DES STRIES A RÉSOUDRE

VALEUR DE l'aNGLE a FORME PAR LES FAISCEAUX DIFFRACTÉS AVEC LE FAISCEAU DIRECT

L'examen de cette table montre qu'un faisceau de diffraction, formant avec Taxe optique d'un objectif un angle a, d'une valeur donnée, ne pourra pénétrer dans cet objectif, que si celui-ci ])0Ssède un angle d'ouverture dont la valeur soit au moins double, c'est-à-dire égale à 2 a. Par conséquent, d'après la table de Nsegeli et Scbwendener, pour des stries distantes de 1 a, le premier faisceau de diffraction ne pourra pénétrer dans un objectif, que si celui-ci possède un angle d'ouverture d'au moins 60''. Si l'écartement des stries est égal à la longueur d'onde, c'est-à-dire à 0 a, 5 il faudra, pour que le premier faisceau de diffraction puisse pénétrer dans un objectif, que celui-ci possède un angle d'ouverture de 180°. Or cette limite n'a jamais pu être atteinte. Donc, dans les conditions données, il est impossible de résoudre, c'està-dire de distinguer nettement les unes des autres, des stries dont l'écartement est inférieur à 0 tj., 5.

Moyens de reculer la limite de la résolution. — On possède deux catégories de moyens qui permettent d'essayer d'élever la puissance de résolution au-dessus de cette limite. C'est d'une part l'emploi de rayons lumineux de très faible longueur d'onde et d'autre part l'emploi d'artifices d'éclairage.

1° Emploi de rayons de faible longueur d'onde. — Il faut, dans ce cas, employer un éclairage monocbromalique réalisé avec des rayons de longueur d'onde très courte.

C'est ainsi ([ue la photographie permet d'employer les rayons ultraviolets, dont la longueur d'onde est de 2.750 A, et d'obtenir des détails que l'œil ne peut percevoir avec ies rayons de g-rande longueur d'onde auxquels il est seulement sensible (méthode de Kôhler i). On peut arriver ainsi à abaisser la litnile de résolution de 0 [jl, 5 à 0 \j., 4. llàtons-nous de dire que ce procédé est plus théorique que pratique et qu'il n'est pas sans présenter de grandes difficultés, sur lesquelles nous reviendrons plus loin (p. 79). Mentionnons dès maintenant la nécessité de se servir uniquement de lentilles, de lames et de lamelles en quartz, car le verre ne laisse pas passer les rayons ultra-violets. La source lumineuse doit être une étincelle électrique jaillissant entre des électrodes de cadmium ou de magnésium ou une lampe à vapeur de mercure en quartz. La mise au point se fait à l'aide de verres fluorescents, qui rendent visibles les ravons ultra-violets.

En outre, on ne peut employer qu'une zone déterminée du spectre ultra-violet, car, au-dessous d'une longueur d'onde de 2.000 A, les rayons ne peuveni traverser l'air.

11 y a un moyen beaucoup plus simple de diminuer la longueur d'onde des rayons lumineux. Il consiste à les faire passer, avant leur entrée dans Tobjectif, non dans Pair, mais dans un milieu plus réfringent. Ce procédé est réalisé dans les objectifs à immersion dont nous aurons à parler plus longuement. On sait que la longueur d'onde et la vitesse de translation des rayons lumineux sont inversement proportionnelles à Tindice de réfraction du milieu traversé. L'indice de réfraction de l'air étant égal à Tunité, si, par exemple, l'indice de réfraction du liquide d'immersion est 1,5, la longueur d'onde des rayons qui traverseront ce liquide sera raccourcie de deux tiers. Pour des stries distantes de 0 u, 5 il suffira d'un angle de 42° pour que le premier faisceau de dilïraction pénètre dans l'objectif. En employant comme liquide d'inmiersion le monobromure de naphtaline, dont lindice de réfraction est très élevé (i,H6), et en éclairant la préparation avec des rayons de 4000 A (Ou., 40) de longueur d'onde, l'extrême limite de résolution

sera abaissée à t-Vt» = 0 'J-? 24. On pourra donc, dans ces condi- 1,DD ' '■

lions, arriver à distinguer des stries distantes de 0 a, 24.

2° Emploi d'artifices d'éclairage. — a) Éclairage oblique. — Un bon moyen d'augmenter la puissance de résolution des objectifs est d'employer l'éclairage oblique. Si, au moyen de la crémaillère représentée fig. 26, on déplace latéralement le portediaphragme de l'appareil d'éclairage, on peut arriver à régler

1. Zeitschrift. f. iciss. Mikroskopie, XXI. p. 129-165, 273-304, 1904.

l'éclairage de telle sorte que le faisceau lumineux direct qui traverse Tobjel soit tangent au diaphragme de robjeclif après réfraction parla lentille. Dans ces conditions, il pénètre encore dans le microscope, et sous le même angle, un faisceau de diffraction. L'angle que forment entre eux la faisceau direct et le faisceau diffracté est double de ce qu'il serait avec Téclairage central.

La différence fondamentale entre l'éclairage central et l'éclairage oblique est donc la suivante. Avec l'éclairage central, l'image blanche du faisceau direct se trouve au milieu de l'image de diffraction et est entourée des deux côtés de spectres de diffraction. Au contraire, avec l'éclairage oblique, l'image blanche du faisceau direct se trouve au bord du champ visuel; les spectres de diffraction qui se trouvent sur un des côtés peuvent donc s'étendre sur un espace deux fois plus grand. L'éclairage oblique double donc le pouvoir résolvant d'un objectif.

Fig. 50. — Aspect des spectres de diffraction fournis par le Pleurosigma angulatum en lumirre oblique; d, faisceau direct. — Original.

Il est facile d'observer ces phénomènes soit avec la lame de diffraction d'Abbe, soit avec une préparation de Pleurosigma angulatum. On met au point comme d'habitude, avec l'éclairage central, puis on enlève l'oculaire, on regarde dans le tube et on fait jouer la crémaillère de l'éclairage oblique. En faisant tourner le porte-diaphragme autour de son axe, on voit se déplacer le spectre très pur et très complet que donne l'éclairage oblique. Pour une étude plus approfondie de l'inlluence de l'éclairage oblique sur le pouvoir résolvant, un des meilleurs objets est le Pleurosigma balticum, dont les stries transversales et longitudinales sont relativement fortes. On choisit un objectif dont l'ouverture numérique soit assez grande pour qu'avec l'éclairage central le premier faisceau de diffraction tombe en dehors du champ, mais pour qu'il apparaisse dès qu'on passe à Téclairage oblique. On commence par retirer l'oculaire pour se rendre compte de l'apparition et de la disparition de l'image de diffraction, suivant que l'éclairage est oblique ou central. Ensuite on rétablit l'éclairage central, on remet l'oculaire et, en regardant la préparation, on ne distingue aucun des deux systèmes de stries. Si, maintenant, on déplace le cône lumineux, dans une direction perpendiculaire aux stries longitudinales, de façon à ce que le premier faisceau de diffraction pénètre dans l'objectif, on voit immédiatement apparaître les

OBJECTIFS 7o

stries longitudinales. Tournons maintenant le porte-diaphragme de 90°, nous verrons disparaître les stries longitudinales et apparaître les stries transversales. Ramenons le porte-diaphragme dans une position moyenne, de façon à permettre aux faisceaux de dilîraction produits par les deux systèmes de stries de pénétrer dans l'objectif, nous verrons apparaître en même temps ces deux structures.

b) Éclairage central. — L'éclairage central obtenu avec un très large cône lumineux permet, avec des objectifs bien corrigés, de résoudre certains détails de structure qui, avec un cône lumineux étroit, ne seraient visibles qu'en lumière oblique. En effet, dans le cas d'un cône très large, les rayons marginaux diffractés peuvent pénétrer dans robjectif et produire par interférence une image de la structure étudiée. On peut donc, en employant un cône lumineux qui remplit complètement l'ouverture de l'objectif, obtenir la même puissance de résolution qu'avec l'éclairage oblique.

Quelle sera l'extrême limite de résolution qui pourra être atteinte au moyen de ces artifices d'éclairage? Nous avons vu qu'avec l'éclairage central, l'immersion au monobromure de naphtaline et la lumière violette on pouvait arriver à résoudre des stries distantes de 0 u, 24. Avec l'éclairage oblique, cette limite pourra être portée à 0 u., 12. Ce chiffre est d'ailleurs tout théorique et ne saurait être atteint dans les conditions ordinaires. D'ailleurs l'emploi d'un éclairage avec des rayons de faible longueur d'onde présente de grandes difficultés pratiques.

Conclusions pratiques. — 1° 11 est évident, d'après cette étude sommaire des phénomènes de ditïraction, que les objectifs à grande ouverture numérique sont indispensables pour la résolution des fins détails. Ils sont donc nécessaires non seulement pour l'étude des Diatomées, mais encore, et surtout, pour les travaux de protistologie et de cytologie, car ce genre de recherches eAige le m.aximum de résolution -et de définition. C'est dans ces conditions que les apochromats pourront rendre de réels services, en permettant de voir nettement des détails que les objectifs ordinaires feraient seulement soupçonner. C'est aussi dans ces cas particuliers qu'il y a intérêt à pousser la résolution à ses dernières limites.

2*^ Pour le travail courant, au cours duquel il n'est pas question de résoudre les plus fins détails de structure, mais plutôt de/econnaîlre à leur forme, des éléments histologiques ou des êtres de très

pelile dimension, les grandes ouvertures numériques ne sont pas nécessaires. En elTet, à un grossissement faible, les fins détails fournis par l'objectif ne seraient pas perceptibles à-lVil. 11 faut donc rechercher plutôt les objectifs à grande longueur focale, à champ très étendu et doués d'un certain pouvoir de |>énél ration, permettant d'étudier des coupes ou des objets un peu épais. De bons objectifs achromatiques, tels que ceux qu'on fabrique à l'heure actuelle, sont parfaitement suffisants pour ce genre de recherches.

3° A défaut de la lame de diffraction d'Abbe, le IHeurosigma angulatum, qu'il est très facile de se procurer dans toutes les maisons de microscopes, fournit un moyen très simple de contrôler le pouvoir résolvant des objectifs puissants. Ce test devra montrer, en enlevant l'oculaire après la mise au point, six spectres de diffraction correspondant aux trois systèmes de stries, comme l'indique la figure 40. Même si le grossissement est insuffisant ])Our bien distinguer les stries, la présence de six spectres et la régularité de leur disposition permettront de conclure à la qualité de l'objectif.