L’objectif est l’élément le plus important et le plus complexe du microscope optique. Il est important car c’est dans l’objectif que se produit la majeure partie du grossissement fourni par le microscope. Sa complexité réside dans le fait que pour remplir sa fonction, il a besoin de différentes lentilles précises et de haute qualité.
L’image obtenue une fois que les rayons lumineux ont traversé l’objectif est appelée image réelle. Ces rayons lumineux passent ensuite à travers l’oculaire, ce qui donne une image virtuelle qui est observée par l’utilisateur du microscope.
Les microscopes sont généralement équipés de 3 ou 4 objectifs, chacun avec un grossissement différent, qui peut être sélectionné à l’aide de l’embout. Les microscopes utilisés dans les environnements professionnels peuvent avoir 5 ou 6 objectifs sur un seul nez.
Caractéristiques d’un objectif
Les objectifs d’un microscope peuvent être caractérisés par leur coefficient de grossissement et leur ouverture numérique. Le grossissement d’un objectif est le rapport entre la taille de l’image réelle et la taille de l’objet réellement observé. Ces deux grandeurs sont visibles dans l’image ci-dessous.
Le grossissement d’un objectif varie généralement entre 4x et 100x, même s’il est vrai qu’il existe des objectifs de haute qualité qui peuvent atteindre 250x. En multipliant ce grossissement par le grossissement fourni par l’oculaire, on obtient le grossissement total du microscope.
L’autre paramètre important est l’ouverture numérique. Ce paramètre peut être compris comme la taille du cône à travers lequel la lumière atteint l’objectif. En d’autres termes, les objectifs à faible ouverture numérique ont un cône d’entrée de la lumière plus petit que les objectifs à ouverture numérique élevée.
La définition exacte de l’ouverture numérique prend en compte la taille du cône précédemment décrite ainsi que l’indice de réfraction du milieu à travers lequel l’échantillon est observé. Cependant, la raison pour laquelle l’ouverture numérique est importante est qu’elle est directement liée à la résolution obtenue par l’objectif.
La résolution d’un objectif dépend de la longueur d’onde de la lumière et de l’ouverture numérique de l’objectif. La relation exacte entre ces paramètres est la suivante :
En appliquant cette formule, on peut déduire qu’avec un objectif à ouverture numérique élevée, on peut voir plus de détails qu’avec un objectif à ouverture numérique faible.
Différence entre les objectifs secs et les objectifs primaires
Il existe deux types fondamentaux de lentilles : les lentilles sèches et les lentilles d’immersion. Ces deux types de lentilles diffèrent en fonction du milieu entre l’échantillon et la lentille de l’objectif. Dans le cas des lentilles sèches, il n’y a pas de milieu autre que l’air entre l’échantillon et la lentille. Les objectifs à immersion, quant à eux, sont conçus pour observer l’échantillon à travers une couche de milieu d’immersion, généralement constituée d’huile. Cela signifie qu’il est nécessaire de placer juste la bonne quantité d’huile entre la lamelle protégeant l’échantillon et la lentille de l’objectif.
Le principal avantage de l’utilisation d’objectifs à immersion est que la lumière qui atteint l’objectif n’a pas besoin de passer par l’air. La qualité de l’image s’en trouve améliorée car elle réduit la réfraction de la lumière incidente. Par conséquent, les lentilles d’immersion sont utilisées dans des applications où un pouvoir de grossissement élevé et une haute résolution sont nécessaires.
Les lentilles sèches ont une faible ouverture numérique. La valeur maximale de l’ouverture numérique qu’un objectif sec peut théoriquement atteindre est de 1,0. Cependant, en raison de limitations pratiques, il n’est pas possible de fabriquer un objectif sec avec une ouverture numérique supérieure à 0,95.
Avec l’aide des huiles d’immersion, il est possible d’obtenir une ouverture numérique d’environ 1,4. Il s’agit d’une amélioration substantielle en termes de résolution obtenue. Les grossissements les plus élevés obtenus par le microscope optique sont donc obtenus au moyen d’objectifs à immersion.
Nomenclature des lentilles
Les caractéristiques de l’objectif sont toujours inscrites sur le côté de l’objectif. En général, les fabricants d’objectifs de microscope suivent un format standard pour indiquer ces caractéristiques. Il est ainsi possible de reconnaître immédiatement tout paramètre objectif, quel que soit le fabricant.
En partant du haut, les indications inscrites sur l’objectif sont les suivantes :
Nom du fabricant : Zeiss, Olympus, Leica, Nikon, etc.
Corrections optiques : Indications sur le type de lentilles utilisées dans l’objectif pour corriger les aberrations optiques. Il existe une grande variété d’options ici, la nomenclature spécifique peut varier selon le fabricant.
Grossissement : Capacité de grossissement de l’objectif, c’est-à-dire le rapport entre les tailles de l’image réelle et de l’objet réel.
Ouverture numérique : Indication de la taille du cône lumineux incident sur l’objectif.
Longueur du tube : ce chiffre indique la distance en millimètres qui doit exister entre l’objectif et l’oculaire pour que l’image se forme correctement. Le symbole de l’infini est utilisé pour indiquer que les rayons sont complètement parallèles en sortant de l’objectif.
Épaisseur de la lamelle : ce chiffre indique l’épaisseur en millimètres de la lamelle à utiliser pour minimiser les aberrations optiques.
Code couleur : un code couleur indique généralement le grossissement fourni par l’objectif. La plupart des fabricants suivent la norme présentée dans la section suivante de cet article. En outre, dans le cas des lentilles d’immersion, une deuxième couleur indique le milieu d’immersion à utiliser.
Codage couleur des lentilles
Le code couleur est très utile pour identifier immédiatement le grossissement fourni par l’objectif. Chaque couleur correspond à un grossissement spécifique comme indiqué dans l’image ci-dessous.
Dans le cas des lentilles d’immersion, il existe également un code couleur pour indiquer le milieu d’immersion à utiliser. Dans ce cas, il n’y a que quatre options dans l’image ci-dessous.
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