Par Alexander Merz · Mis à jour le
Un microscope optique est un instrument qui grossit de minuscules objets jusqu’à environ 1000 fois grâce à deux systèmes de lentilles – l’objectif et l’oculaire. Il se compose de 13 parties, réparties en trois groupes : optique, mécanique et éclairage.
La formule la plus importante tient en une ligne : grossissement total = objectif × oculaire, donc par exemple 40 × 10 = ×400.
Schéma du microscope légendé : les 13 parties en un coup d’œil
Le schéma montre un microscope optique à lumière transmise vu de profil, comme on en trouve dans presque toutes les salles de SVT. Lumière transmise signifie : la lumière vient du dessous et traverse la préparation.
Le tableau indique pour chaque numéro à quoi sert la pièce – en une phrase à chaque fois. Tu peux ainsi apprendre sans lire un chapitre entier.
| N° | Pièce | Fonction |
|---|---|---|
| 1 | Oculaire | La lentille dans laquelle on regarde, qui grossit encore l’image intermédiaire comme une loupe (le plus souvent 10×). |
| 2 | Tube | Le cylindre entre l’oculaire et l’objectif, qui maintient la bonne distance et bloque la lumière parasite. |
| 3 | Revolver porte-objectifs | Le disque rotatif qui permet de passer d’un objectif à l’autre, jusqu’au clic audible. |
| 4 | Objectifs | Les systèmes de lentilles juste au-dessus de la préparation, qui forment la première image agrandie (p. ex. 4×, 10×, 40×). |
| 5 | Platine | La surface percée d’un trou au centre, sur laquelle repose la lame porte-objet. |
| 6 | Surplatine à chariot avec valets | Maintient la lame et la déplace au millimètre près vers l’avant, l’arrière, la gauche et la droite grâce à deux molettes. |
| 7 | Condenseur | Une lentille sous la platine, qui concentre la lumière de la lampe sur la préparation. |
| 8 | Diaphragme (à iris) | Règle l’ouverture du faisceau lumineux, et donc la luminosité, le contraste et la profondeur de champ. |
| 9 | Lampe (source lumineuse) | La lampe dans le pied (aujourd’hui le plus souvent une LED), qui éclaire la préparation par en dessous. |
| 10 | Vis macrométrique | La grande molette qui monte et descend rapidement la platine ou le tube, pour une première mise au point grossière. |
| 11 | Vis micrométrique | La petite molette de précision, qui permet une mise au point exacte aux forts grossissements. |
| 12 | Potence (bras) | Le bras qui porte l’optique et la platine – et par lequel on saisit le microscope. |
| 13 | Pied (socle) | La base lourde qui rend le microscope stable et contient souvent la lampe. |
Légender le microscope : fiche d’exercice à imprimer
Voici le même schéma, mais sans les noms – pour t’entraîner à le légender. Écris sur chaque ligne le nom de la pièce, puis compare avec le tableau ci-dessus.
On apprend le mieux en commençant par les pièces situées sur le trajet de la lumière : lampe, diaphragme, condenseur, platine, objectif, tube, oculaire. Viennent ensuite les pièces que l’on manipule : vis, potence et pied.
Les parties du microscope en trois groupes
Les 13 parties se retiennent plus facilement si tu les classes selon leur rôle. L’optique grossit, la mécanique tient et déplace, l’éclairage fournit la lumière.
| Groupe | Pièces | Rôle |
|---|---|---|
| Parties optiques | Oculaire, tube, revolver porte-objectifs, objectifs | Former l’image et la grossir |
| Parties mécaniques | Platine, surplatine à chariot, vis macrométrique, vis micrométrique, potence, pied | Tenir la préparation, la déplacer, faire la mise au point |
| Éclairage | Lampe, condenseur, diaphragme | Éclairer la préparation de façon homogène |
Parties optiques : oculaire, tube, objectifs
C’est l’objectif qui fait le vrai travail : placé à quelques millimètres seulement au-dessus de la préparation, il forme la première image agrandie. Plus il grossit, plus il est généralement long et plus il s’approche de la lame.
Sur chaque objectif figure une suite de chiffres comme « 40/0,65 160/0,17 » – cela signifie grossissement 40×, ouverture numérique 0,65, longueur de tube 160 mm, épaisseur de lamelle 0,17 mm. Nous expliquons l’ouverture (la capacité à capter la lumière) plus bas : c’est elle qui décide des détails.
L’oculaire n’est rien d’autre qu’une loupe, à travers laquelle tu regardes l’image de l’objectif. Le tube maintient les deux à la bonne distance, pour que l’image se forme exactement là où l’oculaire regarde.
Parties mécaniques : statif, platine, vis de mise au point
La mécanique veille à ce que l’image reste stable et se règle finement. À ×400, chaque secousse se voit, c’est pourquoi les bons microscopes sont lourds et en métal.
La surplatine à chariot devient vraiment utile à partir de ×200 environ : le champ est alors si petit qu’en poussant avec les doigts, on dépasse sans cesse la cible. Un vrai microscope mesure d’ailleurs au moins 30 cm de haut environ, les appareils-jouets sont nettement plus petits.
Éclairage : lampe, condenseur, diaphragme
Une bonne image dépend entièrement de la lumière : le condenseur la concentre exactement sur la zone que l’objectif voit à ce moment-là. Les appareils simples n’ont à la place qu’un disque à trous, le milieu de gamme un condenseur d’Abbe (du nom d’Ernst Abbe) avec diaphragme à iris.
Le diaphragme est la pièce la plus sous-estimée : un peu fermé, il rend l’image plus contrastée, complètement fermé, elle devient sombre et floue. Les cellules non colorées, comme celles de la muqueuse buccale, n’apparaissent souvent que lorsque tu fermes un peu le diaphragme.
Comment fonctionne un microscope optique ? Le trajet de la lumière
Un microscope optique grossit en deux étapes successives : d’abord l’objectif, puis l’oculaire. Le chemin de la lumière à travers l’appareil s’appelle le trajet optique.
La lampe éclaire par en dessous, le condenseur concentre la lumière, qui traverse la préparation ultrafine. C’est pourquoi les préparations doivent être assez fines pour laisser passer la lumière – un oignon entier ne marche pas, une pellicule d’oignon si.
L’objectif forme dans le tube une image intermédiaire réelle, agrandie et inversée. L’oculaire grossit encore cette image comme une loupe, et ton œil la voit comme si elle se trouvait à environ 25 cm.
Calculer le grossissement du microscope
Le grossissement total se calcule ainsi : grossissement de l’objectif multiplié par celui de l’oculaire. Les deux chiffres sont gravés sur les lentilles.
| Objectif | Oculaire | Total | Utile jusqu’à env. | Ce que tu vois |
|---|---|---|---|---|
| 4× (ON 0,10) | 10× | ×40 | ×100 | Vue d’ensemble : rangées de cellules de la pelure d’oignon, daphnies, pollen en petits grains |
| 10× (ON 0,25) | 10× | ×100 | ×250 | Parois cellulaires, paramécies avec leur forme, filaments d’algues |
| 40× (ON 0,65) | 10× | ×400 | ×650 | ⭐ Au quotidien en classeNoyaux (colorés), chloroplastes dans l’élodée |
| 100× huile (ON 1,25) | 10× | ×1000 | ×1250 | Bactéries sous forme de points et de bâtonnets – uniquement avec huile d’immersion et coloration |
Le ×400 est la plage où les microscopes scolaires montrent le plus de choses. L’objectif 100× demande une goutte d’huile d’immersion entre la lentille et la lamelle et reste, au quotidien, plutôt réservé aux amateurs confirmés.
Sur des jumelles, le grossissement figure d’ailleurs directement au début de la désignation – c’est là un seul chiffre, comme tu peux le lire dans notre article sur le grossissement des jumelles.
Résolution : pourquoi plus de grossissement ne montre pas plus
Ce qui compte pour les détails, ce n’est pas le grossissement, mais le pouvoir de résolution – la plus petite distance à laquelle deux points apparaissent encore séparés. Il dépend de l’ouverture numérique (ON), c’est-à-dire de l’ouverture du cône de lumière que capte l’objectif.
La lumière a une longueur d’onde, et celle-ci fixe une limite : aucun microscope optique ne résout mieux qu’environ 0,2 µm (micromètre, millième de millimètre). Seuls les meilleurs objectifs à huile, avec une ON d’environ 1,4, y parviennent.
Voilà pourquoi « ×1600 » ou « ×2000 » sur les appareils d’initiation sont un argument publicitaire : un oculaire plus fort gonfle la même image, sans nouveaux détails. Les virus (15 à 400 nanomètres) restent toujours invisibles au microscope optique.
Bien utiliser un microscope : pas à pas
Beaucoup d’enseignants demandent une sorte de « permis microscope » avant la première utilisation – ces dix étapes en font partie. Une fois que tu les maîtrises, tu trouves n’importe quelle préparation en moins d’une minute.
- Porter : une main sur la potence, l’autre sous le pied.
- Installer : bien stable sur la table, câble placé de façon à ce que personne ne s’y prenne les pieds, lampe allumée.
- Plus petit objectif : faire pivoter l’objectif 4× jusqu’au déclic.
- Placer la préparation : poser la lame, lamelle vers le haut, la fixer avec les valets, amener l’objet au-dessus du trou.
- Approcher en regardant de côté : avec la vis macrométrique, réduire la distance entre l’objectif et la préparation – en regardant de côté, pas dans l’oculaire.
- Faire la mise au point : regarder maintenant dans l’oculaire et augmenter lentement la distance avec la vis macrométrique jusqu’à ce que l’image apparaisse. La vis macrométrique ne s’utilise qu’avec l’objectif 4×.
- Régler la lumière : ajuster la luminosité et fermer le diaphragme juste assez pour que l’image soit contrastée sans devenir sombre.
- Affiner : faire ressortir les détails avec la vis micrométrique.
- Grossir davantage : amener la zone intéressante exactement au centre, faire pivoter l’objectif suivant, faire la mise au point uniquement à la vis micrométrique, réajuster le diaphragme.
- Ranger : remettre le plus petit objectif, retirer la préparation, éteindre la lumière, poser la housse anti-poussière.
Quelles préparations conviennent pour débuter et comment les réaliser, c’est ce que montre notre guide observer au microscope pour débuter – de la pelure d’oignon à l’infusion de foin.
Microscope optique ou microscope électronique
Là où la lumière atteint sa limite, le microscope électronique prend le relais : il travaille avec des faisceaux d’électrons au lieu de la lumière et des champs magnétiques au lieu de lentilles en verre. Les premiers appareils ont été construits par Ernst Ruska et Max Knoll en 1931 à Berlin.
| Critère | Microscope optique | Microscope électronique |
|---|---|---|
| Rayonnement | Lumière visible | Électrons |
| Lentilles | Lentilles en verre | Bobines magnétiques |
| Résolution | env. 0,2 µm | moins de 1 nanomètre |
| Grossissement utile | jusqu’à ×1000 environ | jusqu’à plus de ×1 000 000 |
| Préparation | Vivante ou morte, fine, dans l’eau | Uniquement morte, séchée, sous vide |
| Image | En couleur, en direct | Noir et blanc (couleurs ajoutées après coup) |
| Visible | Cellules, noyaux, protistes, bactéries | Virus, organites cellulaires en détail, molécules |
| Coût | à partir de 100 euros environ | Des centaines de milliers d’euros et plus |
Pour l’école et le loisir, le microscope optique est imbattable côté pratique : tu vois des êtres vivants en mouvement et en couleur. Le microscope électronique montre en revanche des structures tout simplement trop petites pour la lumière.
Qui a inventé le microscope ?
Il n’y a pas d’inventeur unique : le microscope est né vers 1590 aux Pays-Bas, probablement dans l’atelier des lunetiers Hans et Zacharias Janssen à Middelburg. Cette attribution n’est toutefois pas établie avec certitude.
| Année | Qui | Quoi |
|---|---|---|
| vers 1590 | Hans et Zacharias Janssen | Premiers microscopes à deux lentilles dans un tube (attribution incertaine) |
| 1665 | Robert Hooke | Livre « Micrographia » : il voit des loges dans le liège et les appelle « cells » – cellules |
| années 1670 | Antoni van Leeuwenhoek | Minuscules microscopes à lentille unique jusqu’à ×270 environ ; décrit le premier des protistes et des bactéries |
| années 1870 | Ernst Abbe et Carl Zeiss | À Iéna, Abbe explique la limite de résolution et calcule pour la première fois des objectifs de façon scientifique |
| 1931 | Ernst Ruska et Max Knoll | Premier microscope électronique |
Van Leeuwenhoek est étonnant : avec une seule minuscule bille de verre, il voyait davantage que ses contemporains avec deux lentilles. Les lentilles des microscopes à deux lentilles de l’époque étaient tout simplement encore trop mauvaises.
Microscope et télescope : le même principe
En tant que site d’astronomie, nous ne pouvons pas nous en empêcher : microscope et télescope sont des proches parents sur le plan optique. Tous deux se composent d’un objectif qui forme une image intermédiaire et d’un oculaire qui grossit cette image comme une loupe.
| Microscope | Télescope | |
|---|---|---|
| Objet | Minuscule et proche | Gigantesque et lointain |
| Objectif | Focale très courte, quelques millimètres | Longue focale, souvent 700 à 1200 mm |
| Grossissement | Objectif × oculaire | Focale de l’objectif ÷ focale de l’oculaire |
| Limite | Longueur d’onde de la lumière (env. 0,2 µm) | Diamètre de l’objectif et turbulence de l’air |
Ce que cela donne en détail pour le télescope, nous l’expliquons dans « Télescope : construction et fonctionnement ». Qui a compris le schéma du microscope comprend aussi le télescope en cinq minutes.
Quel microscope pour l’école et la maison ?
À la maison, un microscope à lumière transmise doté des pièces de notre schéma suffit : revolver à trois objectifs, platine à chariot, vis micrométrique et LED. Ces appareils coûtent à partir de 150 euros environ ; pour les jeunes enfants, une loupe binoculaire est souvent le meilleur choix.
Nous présentons les deux appareils ci-dessous d’après leur fiche technique et les retours des forums de microscopie, sans les avoir testés nous-mêmes. Plus de choix et de comparaisons dans le guide du microscope, spécialement pour les jeunes chercheurs dans l’article microscope enfant et dans celui sur la loupe binoculaire.
Toutes les pièces du schéma: Microscope Omegon Nabla II Mono (jusqu’à 1000x)
Il a tout ce qui figure sur notre schéma : revolver avec objectifs jusqu’à 100× huile, platine à chariot avec vernier (aide à la lecture des positions), condenseur d’Abbe, vis macrométrique et micrométrique et LED. Regarder avec un seul œil est plus fatigant qu’une tête bino lors de longues séances.
Prix : 249,00 €
Avec les deux yeux: Omegon Microscope binoculaire Binofield, 40x–800x (LED)
Une entrée de gamme abordable avec tête binoculaire, revolver, platine à chariot, vis macrométrique et micrométrique ainsi qu’une roue à filtres de cinq couleurs pour plus de contraste. Il montre de vrais détails jusqu’à ×400 à ×650 environ, les ×800 annoncés sur la boîte sont du grossissement vide.
Prix : 149 €
En stock · expédié sous 3-7 jours
L’Omegon Nabla III dispose d’un éclairage selon August Köhler : un diaphragme de champ supplémentaire sur la lampe et un condenseur réglable en hauteur et centrable assurent un champ uniformément éclairé, sans lumière parasite qui mange le contraste. S’y ajoutent des achromatiques DIN de 4× à 100× huile et un condenseur d’ON 1,25, qui exploite pleinement l’objectif à huile. Le supplément vaut le coup pour le lycée, les études de biologie et tous ceux qui veulent voir des bactéries et des cellules colorées vraiment proprement – pour un élève de 6e, c’est trop.
Pour les confirmés: Microscope Omegon Nabla III Bino (Köhler)
Éclairage de Köhler, achromats DIN de 4x à 100x à huile et condenseur NA 1,25 : un standard de laboratoire qui permet aussi d’observer proprement bactéries et fines structures cellulaires.
Prix : 489,00 €
Questions fréquentes sur le schéma du microscope
Quelles sont les parties d’un microscope ?
Un microscope optique se compose de parties optiques (oculaire, tube, revolver porte-objectifs, objectifs), de parties mécaniques (platine, surplatine à chariot, vis macrométrique et micrométrique, potence, pied) et de l’éclairage (lampe, condenseur, diaphragme). Cela fait 13 parties au total, que tu trouves sur notre schéma légendé plus haut.
À quoi sert le tube du microscope ?
Le tube relie l’oculaire et l’objectif et les maintient à la bonne distance. C’est en lui que se forme l’image intermédiaire, que l’oculaire grossit. Il bloque en outre la lumière latérale gênante.
À quoi sert le condenseur ?
Le condenseur se trouve sous la platine et concentre la lumière de la lampe sur la préparation. Avec le diaphragme, il détermine la luminosité et le contraste. Sans condenseur, les grossissements au-delà de ×400 n’ont guère d’intérêt.
Quelle est la différence entre l’oculaire et l’objectif ?
L’objectif est placé près de la préparation et forme la première image agrandie. L’oculaire est la lentille contre l’œil, qui grossit encore cette image comme une loupe. Le grossissement total est le produit des deux.
Comment calculer le grossissement d’un microscope ?
Tu multiplies le grossissement de l’objectif par celui de l’oculaire. Un objectif 10× avec un oculaire 10× donne ×100, un objectif 40× donne ×400.
Qui a inventé le microscope, et quand ?
Le premier microscope est apparu vers 1590 aux Pays-Bas, probablement chez Hans et Zacharias Janssen. Ce sont Robert Hooke (1665) et Antoni van Leeuwenhoek (années 1670) qui l’ont rendu célèbre.
Peut-on voir des virus au microscope optique ?
Non, avec 15 à 400 nanomètres, les virus sont trop petits. La limite du microscope optique se situe vers 0,2 micromètre, soit 200 nanomètres – il faut pour cela un microscope électronique. Les bactéries, en revanche, se voient à ×1000 avec huile et coloration.
Comment faire un dessin de microscope pour l’école ?
Dessine au crayon, vu de profil, en commençant par le pied et la potence, puis la platine, le tube et l’optique. Trace les traits de légende à la règle, horizontalement vers l’extérieur, sans qu’ils se croisent. Tu peux prendre notre fiche d’exercice ci-dessus comme modèle.
À lire aussi : Acheter un microscope : le guide · Observer au microscope pour débuter · Microscope enfant · Télescope : construction et fonctionnement
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