Trois chiffres pour décrire un microscope
Au microscope optique, trois questions comptent : quelle taille apparente a l’image, quelle part de l’échantillon voit-on à la fois, et quel est le plus petit détail que l’on peut vraiment distinguer ? Chacune a une formule simple, et les données nécessaires sont gravées sur l’objectif et l’oculaire.
Le grossissement
Grossissement total = grossissement de l’objectif × grossissement de l’oculaire. Un objectif ×40 avec un oculaire ×10 donne ×400. Certains statifs ajoutent un facteur de tube, par exemple ×1,25, à multiplier aussi.
Le champ de vision
Champ de vision = indice de champ ÷ grossissement de l’objectif. L’indice de champ, en millimètres, est inscrit sur l’oculaire : souvent 18, 20 ou 22. Avec un indice de 18 et un objectif ×40, on voit un disque de 0,45 mm de diamètre, soit 450 micromètres. Doubler le grossissement divise le champ par deux.
La résolution
En traversant l’objectif, la lumière diffracte : un point devient une petite tache. Deux points plus proches que cette tache se confondent. La limite dépend de la longueur d’onde λ et de l’ouverture numérique ON, gravée sur l’objectif (par exemple 40/0,65) :
- Limite d’Abbe : d = λ ÷ (2 × ON).
- Critère de Rayleigh : d = 0,61 × λ ÷ ON.
En lumière verte à 550 nm et avec une ON de 0,65, la limite d’Abbe vaut 423 nm et le critère de Rayleigh 516 nm, environ un demi-micromètre. Une bactérie de 1 à 2 µm est visible ; un virus de 0,1 µm ne l’est pas.
Le grossissement utile
Grossir au-delà de ce que l’objectif sépare n’apporte rien. La plage de grossissement utile va de 500 × ON à 1 000 × ON : ici, ×325 à ×650. Le réglage ×400 s’y trouve. Au-delà de ×650, on obtiendrait un grossissement à vide : une image plus grande mais plus floue.
La profondeur de champ
Une estimation grossière est λ ÷ ON², ici environ 1,3 µm. À fort grossissement, seule une fine tranche de la préparation est nette à la fois, d’où l’usage constant de la vis micrométrique.
Objectifs courants
| Objectif | ON typique | Limite d’Abbe à 550 nm |
|---|---|---|
| ×4 | 0,10 | 2,75 µm |
| ×10 | 0,25 | 1,10 µm |
| ×40 | 0,65 | 0,42 µm |
| ×100 à immersion | 1,25 à 1,40 | 0,20 à 0,22 µm |
Pour une image optimale
Préférez une lumière bleue ou verte pour les détails les plus fins, ouvrez le diaphragme du condenseur pour qu’il remplisse l’essentiel de l’ouverture de l’objectif, et utilisez l’huile d’immersion avec les objectifs prévus pour : sans elle, leur ON tombe sous 1 et la résolution se dégrade. Ces notions figurent au programme de SVT du lycée et des premières années de biologie.