Microscope optique

Le microscope optique est un instrument d'optique muni d'un objectif et d'un oculaire qui permet de grossir l'image d'un objet de petites dimensions (ce qui caractérise son grossissement) et de séparer les détails de cette image (et son pouvoir de résolution) afin qu'il soit observable par l'œil humain.
Il est utilisé en biologie, pour observer les cellules, les tissus, en pétrographie pour reconnaître les roches, en métallurgie et en métallographie pour examiner la structure d'un métal ou d'un alliage.
Il ne faut pas le confondre avec la loupe binoculaire qui n'exige pas des échantillons plats de faible épaisseur, ou réfléchissants, et permet d'observer des pièces naturelles sans préparation en grossissant l'image d'un facteur peu élevé, mais en gardant une vision stéréoscopique propice à l'examen macroscopique révélateur de grains, de criques, de fissures, etc.


Histoire


Il est difficile de dire qui a inventé le microscope composé.
On dit souvent que l'opticien hollandais Hans Janssen et son fils Zacharias Janssen fabriquèrent le premier microscope en 1590, mais ceci provient d'une déclaration de Zacharias Janssen lui-même au milieu du XVIIe siècle. La date annoncée est assez improbable étant donné qu'il a été montré que Zacharias Janssen est né vers 1590.
Un autre favori au titre d'inventeur du microscope est Galilée.
Il a développé un occhiolino, un microscope composé d'une lentille convexe et d'une autre concave en 1609.
Un dessin par Francesco Stelluti de trois abeilles figure sur le sceau du pape Urbain VIII (1623-1644) et passe pour la première image de microscopie publiée.
Christiaan Huygens, un autre Hollandais, a développé à la fin du XVIIe siècle un oculaire simple à deux lentilles corrigé des aberrations chromatiques, ce qui fut un grand pas en avant dans le développement du microscope. L'oculaire de Huygens est toujours fabriqué aujourd'hui, mais souffre d'un champ assez réduit et d'autres problèmes mineurs.
On attribue en général à Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) le fait d'avoir attiré l'attention des biologistes sur les utilisations du microscope, même si des loupes ordinaires étaient fabriquées et utilisées déjà au XVIe siècle. Les microscopes artisanaux de Van Leeuwenhoek étaient des instruments simples et de taille réduite comprenant une lentille unique mais forte.
En comparaison, les systèmes à plusieurs lentilles restaient difficile à mettre au point et il fallut pas moins de 150 ans de développement des optiques avant que le microscope composé puisse livrer une qualité d'image équivalente à celle des microscopes simples de Van Leeuwenhoek. Néanmoins, et malgré de nombreuses revendications, on ne peut pas considérer Van Leeunwenhoek comme l'inventeur du microscope composé.





Principe du microscope optique de base

Le microscope optique se base sur les lentilles pour obtenir une image agrandie de l'échantillon à observer.

On peut faire un microscope simplifié avec deux lentilles convergentes.
L'objet à observer est placé devant la première lentille appelée « objectif ».
Si l'objet est au-delà de la distance focale, cela forme une image réelle inversée et de taille différente ; l'image est plus grande que l'objet si celui-ci est situé à une distance inférieure au double de la distance focale de l'objectif.
La deuxième lentille est l'oculaire : elle est positionnée de sorte que l'image soit dans son plan focal.
Ainsi, l'œil observe une image « à l'infini », donc en relâchant les muscles chargés de l'accommodation, ce qui représente un meilleur confort visuel.
Il s'agit d'un système centré dioptrique, composé en partie de doublets pour en corriger certaines des aberrations optiques.
A contrario d'autres systèmes optiques qui sont définis par leur grossissement optique (télescope) ou leur grandissement (appareil photographique), le terme approprié, pour le microscope, est sa puissance, rapport de l'angle, sous lequel est vu l'objet à travers l'instrument, à la longueur de cet objet.
La technique d'illumination la plus utilisée en microscopie à champ large classique est l'illumination de Köhler, qui garantie une qualité d'image optimale.