MARCHE DES RAYONS

placé sur cette fléché devant la. lentille L. Les lapons réfractés à leur sortie cle la lentille semblent en quelque sorte émaner de la flèche a'b ', située beaucoup plus loin. Si cette flèche est placée à une distance correspondant à la vision distincte, les rayons viendront se couper sur la rétine et y former une

Fig. 10.

image claire. L’objet AB paraît être placé à une plus grande distance, l’angle visuel est devenu plus grand; l’objet paraît donc grossi.

Ces lentilles convergentes portent le nom de loupes, lorsque leur pouvoir grossissant ne dépasse pas 10 à 20. Si le grossissement est plus fort, et si on suppose la lentille fixée à un support, on a le microscope simple.

description du microscope.

Microscope simple. — Le microscope simple est encore aujourd’hui un instrument indispensable au naturaliste qui a besoin de préparations microscopiques. Le support peut avoir diverses formes, mais le principe demeure le même. Sur un bras mobile autour d’un support est fixé un anneau destiné à porter la lentille. On pourrait, au lieu d’une seule lentille, se servir du système le moins grossissant d un microscope composé. Le support est solidement fixé sur un large pied de bois; au-dessous de la lentille est disposée une platine qu’on peut relever ou abaisser à volonté à l’aide d’une ciémaillère. La platine est percée d’un trou destiné à laisser passer les rayons lumineux que réfléchit un miroir placé au-dessous. Certaines loupes sont munies de deux planchettes, situées de part et d autre du support, et sur lesquelles le micrographe appuie les mains pour exécuter ses préparations.

Le microscope simple ne peut guère être employé dès qu’on atteint des grossissements supérieurs à 40. Du reste, il fatigue beaucoup l’œil, à cause de l’exiguité du champ, de la faible distance qui sépare la

MICROSCOPE COMPOSÉ

lentille de la préparation et du défaut de netteté des images; aussi est-il à peu près complètement hors d’usage: les microscopes composés ayant subi de grands perfectionnements, le microscope simple est réduit au rôle d’instrument de préparation.

Dans les microscopes catoptriques ou à miroir, le grossissement est obtenu à 1 aide d’un miroir concave. Ces microscopes sont d’un prix beaucoup plus élevé que les microscopes dioptriques, dans lesquels le grossissement est obtenu à l’aide d’une lentille de verre.

Microscope composé. • — En superposant à la lentille du microscope simple un tube noirci à 1 intérieur, on obtient dans ce tube l’image grossie et renversée d’un objet placé au foyer de la lentille. Si l’on place au-dessus de ce tube une lentille convergente ( oculaire ) à travers laquelle on aperçoive cette image virtuelle grossie une seconde fois, on réalise la construction du microscope composé. Dans le microscope simple ou la loupe on aperçoit donc l’objet lui-même; dans le microscope composé dioptrique, c’est l’image de l’objet, grossie et renversée, qui s’offre à l’examen.

Soit cib (fig. 11) le diamètre de l’objet situé en deçà de la distance focale, mais rapproché pourtant du foyer de la lentille l. Tous les rayons qui vont de a

DESCRIPTION du microscope.

en A, de b en B, et en un mot tous les rayons émanant de l’objet ab, seront réfractés et se couperont suivant B, donnant ainsi de l’objet une image virtuelle grossie et renversée, que la lentille nous montre à

la distance moyenne de vision distincte iv. Les rayons qui traversent la lentille L acquièrent le degré de. divergence qu’auraient les rayons de l’objet placé en a"b".

Comme il ressort de la figure 11, la section de l’image qui se trouve entre ci' et b' peut seule être aperçue ; car les rayons de b à B et de a à A dépassent les bords

de la lentille L.

La figure 12 représente la section longitudinale d un microscope composé1; ob est V objectif; ici c est un système de lentilles adapté au bord inférieur

1 Cette figure est en partie schématique.

MICROSCOPE COMPOSÉ. 13

du tube noirci intérieurement; o est Y oculaire; c’est un cylindre court enchâssé dans le tube r. La lentille convergente c, liée à l’oculaire, doit être provisoirement négligée. La petite flèche représente Y objet soumis à l’examen. Elle est placée sur une lame de verre, 1 eporteobjet; une autre lame de verre très mince la recouvre supérieurement, c’est le couvreobjetY Le porte-objet repose sur une plaque ou table t, nommée ‘platine; cette plaque est percée d’un trou dans l’axe de l’objectif.

La préparation est placée sur la platine, juste au-dessus du trou; s est un miroir concave, auquel on donne une position telle que le foyer coïncide avec l’objet ou, en d’autres termes, que les rayons lumineux réfléchis par le miroir se coupent

1 Le couvre-oojet n’est pas représenté sur la figure 12.

Fig. 12. — Coupe verticale d’un Microscope composé.

DESCRIPTION DU MICROSCOPE, sur l’objet lui-même. De cette façon la préparation est éclairée, lorsqu’elle est transparente ou tout au moins diaphane. Les objets opaques sont éclairés par le haut, grâce à des dispositions particulières. (Des lentilles, par exemple, ou un miroir de Lieberkühn.)

Ces parties essentielles du microscope sont adaptées à un support : le tube r est retenu dans une gaine de métal, dans laquelle il glisse à frottement. On peut ainsi rapprocher à volonté l’objectif ob de la platine et par suite de la préparation on dispose alors le miroir sous un angle convenable pour qu’il envoie sur les lentilles une vive lumière. Nous montr ei ons dans la suite comment, en regardant dans 1 intérieur du microscope, on dirige le miroir vers une fenêtre ou vers une lampe, jusqu’à ce que les rayons lumineux viennent frapper l’œil de l’observateur.

Il faut que l'objectif et la préparation puissent être rapprochés ou éloignés l’un de l’autre, suivant que l’exigent les rapports optiques entre l’œil et les lentilles. Chaque microscope composé dispose pour cela d un mécanisme spécial {mécanisme de la mise au ‘point). On distingue la mise au point grossière et la mise au point précise. La première consiste dans le déplacement du corps de l’instrument dans la Q-aine Pour opérer la mise au point grossière, il faut donc

MICROSCOPE COMPOSÉ

abaisser lentement le tube r clans l’intérieur de la gaine, jusqu’à ce que l’œil aperçoive une image trouble de la préparation disposée sur la platine et éclairée par le miroir. Vient alors la mise au point précise: la platine s’éloigne ou se îappioche de l’objectif par gradation très lente; quelquefois c’est l’objectif qu’on rapproche de la préparation1. L’opération doit durer jusqu’à ce que l’œil perçoive une image nette et distincte de 1 objet soumis a l’examen.

L’appareil destiné à transmettre ces mouvements est une vis micrométrique qui relève ou abaisse la platine, en la maintenant horizontale. La platine peut être mobile comme un clapet, à l’aide d’une charnière qui la fixe au pied de 1 instrument. Elle porte à la partie inférieure une saillie conti e laquelle vient butter une vis, dont elle suit les mouvements.

La platine est constituée quelquefois par deux plaques superposéesj rivées à un de leurs bords et portant, sur le bord libre opposé au premier, une vis qui permet d’élever ou d’abaisser à volonté la plaque supérieure. Cette disposition, qui théorique-

i L’expérience a montré qu’il valait mieux faire mouvoir le corps du miscroscope que la platine. Ce procédé est plus précis et moins sujet a dérangement. De plus,^si 1 on fait mouvoir l’objet, la mobilité de la platine est gênante. Aussi les bons microscopes sont-ils à platine fixe.

DESCRIPTION DTI MICROSCOPE.

mont constitue un obstacle au but qu’on se propose, n en ofïre pas moins dans la pratique de sérieux avantages.

Dans les plus grands microscopes, la mise au point grossière s’effectue ordinairement à l’aide d’un engrenage qui élève ou abaisse simultanément le tube et la gaine; la mise au point précise se fait par un des procédés indiqués ci-dessus, ou bien encore par un système spécial, mu par un ressort et une vis micrométrique. Un bon microscope doit toujours être pourvu d’appareils de mise au point exacte. Quand on a affaire à des instruments de peu de prix, il ne faut compter que sur une mise au point approximative.

Comme on l’a dit plus haut, le microscope composé n’est autre chose qu’un microscope simple dans lequel on ajoute un tube avec un oculaire à l’objectif ou au système de lentilles qui le compose (objectif de deux ou trois lentilles combinées). L’appareil ainsi construit présente des imperfections qu’il s’agit de corriger. Les deux principales sont Y aberration de sphéricité et Y aberration de réfrangibilité.

Par angle d'ouverture d’une lentille on entend l’angle formé par les lignes qui joignent le foyer aux extrémités de la coupe verticale d’une lentille; xrv (fig. 13) est l’angle d’ouverture.

MICROSCOPE COMPOSÉ

Cet angle est-il très petit, les rayons, soit du bord, soit du centre, se réunissent en un seul point; augmente-t-il, les rayons lumineux passant par le centre ou dans le voisinage du centre ced, se réunissent au foyer R, tandis que les rayons du bord subissent une réfraction plus sensible et forment déjà leur foyer au point r. Par suite de cette déviation des rayons marginaux, nous n’avons d’un corps

Fig. 13. — Aberration de Sphéricité.

en R qu’une image vague et trouble, à contours mal définis, visible seulement à travers les rayons du bord. Si l’on supprime ces derniers par un diaphragme B, un anneau de métal par exemple, l’image devient claire en R. Un semblable diaphragme, destiné à intercepter ces rayons marginaux, nous le retrouvons dans le microscope même, près de l’oculaire, comme l’indique la figure 12, en bb. Quelquefois même on en trouve un second dans le tube.

Un faisceau de lumière blanche, dans son trajet à travers une lentille convergente, n’est pas uniformément réfracté , mais il est décomposé en rayons colorés, dont le degré de réfrangibilité varie de l’un à l’autre. Le rayon violet i (fig. 14) est plus dévié

Fig. 14. — Aberration de Réfrangibilité.

que le rouge k. Entre i et k se trouvent les autres rayons colorés du spectre. Aussi l’objet paraît-il non seulement confus et trouble, mais encore bordé d’une couronne multicolore. Pour obvier à cet inconvénient, on fait usage de lentilles achromatiques , c’est-à-dire destinées à recomposer les différentes couleurs du spectre en un faisceau de lumière blanche. On com-

Lentille double.

bine à cet effet des lentilles de diverses substances ( crown , flintglass).

La figure ci-dessus représente une lentille convergente s, reliée à une lentille divergente z : s est en crown, z en fïint. Elles sont cimentées par du baume du Canada. Cette réunion étroite de deux

MICROSCOPE COMPOSÉ

lentilles porte le nom de lentille double. Non seulement ce système peut être rendu à peu près achromatique, mais il permet encore, lorsqu’une lentille est convergente , l’autre divergente , d’affaiblir l’aberration de sphéricité. Dans les objectifs des bons microscopes les lentilles sont toujours combinées de telle sorte que l’aberration de l’une corrige l’aberration contraire de l’autre. Un achromatisme absolu des lentilles est d’ailleurs inutile.

Si l’on cherche à réunir les rayons rouges et violets, le foyer ainsi obtenu ne sera pas celui des autres rayons colorés intermédiaires; aussi dans les lentilles doubles achromatiques obtient-on des images avec des traces de couleurs intermédiaires sur les bords ; elles ont une nuance jaune verdâtre. Gomme cette couleur est moins agréable à l’œil que le bleu clair, on donne, dans l’objectif, à la lentille en fïint un certain excédant de poids. Le bord de l’image est alors entouré d’une même bande bleu clair. Cette double lentille se nomme lentille 'perfectionnée, et on donne à celles qui fournissent des images rouges le nom de lentilles grossières.

Une lentille double dans laquelle l’aberration de sphéricité et celle de réfrangibilité sont supprimées autant que possible porte le nom de lentille aplanatique.

Il y a deux méthodes pour combiner entre elles

les lentilles de l’objectif. D’après l’ancienne méthode, chaque doublet est. numéroté isolément (1, 2, 3, 4, etc.); ils sont vissés les uns aux autres, de sorte que 1 et 2, ou bien 1, 2 et 3, ou encore 2, 3 et 4, forment des systèmes de lentilles. Aujourd’hui les opticiens construisent des systèmes de lentilles dans lesquels la lentille inférieure a la plus petite ouverture; les autres sont superposées d’après les dimensions croissantes de leur diamètre. C’est grâce à cette disposition des objectifs et par l’emploi de lentilles aplanatiques que nos microscopes actuels atteignent ce pouvoir pénétrant et résolvant qui rend visibles, à l’aide des plus forts grossissements, les détails les pins- délicats (stries longitudinales et transversales des écailles de papillons).

Les lentilles achromatiques et les diaphragmes (voir pages 17 et 18) ont déjà considérablement perfectionné les microscopes composés. Le champ visuel cependant (surface visible sous l’oculaire) est encore trop petit et trop obscur; de plus, la surface de l’objet paraît convexe. Pour obvier à cet inconvénient, une deuxième lentille ( lentille collective ou verre de champ ) est ajoutée à l’oculaire et à une distance telle de celui-ci que l’image des objets vient se peindre entre le verre de champ et l’oculaire luimême. L’utilité du verre de champ est d’abord de réfracter vers l’axe les rayons divergents provenant

MICROSCOPE COMPOSÉ

e l’objet. L’image qui sans cela serait formée en c'a'b' et serait trop grande pour être aperçue à travers l’oculaire o, apparaît maintenant en c"a"b L’objet est ainsi placé dans le champ visuel ; il est vu tout entier et non en partie, comme il le serait en l’absence du verre de champ. De plus, ce dernier augmente la clarté de l’image, car les rayons de l’espace c'a'b ' se concentrent sur l’espace plus restreint c"a"b". Enfin le verre de champ fournit un champ visuel dans lequel l’image c"a"b" présente une convexité opposée à celle de c'a'b'. On peut

aussi placer cette lentille de façon à en combiner les courbures avec celles de l’oculaire. Ces grands avantages optiques et quelques autres encore font du verre de champ une lentille indispensable à tous les microscopes, même aux plus mauvais1.

Fig. IC. — Verre de Champ.

1 Le verre de champ concourt encore à l’achromatisme de l’image en supprimant les franges irisées qui la bordent.

description du microscope.

L’Objectif consiste en une ou plusieurs lentilles, simples ou doubles. Le grossissement est en raison inverse de la distance focale. Néanmoins il est très difficile de placer ici une lentille double à foyer très court; on atteint pourtant le même but à l’aide d’un système à foyer plus long. D’un autre côté, cette disposition augmentant la netteté de l’image et diminuant l’aberration chromatique et l’aberration de sphéricité, on en est venu aujourd’hui à ne

construire les microscopes qu’avec un système de deux ou trois lentilles aplanatiques.

Dans un pareil objectif, ordinairement fixé sur un petit tube de laiton, la lentille la

Fig. 17. - Coupe verticale plus petite et la plus épaisse du Système de Lentilles est en bas, la plus large en

d’un Objectif. i p i j

ii ci ut ? les tcices planes gu système sont tournées vers l’objet.

Si l’on donne aujourd’hui la préférence aux objectifs dont les lentilles sont intimement réunies en systèmes, on se servait auparavant d’objectifs dont les lentilles isolées chacune dans sa propre monture pouvaient se visser Tune à l’autre ; on composait ainsi son système soi-même.

Ces lentilles simples sont, comme nous l’avons dit plus haut, indiquées par les chiffres 1, 2, 3, etc., et,

MICROSCOPE COMPOSÉ

d’après line table, on reliait, pour les grossissements divers, les lentilles 1 et 2, 1, 2 et 3, etc.

On trouve fréquemment les deux dispositions (système de lentilles et lentilles simples) réunies dans un même microscope.

Dans quelques instruments anciens, il n’y a qu’un seul système pour l’objectif, et les grossissements divers sont obtenus par l’addition d’un ou plusieurs oculaires. Cette disposition est moins avantageuse.

Il ne faut pas oublier que la clarté du champ est en raison inverse du grossissement; car l’objectif laisse passer d’autant plus de lumière que sa surface est plus grande. Les objectifs à fort grossissement, qui n’ont d’ordinaire qu’un petit diamètre, ne peuvent donc recevoir que peu de lumière; cette faible quantité, qui suffit pour éclairer une petite image, doit éclairer plus loin une image beaucoup plus grande. C’est donc un avantage pour le microscope d'avoir à l’objectif une ouverture aussi grande que possible.

Un point très important dans la construction des microscopes, c’est de centrer exactement les lentilles simples, comme aussi les lentilles associées; l’axe optique doit passer juste au milieu des deux surfaces d’une lentille, et les axes de toutes les lentilles d’un microscope doivent se trouver sur une

seule ligne droite (fig. 12, xx). Si les lentilles d’un microscope ne sont pas centrées avec toute l’exactitude possible^ l’image sera non seulement obscure, mais encore plus ou moins défigurée. Cette opération est un des travaux les plus difficiles qu’ait à exécuter un opticien; aussi les microscopes de peu de valeur, dits à la grosse, laissent-ils beaucoup à désirer sous ce rapport. On constate qu’un microscope est bien

centré en faisant tourner le tube autour de son axe. Le but est-il atteint, l’imasre reste au milieu du champ; si non, elle décrit un cercle excentrique qui, à de forts grossissements, sort même du champ de vision. Un centrage parfait dépend beaucoup du hasard, et l’on doit se contenter d’une approximation suffisante.

Fig- 18. — Coupe d’un Oculaire négatif ou Oculaire de Huyghens.

Oculaire. — En traversant Y oculaire, les rayons lumineux de l’image formée par l’objectif éprouvent une déviation telle que l’observateur les reçoit tous à travers sa pupille. La figure 18 (et 12, o) représente l’oculaire le plus employé, celui qui porte le nom d 'oculaire négatif, de Huyghens ou de Campani. Il consiste en un tube métallique noirci

MICROSCOPE COMPOSÉ. 25

intérieurement. En haut est vissée dans la monture la lentille oculaire, en bas le verre de champ. On donne ordinairement le nom d 'oculaire à ces deux lentilles associées. Le verre de champ, comme nous l’avons expliqué plus haut, fait converger les rayons en avant de la distance focale de l’oculaire; celui-ci joue le rôle d’une loupe. La surface plane de l’oculaire est tournée vers l’œil, comme aussi celle du verre de champ. C’est par là que l’oculaire de Huyghens diffère de celui de Ramsden ou oculaire positif, dans lequel les surfaces convexes des deux lentilles sont tournées l’une vers l’autre et plus rapprochées. L’image ici n’apparaît pas entre l’oculaire et le verre de champ, mais au-dessous de ce dernier (voir fig. 16). L’oculaire de Ramsden nécessite un champ de vision plus étendu. On s’en sert principalement pour l’usage du micromètre oculaire.

Deux ou plusieurs oculaires négatifs, à grossissements différents, sont joints aux meilleurs microscopes. Le tube de l’oculaire est d’autant plus longque le grossissement est plus faible. Les oculaires d’un microscope sont désignés par une lettre ou par des chiffres romains.

Il faut mentionner encore Yocidaire orthoscopique de Kellner, clans lequel le verre de champ se compose de deux lentilles accolées, et dont l’oculaire

donne un plus fort grossissement (huit à douze fois). Cet oculaire a pour effet de donner l’image de l’objet dans sjf position naturelle; car, avec l’oculaire négatif, l’image est toujours renversée, et pour observer la préparation , il faut la diriger en sens inverse. L’oculaire orthoscopique ne paraît pas répondre à un besoin optique essentiel ; on prétend pourtant que l’image qu’il donne est très plane, et que par conséquent le grossissement en est très uniforme. On est du reste complètement revenu de la réunion d’un oculaire fort et d’un objectif faible. Les plus forts oculaires agrandissent, il est vrai, l’image, mais c’est au détriment de la clarté et du relief. Les oculaires très forts ne sont souvent pour les microscopes qu’un accessoire sans valeur.

On a aussi des oculaires coudés; ils sont très commodes pour l’observateur, qui peut ainsi regarder horizontalement dans le microscope.

Comme on a pu le remarquer, on indique les objectifs par des chiffres arabes, et les oculaires, soit par des lettres, soit par des chiffres romains. On obtient donc les divers grossissements en combinant l’oculaire et l’objectif. L’oculaire IL par exemple donne, avec le système 4, un grossissement de 350 l’oculaire 1 au contraire, combiné avec l’objectif le plus fort, 4, ne donne qu’un grossissement de 280. A chaque microscope est joint un tableau synoptique