DU MICROSCOPE SIMPLE

Dans les pages précédentes, nous avons vu que plus un objet est rapproché de l’œil, plus il paraît grand, parce que l’angle visuel s’agrandit ; mais nous avons aussi remarqué qu’il y a une limite à ce rapprochement et qu’elle est déterminée par la distance de la vision distincte. Donc, tandis que l’angle visuel s’agrandit à mesure que l’objet se rapproche de l’œil, la divergence excessive des rayons venant de l’objet, empêche de le voir distinctement, et ce n’est que dans le cas où les rayons partis de tous les points de l’objet sont parallèles ou très peu divergents, que l’œil peut les réunir pour former une image sur la rétine. On produit cet effet en plaçant une lentille convexe entre l’œil et l’objet très rapproché de cet organe. Ainsi, en

Fig. 12.

examinant la figure 12, nous voyons que les rayons partis

de F, deviennent parallèles après avoir traversé la lentille; en conséquence, si un objet est situé en F ou entre F et G', mais plus près de F que de C\ une image peut être formée sur la rétine par des rayons parallèles ou légèrement divergents. Mais en interposant une lentille, nous pouvons voir l’objet sous un plus grand angle visuel. Par exemple, on ne verra pas un objet AB, parce qu’il est trop éloigné, ou en d’autres termes, parce que l’angle visuel est si petit que l’image n’impressionne pas sensiblement la rétine; mais si l’on place la lentille entre l’œil et l’objet, à une distance

Fig. 13.

telle que les rayons, trop divergents d’abord , deviennent parallèles outrés peu divergents , c’est-à-dire si l’objet est amené au foyer F de la lentille, ou un peu en-deçà, en A’B’, il est évident que l’angle DCE sera plus grand que l’angle ACB et que l’objet sera vu dans la direction CD, CE, ou sous un plus grand angle visuel, et en même temps à une distance telle qu’il ne serait pas visible sans le secours de la lentille (1). L’objet nous paraîtra d’autant plus grand que

(1) On admet que le plus petit angle sous lequel un objet peut être visible est d’une demi-minute à une minute; mais, dans ce cas, ce n’est pas seulement la forme de l’objet qu’il faut considérer, mais plus particulièrement le degré d’éclairage et le fond sur lequel est placé l’objet.

l’angle DCE sera plus grand que ACB, ou bien que la distance de A’B’ à C’, ou distance focale de la lentille, sera contenue dans la distance visuelle normale qui est de O, 25m. On trouve conséquemment le pouvoir grossissant de la lentille, en divisant la distance de la vision distincte, par la distance focale ; plus le diviseur ou distance focale est petit , plus est grand le quotient ou pouvoir amplificateur de la lentille. Donc, plus une lentille est convexe, et par conséquent à court foyer, plus elle amplifie.

Une lentille de grandes dimensions donne passage à un nombre de rayons lumineux plus considérable et laisse voir une surface plus étendue et plus lumineuse. Le pouvoir éclairant de deux lentilles est en proportion des carrés de leurs diamètres; mais comme il faut exclure les rayons extrêmes, en raison de l’aberration sphérique, il est nécessaire de limiter le champ de vue ou la surface que l’œil peut embrasser à travers la lentille munie d’un diaphragme. La bonté d’une lentille dépend beaucoup de la correction de l’aberration sphérique et de ce que l’on a convenablement limité le champ visuel, ce qui diminue le pouvoir éclairant.

Le verre est la matière le plus généralement employée à la construction des lentilles. Il doit être parfaitement homogène, exempt de bulles ou de stries, tout à la fois transparent et incolore. Les verres convexes peuvent être obtenus soit par la fusion (1), soit en les façonnant sur le tour.

11 y a deux siècles environ que Hooke (1656) et Hartsœ-

(1) Le procédé de la fusion n’est applicable qu’aux très petites lentilles sphériques désignées sous le nom d’engiscope.

ker (1674) fondirent des fils de verre en petits globules qu’ils fixèrent entre deux lames de plomb ; Délia Torre fondit des sphères de verre au chalumeau ; Butterfield employa du verre pulvérisé qu’il chauffait dans la flamme d’une bougie sur l’extrémité d’une aiguille ; Sivright fondait le globule sur un petit trou pratiqué dans une lame de platine, de manière qu’il se trouvait aussitôt enchâssé.

Cette manière de faire des lentilles a encore eu des partisans à une époque bien plus rapprochée ; Lebaillif fondait en globules de petites tiges de verre, et Harting (1840) adopta la méthode de Sivright. Mais avec les globules, l’aberration de sphéricité est toujours plus grande; on peut, il est vrai, la diminuer au moyen d’un diaphragme, mais l’ouverture est alors si étroite que l’œil n’embrasse qu’une très petite partie de l’objet , qui , en outre, n’est pas assez éclairé et se trouve trop rapproché du verre. On a encore fait des lentilles avec d’autres substances; ainsi Stephen Gray, ayant remarqué que les taches formées dans les globules de verre, paraissaient considérablement amplifiées lorsqu’on plaçait le globule près de l’œil , conçut l’idée de percer un petit trou dans une lame métallique et d’y loger une goutte d’eau contenant des animalcules qui parurent grossis lorsque l’eau eut pris une forme sphérique. Hooke suivit la même idée, lorsqu’il mit une lentille de verre en contact avec un fluide et obtint ainsi une lentille formée par la combinaison d’un solide et d’un liquide. Brewster (1837) fut probablement conduit par ces essais à employer d’autres fluides dont le pouvoir réfringent était plus grand que celui de l’eau , tels que l’acide sulfu rique, l’huile de ricin, ou plus particulièrement la téré

benthine et le baume de Canada, qu’il fit sécher par gouttes sur une seule ou sur les deux faces d’une lame de verre. Ces lentilles pouvaient être conservées pendant toute une année. Il fît également usage du cristallin d’ablette (< cypri nus alburnusj et d’autres petits poissons. Bien que l’alcool et les huiles volatiles réfractent puissamment la lumière , on ne peut s’en servir à cause de leur volatilité. Il est évident que ces substances sont tout-à-fait impropres à cet usage.

On fait d’excellentes lentilles avec les pierres précieuses. Brewster fît faire deux lentilles avec un rubis et un grenat, et, en 1813, il essaya d’en faire établir en diamant, mais ne put trouver personne qui voulût s’en charger, jusqu’à ce que Pritchard (1826), sous la direction de Goring, parvînt à terminer la première lentille de diamant d’une longueur focale de moins d’un millimètre. Les avantages que possèdent ces lentilles sont une grande puissance réfringente, un achromatisme presque parfait et une moindre aberration de sphéricité. Cette dernière est toujours en proportion de l’augmentation de courbure de la lentille, et comme le diamant réfracte la lumière avec une grande puissance, on peut produire un effet égal avec une lentille de diamant dont la convexité sera plus de moitié moins forte que celle d’une lentille de verre. On peut donc agrandir le champ de vue en même temps que l’on augmente la distance qui sépare la lentille de l’objet. Néanmoins les lentilles de diamant n’ont pas réalisé les espérances qu’elles avaient fait naître ; car la cristallisation de la pierre, sa double réfraction et son action polarisante , ainsi que les difficultés que présente surtout le polissage, fort coûteux, s’opposent tellement à ce qu’on les utilise, que ces lentilles

n’ont pu devenir d’un usage général. Elles n’ont, au surplus, amené aucune découverte que l’on n’eût pu faire avec un bon microscope composé. Bien plus, l’emploi d’une seule lentille puissante fatigue considérablement l’œil, le champ de vue est trop étroit, et quand la lentille est très forte, la distance qui la sépare de l’objet est si petite , que l’amplificateur est presque en contact avec lui. Certainement, une lentille en pierre précieuse serait préférable à celle en verre qui est plus susceptible d’être détériorée, mais elle ne- l’emporte en aucune manière sur un microscope composé. Si l’on emploie le zircon , le saphir, la topaze ou d’autres pierres douées de la double réfraction , elles devront être taillées de manière que l’axe de la lentille coïncide avec l’axe de double réfraction. Brewster préfère le grenat au rubis.

Les lentilles sphériques ( lentilles œil et oiseau ), dont l’idée première appartient à Brewster, furent modifiées ensuite par Coddington ; elles ont une forme particulière (pl. 1 , fig. 1). Ce sont des sphères de verre d’environ un quart à un demi-pouce de diamètre, rodées sur la circonférence et creusées d’une gorge profonde formant diaphragme et dans laquelle on coule parfois un mastic noir destiné à exclure les rayons qui tombent sur les bords du verre. Avec ces lentilles, on voit les objets très nettement , mais le champ visuel est très petit et la distance focale trop courte. On a tenté d’obvier à ces défauts en donnant aux surfaces sphériques des courbures différentes et moins prononcées, et en agrandissant l’ouverture du diaphragme pour augmenter le champ de vue; mais l’aberration de sphéricité augmente en même temps. D’un autre côté, on a tellement exagéré la courbure de la len-

tille (Stanhope), que le foyer coïncide avec la surface de la lentille , sur laquelle il faut conséquemment poser l'objet que l’on tourne vers la lumière pour l’examiner. Au surplus, ces lentilles ne sont pas très usitées, bien qu'elles aient l'avantage de pouvoir être plongées impunément dans l'eau, parce qu’elles sont formées d’un seul verre. On corrige en grande partie tous ces défauts par l’emploi des doublets. Wollaston fut le premier qui, en 1812, construisit un doublet périscopique, composé de deux lentilles piano-convexes de même courbure ; les faces planes étaient juxtà-posées, mais séparées par un diaphragme dont l’ouverture était égale à environ un cinquième de la longueur focale du doublet. Ce doublet a cependant le défaut d’agir comme une lentille bi-convexe , qui présente toujours plus d’aberration de sphéricité qu’une lentille piano-convexe.

Le doublet microscopique construit par Wollaston en 1828 est préférable. Cet instrument peut être comparé e deux dés, entrant l’un dans l’autre et portant tous deux une lentille piano-convexe dont la face plane est tournée vers l’objet qu’on observe. Si l’on avait placé de cette manière le coté convexe, il serait plus exposé à être sali ou détérioré. Les longueurs focales des lentilles sont dans le rapport de 3 à 1 ; la lentille la plus puissante est du côté de l’objet. Pritchard modifia l’écartement des deux verres. Bien que les aberrations de sphéricité et de chromaticité fussent presque entièrement corrigées, l’épaisseur du doublet et le peu de longueur du foyer s’opposant à ce que l’on pût disséquer les objets placés sous la lentille, Charles- Chevalier construisit un autre doublet formé de deux lentilles piano-convexes d’égale puissance, mais de diamètres différents, dont les faces planes étaient également tournées

vers l’objet et que séparait un diaphragme. La plus grande lentille est la plus rapprochée de l’objet (pl. 1, fig. 2). Je préfère ce doublet à tous les autres. Cet instrument, qui n’est pas aussi épais que celui de Wollaston , donne passage à un plus grand nombre de rayons lumineux , et il y a une distance suffisante entre la lentille et l’objet. Chevalier leur donne des foyers variés. Il a encore imaginé de placer un verre concave achromatique au-dessus du doublet, pour augmenter la distance entre le verre et l’objet, tout en faisant usage d’un plus fort grossissement. Pritchard a construit des triplets d’après le même principe que celui des doublets ; la lentille supérieure est la plus faible , mais le centrage des verres est très difficile. Les plus anciennes lentilles de Wilson et de Frauenhofer peuvent aussi être considérées comme des doublets. Elles sont composées de deux lentilles piano-convexes ajustées à différentes distances dans un tube et adossées par leurs convexités. On emploie encore fréquemment la lentille de Wilson (pl. 1, fig. 3). La combinaison de plusieurs de ces lentilles prend le nom de système de lentilles ; elle a cet avantage que nous avons déjà mentionné, de ne pas diminuer le champ de vue et la distance focale, quoiqu’on augmente le grossissement, et d’être en même temps achromatique. Si la. combinaison est telle que l’aberration de sphéricité soit détruite, autant que possible, en même temps que l’aberration chromatique, le système de lentilles est aplanatique. Un objet examiné avec ce système paraît tout-à-fait exempt d’anneaux , très bien éclairé et limité par un contour bien arrêté. La lentille est ordinairement montée dans une bague ou dans un petit tube de bois, de corne, de métal, etc., de différentes formes, et muni ou non d’un

manche. L’usage de la lentille est trop connu pour qu’il soit nécessaire d'insister sur ce point. Il est bon d’avoir plusieurs lentilles de pouvoirs différents. Celles qui grossissent de 20 à 30 diamètres, seront suffisantes dans le plus grand nombre de cas. Si l’on désirait une amplification plus considérable , il vaudrait mieux avoir recours au microscope composé, à moins que l’objet soit d’une telle nature qu’on ne puisse le placer sous le microscope, ainsi qu’il arrive, par exemple, quand on veut étudier une affection de la peau ou de l’œil sur un individu vivant ; mais, dans ces circonstances, il est bien rare qu’on ait besoin d’une forte amplification. Plus la lentille est rapprochée de l’œil, plus le champ de vue est large ; son étendue diminue lorsqu’on éloigne la lentille, car, dans ce cas, les rayons extrêmes ne peuvent parvenir à l’œil ; de là, vient le précepte pratique de tenir la lentille le plus près possible de l’œil , lorsqu’on veut voir une grande étendue de l’objet. Les myopes devront placer l’objet un peu plus près de la lentille que son foyer, afin que les rayons soient plus divergents à leur entrée dans l’œil ; l’inverse aura lieu pour les presbytes. Les lentilles piano-convexes sont préférables aux verres bi~con vexes, parce que les aberrations sphérique et chromatique sont moindres et que le champ de vue est plus étendu. Avec ces lentilles, il vaut mieux tourner le côté plan vers l’objet, parce que l’on augmente le grossissement et le champ visuel lorsqu’on regarde perpendiculairement à travers la lentille. Si la surface convexe est tournée vers l’objet, le grossissement est moins fort; alors, le champ de vue est moins étendu lorsque nous regardons perpendiculairement à travers la lentille, mais il s’agrandit si nous regardons obliquement, par les bords.

On tient ordinairement la lentille à la main, ou bien on la fixe devant l’œil, au moyen d’un ruban attaché autour de la tête ; on peut encore la maintenir entre l’arcade orbitaire et l’os de la pommette , mais ce procédé est fatigant pour l’œil et empêche l’évaporation de l’humidité. Il est préférable d’ajuster la lentille sur un pied, afin d’avoir les mains libres pour préparer l’objet qu’on étudie. Ainsi disposée sur un pied, une lentille forme le microscope simple ( microscopium simplex ) (1) .

Le support le plus simple est un anneau fixé à une tige horizontale et dans lequel on place la lentille. Il est plus commode de joindre l’anneau à la tige au moyen d’un genou, afin qu’on puisse le tourner dans tous les sens. La tige horizontale est fixée à son tour à une autre tige verticale le long de laquelle elle peut se mouvoir en montant ou en descendant. Ce système doit être ajusté sur un pied lourd, si l’on veut éviter de renverser l’instrument. On peut encore adapter la tige à une large plate-forme qui servira en même temps de support pour la préparation de l’objet.

Toutefois, quand la lentille grossit plus fortement et qu’elle a, par conséquent, un court foyer, son mouvement sur le pied, ou ceux de l’objet, doivent être effectués avec plus de précision. On y parvient en adaptant un engrenage à la colonne qui supporte la plate-forme ou la lentille, ou bien encore à tous deux. Lorsqu’on fait usage de puissants

(i) Demisiano employa le premier l’expression microscope; il est probable que ces instruments étaient désignés par les anciens sous les noms de conspicilia, muscaria, pulicaria , smicroscopia , engoscopia (de éy'/ùç, près, et cxo7riw, je vois). Le docteur Goring voulait remettre en vigueur cette dernière désignation.

amplificateurs, on doit aussi avoir recours à un autre mode d’éclairage ; la lumière directe du jour ne suffit plus et veut être augmentée par un miroir placé sous la plate-forme. Leeuwenhoek, le premier, fit usage d’un réflecteur (1668). Dans ses nombreuses recherches, il employait des lentilles bi-convexes de très petites dimensions, maintenues entre deux lames de métal perforées. L'objet était fixé sur une épingle qui pouvait être mue dans toutes les directions au moyen d’une vis, et chaque instrument était spécialement destiné à l’observation d’un ou de deux objets ; on les plaçait contre la lumière ; des observateurs modernes ont suivi le même système. Wilson (1702) se servit d’un microscope composé de deux tubes engainés ; à l’extrémité de chaque tube se trouvait une lentille, l’une qui servait à amplifier, l’autre à condenser la lumière sur l’objet placé entre les deux et maintenu solidement au moyen d’un ressort en hélice ; l’observation se faisait à la lumière directe. Lieberkuhn fixait la lentille dans un court tube de laiton, au centre d’un miroir concave d’argent poli; à l’autre extrémité du tube se trouvait aussi une lentille destinée à condenser la lumière sur le miroir, et de là sur l’objet placé entre les deux lentilles. Swammerdam , Lyonnet, Ellis, CufT et d’autres, se servaient de microscopes semblables ; mais aujourd’hui on n’en fait plus usage.

Nous aurons à nous occuper plus particulièrement des différentes dispositions de l’éclairage ainsi que du support et de son mécanisme, lorsque nous traiterons du microscope composé ; les principes de leur application et de leur emploi sont les mêmes, et certains microscopes composés peuvent être transformés, en quelques minutes, en microscopes simples, lorsqu’on remplace leur combinaison opti-

que par une lentille. Toutefois on a construit pour les microscopes simples des supports particuliers formés d’une colonne fixée sur une base séparée ou vissée solidement sur la boîte dans laquelle on renferme l’instrument. Au moyen d’une crémaillère à pignon adaptée à la colonne, la platine percée en son centre peut être élevée ou abaissée ; audessus d’elle est un anneau qui reçoit la lentille, et audessous se trouve le miroir réflecteur. Dans d’autres microscopes, au contraire, le pignon fait mouvoir la lentille et le support est immobile. On a encore appliqué à cet instrument une vis à pas fins, pour le mouvement lent , comme dans le microscope composé , et , en général, les mêmes accessoires, le micromètre, la caméra luciday etc., peuvent s’y adapter. Plôssl, Pritchard, Cuff, Ross, Charles- Chevalier, Raspail, Lebaillif et Strauss-Durckheim ont imaginé plusieurs formes de microscope simple.