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Un anneau de couleur
caractérise
chaque grandissement
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La distance focale
Indispensable à connaître en photographie
classique (180 mm pour un télé, 28 mm pour un grand-angle), la
distance focale des objectifs pour microscope n’est généralement pas
indiquée sur l’objectif ; elle est comprise entre 16 et 3 mm pour
les objectifs à sec et entre 3 et 1,5 mm pour les objectifs à
immersion. L’objectif pour microscope est donc un super
grand-angulaire de distance focale extrêmement petite, mais on le
définit surtout par son ouverture numérique.
Le pouvoir pénétrant Le pouvoir pénétrant ou profondeur de foyer
désigne l’épaisseur de la zone dans laquelle tous les points de
l’objet sont vus avec netteté ; il est l’équivalent de ce que l’on
appelle profondeur de champ en photographie. Les éléments situés
avant ou après cette tranche ne sont plus perçus avec autant de
précision.
Le pouvoir pénétrant diminue lorsqu’on
augmente l’ouverture numérique de l’objectif. Aux forts
grandissements la zone de netteté est très faible et il est
nécessaire de passer par les différents ‘étages’ de la préparation
pour avoir une bonne idée de la façon dont l’objet est organisé dans
l’espace. Pour augmenter le pouvoir pénétrant il faut
fermer légèrement le diaphragme d’ouverture placé dans le
condenseur ; la netteté semble augmenter mais l’ouverture numérique
du condenseur diminue (elle devient inférieure à l’ouverture
numérique de l’objectif) et le pouvoir séparateur est diminué. Remarque : En général on n’utilise jamais le
diaphragme d’ouverture à la valeur de l’ouverture numérique de
l’objectif, on le ferme toujours un peu pour avoir une plus grande
profondeur de champ et un peu plus de contraste (on le ferme bien
souvent aux trois quarts ou aux deux tiers de l’ouverture numérique
de l’objectif).
Le pouvoir séparateur
C’est la capacité pour un objectif de rendre
visible deux points situés côte à côte. Il peut être calculé à partir de l’équation de
Abbe
PS =
Pouvoir Séparateur = 0,61 λ / 2 x ON = λ / 2n sin α
PS = plus petite distance entre deux points
rapprochés nettement visibles séparément.
λ = la longueur d’onde de la lumière
(de 400 à 760 nm pour la lumière blanche)
ON = Ouverture numérique (= NA =
Numerical Aperture).
n = indice de réfraction du milieu
dans lequel travaille l’objectif.
α = angle formé par l’axe de
l’objectif et les rayons extrêmes le traversant et participant à la
formation de l’image. Pour avoir la plus
petite valeur possible de PS il y a donc trois solutions : - diminuer λ [ex. en
utilisant une lumière violette (400 nm) ou ultraviolette(330 nm)
- augmenter n
[utiliser l’huile à immersion].
- augmenter α [en
travaillant avec un objectif qui s’approche davantage de l’objet
(objectif à immersion)]. Remarque 1 : Pour un apochromatique 100x l’ON
ne dépasse pas 1,40 et la lumière visible a une λ variant de 400 à
760 nm ; le PS est donc obligatoirement limité.
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ultraviolet |
bleu |
vert |
rouge |
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Longueur d’onde (en nm) |
365 |
436 |
546 |
650 |
|
Pouvoir séparateur (en
nm) |
0,13 |
0,16 |
0,20 |
0,32 |
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Valeurs du PS en fonction de la longueur d’onde (100x
apo) |
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4x |
10x |
40x |
100x |
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objectif achromatique |
2,75 |
1,10 |
0,35 |
0,22 |
|
objectif apochromatique |
1,72 |
0,86 |
0,29 |
0,20 |
Valeurs du PS en fonction du type d’objectif (lumière
verte)
nm = nanomètre = millième partie du
micron - unité de mesure des longueurs d’ondes (rappel
des principales valeurs : ultraviolet moins de 400 nm ;
violet 400-450 nm ; bleu 450-500 nm ; vert 500-580 nm ;
jaune 580-610 nm ; rouge 610-700 nm ; infra-rouge plus
de 700 nm).
Remarque 2 : Ce PS
n’augmente pas lorsque l’on utilise un oculaire plus puissant ;
l’image est plus grande mais on ne voit pas plus de détails. Remarque 3 :
Pratiquement on peut admettre que le grossissement total d’un
microscope est au maximum de 1000 fois l’ON de son objectif. Ex. :
un objectif 100x d’ouverture numérique 1,25 donnera une image 1250
fois plus grande que l’objet. Il est inutile d’utiliser un oculaire
supérieur à 12,5x.
La distance parafocale C’est la distance qui sépare la zone
d’insertion de l’objectif à la tourelle et le plan de la
préparation. Autrefois cette distance était de 37 mm mais la
construction d’objectifs complexes, à nombreuses lentilles, a
entraîné une nouvelle norme et cette distance a été allongée à 45
mm. Pour utiliser les anciens objectifs parafocalisés à 36 mm sur
les nouveaux microscopes parafocalisés à 45 mm il faut utiliser une
bague d’adaptation de 9 mm.
Distance
parafocale et Distance frontale
La distance de travail ou distance frontale Distance entre la
lamelle et la lentille frontale de l’objectif. Plus l’objectif a un
grandissement important, plus cette distance diminue (1/10 de mm
pour un 100x immersion). Il faut donc prendre des précautions pour
ne pas abîmer l’objectif (ni la préparation) lors de la mise au
point. Les objectifs modernes ayant un grandissement supérieur à 40x
sont équipés d’un dispositif anti-choc, ils disposent d’un système à
ressort qui évite la détérioration de la lentille frontale (et de la
préparation).
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Grandissement |
4x |
10 x |
20 x |
40 x |
60 x |
100 x |
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Ouverture numérique |
0,13 |
0,25 |
0,40 |
0,65 |
0,80 |
1,30 |
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Distance focale (mm) |
30,03 |
16,90 |
8,63 |
4,58 |
3,14 |
1,92 |
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Distance frontale (mm) |
18,23 |
7,18 |
1,63 |
0,60 |
0,23 |
0,20 |
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Exemple de valeurs pour les objectifs olympus
D achromatiques série LB
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Remarque :
Certains objectifs, notés LWD (long working
distance) sur la monture, sont calculés pour
permettre un espace de travail important entre
la lentille frontale et l'objet à manipuler. |
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