Comment fonctionnent le microscope optique et son histoire ?

Nous ne pouvons pas distinguer deux objets (ou points) qui se situent plus près que 0,1 mm.

La taille moyenne d’une cellule est 20 μm, inaccessible à l’œil nu.

les premiers microscopes furent donc optiques ou photoniques, avant de mettre à profit d’autres rayonnements ou effets physiques.

Objectif du microscope:

• donner une image grossie d’un petit objet (grossissement)
• sépare les détails de celui-ci sur l’image (résolution)
• rend les détails visibles à l’œil ou avec une caméra

HISTOIRE:

1632: Invention du microscope optique:

Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723), naturaliste Hollandais et marchand d’étoffes, connu comme étant le père du microscope optique.-Il développa la conception du microscope.

l fabriqua ses propres microscopes, constitués chacun d’une petite plaque de métal portant une lentille simple extrêmement convexe qui permettait d’observer l’objet monté sur une pointe très fine.

En 1680 Anton Van Leeuwenhoecka fait les premières observations en microscopie optique avec un grossissement de 300 fois environ.-Il publie ses lettres et ses dessins de bactéries, protozoaires, spermatozoïdes, globules rouges et autres dans la revue Philosophical Transactions of Royal Society.

PRESENTATION TECHNIQUE:

Le microscope  optique utilise la lumière. Il est doté de deux lentilles.

• l’objectif, pour agrandir l’objet que l’on souhaite observer (il existe plusieurs grossissements) ;
• l’oculaire pour que les rayons arrivent à l’œil de manière parallèle, ce qui permet à l’œil de se reposer.

Des instruments supplémentaires permettent de régler la quantité de lumière (le diaphragme) ou la mise au point (molettes liées à un système de crémaillère) pour affiner l’observation de l’échantillon placé sur la platine porte-échantillon.

La résolution des microscopes optiques ne peut être supérieure à 0,2 micromètre, cette résolution étant limitée par la diffraction de la lumière. Des techniques permettent de s’approcher de cette limite : l’utilisation d’un objectif à immersion (dans l’huile), ou en diminuant la longueur d’onde de la lumière (toutefois limitée au visible).

Sur quel principe optique, le microscope fonctionne-t-il? :

OBJECTIF:

l’objectif du microscope  est formé d’une lentille convergente de courte focale (quelques mm). Un objet placé à proximité de son foyer donne une image intermédiaire agrandie et renversée. Le grandissement de l’objectif est noté G1. Un dispositif de rotation permet de changer l’objectif.

L’OCULAIRE.

C’est une lentille convergente de plus grande focale (quelques cm). Il sert de loupe en grossissant l’image intermédiaire donnée par l’objectif.Le grossissement de l’objectif est noté G2.

Le grossissement commercial d’un oculaire est généralement compris entre 5 et 25. C’est l’indication mentionnée sur l’oculaire.

Comment calcule-t-on le grossissement du microscope?

grossissement du microscope = grossissement objectif x grossissement oculaire

Agrandir ne suffit pas!!!

Le microscope doit être capable de séparer des détails très voisins c’est le pouvoir de résolution

Pouvoir de résolution=0,61λ/n sin α

• n= caractérise un milieu translucide
• α= demi angle du cône de vision de l’objet par l’objectif du microscope.
• λ = longueur d’onde

Or n=c/v donc dépend de la vitesse de la lumière dans le vide et de la vitesse de la lumière dans le milieu.

Mise au point::

La mise au point consiste en un réglage permettant d’observer l’image de l’objet au travers du microscope sans que l’œil ait à accommoder (c’est-à-dire que l’image au travers du microscope se forme à l’infini).

C’est l’ensemble du tube que l’on déplace par rapport à l’objet :Les lentilles objectifs et oculaires sont fixes l’une par rapport à l’autre La distance qui les sépare est donc constante.

Le condensateur:

Situé entre la préparation et le dispositif d’éclairage, le condenseur est un système optique qui contrôle le cône lumineux envoyé sur la préparation; la qualité de l’image dépend de son réglage méticuleux.

La lumière issue du condenseur converge vers la préparation; lors de son passage à travers la préparation la lumière devient divergente et forme un cône inversé (par rapport au cône convergent envoyé par le condenseur) qui est capté par la lentille frontale de l’objectif.

Comment utilise-t’on le microscope optique ? :

Installation du microscope:

Placez le microscope la poignée (ou statif) devant vous.

– Branchez la prise du microscope et allumez la lumière.

– Utilisez toujours en premier l’objectif le plus faible.

– Mettez un maximum d’éclairage en ouvrant complètement le diaphragme.

ATTENTION A NE PAS METTRE LES DOIGTS SUR L’OCULAIRE,LES OBJECTIFS OU EN PLEIN MILIEU DE LA PREPARATION QUE VOUS ALLEZ OBSERVER :ILS DOIVENT RESTER PROPRES POUR BIEN VOIR.

Disposition de la préparation et mise au point:

– Placez la préparation (ou lame) sur la platine du microscope,la lamelle dirigée vers le haut.Fixez la lame avec les pinces.

– Centrez la lame sur la région à observer.

– La mise au point se fait en deux étapes :

* regardez d’abord sur le côté du microscope et rapprochez au maximum l’objectif de la préparation avec la vis macrométrique (=la grosse vis).

ATTENTION POUR CETTE ETAPE, IL EST TRES IMPORTANT DE REGARDER SUR LE COTE ET PAS DANS L’OCULAIRE POUR EVITER QUE L’OBJECTIF CASSE LA PREPARATION EN VERRE (SURTOUT AU GROSSISSEMENT LE PLUS IMPORTANT).

* Puis regardez dans l’oculaire et éloignez lentement l’objectif de la préparation avec la vis macrométrique, jusqu’à voir quelque chose.

– Pour finir le réglage, vous pouvez améliorer l’image en tournant la vis micrométrique (=petite vis) et en réglant l’intensité de la lumière avec le diaphragme.

– Explorez la préparation pour trouver la zone la plus favorable.

Les multiples usages du microscope dans divers domaines d’application

Le microscope est un instrument indispensable pour plusieurs secteurs d’activité. Grâce à sa capacité à magnifier et révéler des détails invisibles à l’œil nu, il est utilisé depuis des siècles pour faire avancer la recherche scientifique et résoudre des problèmes pratiques. Cet article présentera les principaux domaines d’application du microscope.

Sciences de la vie et recherche médicale

L’un des premiers usages du microscope a été dans le domaine des sciences de la vie et de la médecine. En effet, ce sont les travaux du célèbre scientifique hollandais Anton van Leeuwenhoek au 17ème siècle qui ont véritablement démocratisé cet outil en permettant l’étude des bactéries et autres microorganismes.

Anatomie pathologique

Dans cette spécialité médicale, les médecins examinent les tissus prélevés sur des patients afin de poser un diagnostic ou de suivre l’évolution d’une maladie. Le microscope optique est un élément essentiel pour distinguer les différentes cellules et structures présentes dans ces échantillons.

Biologie moléculaire et génétique

La biologie moléculaire étudie les processus cellulaires impliquant l’ADN, l’ARN et les protéines. Les microscopes électroniques sont particulièrement utiles dans ce domaine, car ils permettent de visualiser les macromolécules et de comprendre leur fonctionnement.

Industrie

L’industrie a également adopté le microscope professionnel Loisirs Plaisirs comme un outil précieux pour améliorer ses méthodes de production et garantir la qualité de ses produits. Plusieurs secteurs ont intégré les microscopes dans leur chaîne de production, notamment dans les industries suivantes :

• Électronique : Les microscopes électroniques à balayage sont essentiels pour examiner les circuits intégrés complexes et vérifier que chaque composant est bien soudé et performant.
• Métallurgie : L’analyse microscopique des métaux permet d’étudier leur structure cristalline et d’évaluer leurs propriétés mécaniques et thermiques.
• Pharmaceutique : La fabrication de médicaments nécessite une surveillance constante de la qualité des matières premières et des produits finis. Les microscopes servent ainsi à identifier d’éventuelles impuretés ou contaminants.

Contrôle qualité et assurance qualité

Dans ces domaines, les microscopes servent à vérifier la conformité des matériaux et des produits finis en comparant leur apparence, leur taille ou leur composition chimique avec des normes établies. Ils contribuent ainsi à garantir la sécurité et l’efficacité des produits mis sur le marché.

Criminalistique et expertises légales

Les microscopes sont également employés par les experts en criminalistique pour analyser des preuves et aider à résoudre des affaires judiciaires. Voici quelques-uns des domaines d’application du microscope dans ce cadre :

• Examen des documents : L’utilisation de microscopes stéréoscopiques permet de déterminer si un document a été falsifié, en révélant par exemple des traces d’encre ou des altérations de la surface du papier.
• Analyse des fibres et des cheveux : Les microscopes optiques et électroniques à balayage sont utilisés pour comparer les fibres textiles et les cheveux retrouvés sur une scène de crime avec ceux des suspects ou des victimes.
• Identification des armes blanches : Les microscopes métallographiques servent à examiner la composition chimique et la structure cristalline des métaux présents dans les couteaux, les lames de rasoir ou autres objets pouvant être utilisés comme armes.

Expertises en art et archéologie

Les microscopes sont également très utiles pour les experts en art et en archéologie qui cherchent à authentifier des œuvres ou à mieux comprendre leur histoire. Ils peuvent ainsi analyser la composition des pigments, la technique de fabrication des objets anciens ou encore les traces de restaurations antérieures.

Éducation et enseignement

Enfin, le microscope est un outil pédagogique précieux pour les enseignants et les élèves. Il permet d’explorer le monde invisible qui nous entoure et de mieux comprendre les principes scientifiques fondamentaux. Les microscopes sont ainsi couramment utilisés dans les classes de biologie, de chimie ou de physique pour observer des cellules, des cristaux ou des particules en suspension.

En conclusion, les domaines d’application du microscope sont vastes et variés. Cet instrument polyvalent est un atout majeur pour les chercheurs, les industriels et les experts qui cherchent à percer les mystères du monde microscopique et à résoudre des problèmes concrets.