à sec et à immersion
- Aberration sphérique et méthodes de correction
- Règles de positionnement de l'objet sur la platine
- Particularités de la formation de l'image inversée
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