1ère partie - Les constituants du microscopique optique

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Les aberrations chromatiques et géométriques

Tout microscope comprend trois ensembles optiques (objectifs, oculaires et condenseurs) dont les caractéristiques sont à la base des performances du microscope.

Ces systèmes optiques sont composés d’un nombre plus ou moins important de lentilles qui obéissent aux lois de l’optique (et non aux codes de fonctionnement de l’œil humain), ce qui entraîne des aberrations (des défauts dans la formation des images) que l’on peut schématiquement classer en trois groupes.

- Les aberrations chromatiques : décalage dans l’espace des différentes couleurs issues d’un même objet coloré après traversée d’une ou plusieurs lentilles ; plus la longueur d’onde est grande, plus l’image se positionne vers l’arrière. On trouve successivement le bleu, le vert enfin le rouge. Ce phénomène est en partie responsable du liseré coloré qui entoure les objets observés au microscope

- Les aberrations géométriques : en particulier l’aberration sphérique qui donne une déviation plus importante des rayons marginaux qui se forment ainsi devant les rayons issus de la partie centrale de l’objet.

- La courbure de champ : responsable de la formation de l’image sur une portion de sphère et non dans un plan.

Lorsque la mise au point est faite sur la partie
 centrale de l’image, le centre est net et les bords sont flous

Lorsque la mise au point est faite sur la zone
 périphérique de l’image, les bords sont nets et le centre est flou

- L'astigmatisme : déforme l'image d'un point en en donnant une tache ± allongée, ± déformée, et plus ce point lumineux est éloigné de l'axe optique, plus cette déformation est marquée (stigma = point en grec).

- La distorsion : entraîne des défauts dans le parallélisme des lignes. Lorsque l'on regarde des séries de lignes se coupant à 90°, on ne retrouve pas l'orthogonalité, les angles ne sont plus parfaitement droits. Selon la déformation observée, on parle de déformation en barillet ou de déformation en coussinet.

- Les reflets sur les faces : une lentille n'est jamais traversée par toute la lumière qui arrive sur une de ses faces ; une partie est réfléchie, une partie est perdue et peut aussi engendrer un voile qui diminue le contraste de l'image. En général ce défaut est toujours corrigé pour le jaune-orangé (maximum de sensibilité de l'œil humain) ce qui explique le reflet bleu-violacé des lentilles traitées. Les optiques pour microscope ne peuvent toutefois se contenter de ce simple traitement.

Pour corriger ces diverses catégories de défauts et faire face à ces problèmes techniques extrêmement complexes, les fabricants de matériel optique font varier :
- le nombre de lentilles (de 3 à plus de 20)
- la puissance des lentilles (convergence/divergence),
- les rayons de courbures des faces,
- le traitement multicouche,
- la position relative des divers groupes (doublets, triplets…),
- la composition des lentilles en utilisant plus de 30 sortes de verres (les flints, à base d’oxyde de plomb ayant un indice de réfraction plus important que les crowns moins réfringents).