280px|jobb|bélyegkép|Kutató fénymikroszkóppal folytat vizsgálatot A fénymikroszkóp a kis mérete miatt az emberi szem által nem (vagy csak nehezen) látható dolgok vizsgálatára szolgáló eszköz. Az eszköz lényege egy lencserendszer, ami az emberi szem számára felnagyítja, ezáltal vizsgálhatóvá (láthatóvá) teszi a nagyon kis méretű dolgok (tárgyak, baktériumok, sejtek) képét. A fénymikroszkóp felbontóképességét, illetve az általa elérhető nagyítást a fény hullámhossza korlátozza.
A mikroszkóp felépítése A mikroszkóp optikai és mechanikai elemekből tevődik össze.
Mechanikai elemek
Talpazat és a tubustartó
130px|bal|bélyegkép|Tubustartó
130px|jobb|bélyegkép|A mikroszkóp talpazata
A mikroszkóp a leggondosabb kivitelű finommechanikai szerkezetek közé tartozó optikai műszer.
A műszer rezgésmentes biztos egyensúlyát, munkaasztalon való szilárd állását a súlyos U alakú talpazat biztosítja.
A korszerű mikroszkópok talprésze üregesen van kiképezve, amelynek belsejében helyezik el a megfigyelt preparátum megvilágításához szükséges fényforrást. A talpazatra van felépítve a dönthető tubustartó, amely magában foglalja:
a tubust a revolverfoglalattal az X–Y irányba mozgatható tárgyasztalt a preparátumok megvilágításhoz szükséges megvilágító rendszert (dönthető tükör, szűrőtartó, kondenzor-lencserendszer a rekesszel) valamint a mikroszkóp beállításához szükséges megfelelő kezelőgombokat.
A tubus és a revolverfoglalat
130px|jobb|bélyegkép|Háromobjektíves revolverfoglalat
130px|bal|bélyegkép|A tubus
A tubus az okulár és az objektív befoglalására szolgál. Felső – szem felé eső – oldalán az okulárok, alsó – tárgy felé eső – oldalán az objektívek csatlakoznak a tubushoz. Az okulárok egyszerűen becsúsztathatóak, az objektívek csavarmenettel illeszkednek a tubushoz. Az objektíveket ma már túlnyomó többségben 3–6 objektívet befogadó revolverfej közbeiktatásával illesztik a tubushoz.
A tárgyasztal 130px|bal|bélyegkép|Négyszög alakú mikroszkóptárgyasztal 130px|bélyegkép|Kör alakú mikroszkóptárgyasztal 130px|jobb|bélyegkép|Mikroszkóppreparátumokat hordozó tárgylemez és fedőlemez A tárgyasztal az objektív alatt elhelyezkedő kör vagy négyszög alakú asztal, amely a preparátum elhelyezésére szolgál. A kondenzorból érkező megvilágító sugarak számára közepén kerek vagy négyszög alakú nyílással van ellátva, amelyen keresztül a megfigyelt preparátum alulról megvilágítható. Az asztal a megfelelő kezelőgombok segítségével X–Y irányba mozgatható (koordinátaasztal). A preparátumot tartalmazó tárgylemez rögzítése rugós pántok segítségével történik. A komolyabb mikroszkópok el vannak látva fűthető, hűthető tárgyasztallal, amely különleges vizsgálati eljárásokat tesz lehetővé.
Az élességállítás mechanikai megoldásai 130px|bal|bélyegkép|Fogasléces élességállítás 130px|bélyegkép|Az élességállítás kezelőgombjai: a felső a durvaállítás, az alsó a finomállítás 130px|bal|bélyegkép|Finomállító óramű A mikroszkóp mechanikai szerkezeti elemeinek egyik legfontosabbika az élességállítás mechanikája, amelynek biztosan, kotyogásmentesen kell működnie. A durva élességállítás megvalósítására kizárólag fogasléc-fogaskerék kombinációt alkalmaznak. Az emelt-süllyesztett mechanikai elemet rendszerint fecskefarkillesztés vezeti azzal a céllal, hogy a megfelelő élességet megkapjuk. A kép élesre állításához szükséges finomállítást valamilyen finom emelkedésű csavarmenetes vagy óraműves megoldással oldják meg. A finommozgatás intervalluma szerkezetileg korlátozott érték, legtöbbször 2 mm, és mozgáshatárai a mikroszkópállványon jól látható helyen, osztásvonalakkal meg vannak jelölve. A finomállító kezelőgomb egy teljes körfordulásával az emelkedés 0,1 mm.
Optikai elemek
A mikroszkóp optikai elemei: az objektívek (tárgylencsék), az okulárok (szemlencsék) és a megvilágító berendezések (tükrök, kondenzorok).
A mikroszkóp működése és nagyítása 200px|bal|bélyegkép|A mikroszkóp optikai rajza
A mikroszkóp olyan összetett optikai nagyító rendszer, amellyel a vizsgált tárgy (preparátum) kétféle nagyítási módszerrel vizsgálható. Szorosan vett értelemben a mikroszkóp két képalkotó gyűjtőrendszerből tevődik össze: a tubusnak a tárgy felé forduló részén elhelyezkedő tárgylencse, ismertebb nevén az objektív, valamint a szem felé forduló részén elhelyezkedő szemlencse, az úgynevezett okulár.
A mellékelt ábrán láthatóan az objektív az y tárgyról y′ nagyított reális fordított képet alkot az okulár tárgyoldali gyújtósíkjában. Az okulár ezt a már felnagyított képet újra felnagyítja, és az y′′ virtuális képet hozza létre – a szem alkalmazkodási fokától függően a végtelenbe vagy a tisztalátás távolságába vetítve.
A mikroszkóp nagyítása
A fentiekből láthatóan a mikroszkóp két centrált optikai rendszernek, az objektívnek és az okulárnak a kombinációja. Az így kialakított optikai rendszer össznagyítása a két optikai elem, az objektív és az okulár nagyításának szorzatával egyenlő.
Képlettel kifejezve:
(1) Nmik. = βob. × Nok.
A kombinált rendszer gyújtótávolsága :
(2) fr. = 250 / βob. × Nok.
Ahol: 250 = a tisztalátás távolsága, βob. = az objektív önnagyítása, fr. = a rendszer gyújtótávolsága és Nok. = az okulár lupenagyítása.
A (2) egyenletből láthatóan a mikroszkópot egy nagyon rövid gyújtótávolságú nagyítónak (lupe) lehet tekinteni, amelynek nagyítása:
(3) Nl. = 250 / fr.
Példával alátámasztva a fentieket:
Legyen az objektív önnagyítása βob. = 10× és az okulár lupenagyítása Nok. = 10×; az (1) egyenlet értelmében a mikroszkóp nagyítása :
Nmik. = βob. × Nok. = 10 × 10 = 100×
A (2) egyenlet értelmében a kombinált rendszer gyújtótávolsága:
fr. = 250 / βob. × Nok. = 250 / 10 × 10 = 2,5 mm
A (3) egyenlet értelmében a mikroszkóp nagyítása mind lupe (szögnagyítás):
Nl. = 250 / f = 250 / 2,5 = 100×
Láthatóan mind két egyenlettel egyenlő nagyítási értéket kapunk. Az (1) egyenlet a tárgy–kép lineáris méreteit, a (2) egyenlet a látószögek viszonyait veszi figyelembe.
A korszerű mikroszkópok a kényelmesebb betekintés érdekében 45 fokban (egyeseknél 60 fokban) megtört binokuláris tubussal (okulárcsővel) vannak ellátva. Ez sokkal kényelmesebb és kevésbé fárasztó megfigyelést tesz lehetővé, mint az egy szemmel való (monokuláris) megfigyelés. 130px|bal|bélyegkép|Binokuláris okulárcső Az objektív képalkotó sugarait a binokuláris tubusban prizmarendszer osztja két egyenlő részre (50%–50%) és vezeti a jobb, illetve a bal szem tubuscsonkjához. A két párhuzamos okulártubus közötti távolság bizonyos határok közt változtatható, így a megfigyelő személy a két okulártubus tengelytávolságát saját szemének pupillatávolságához tudja igazítani. Két ismertebb binokuláris rendszer, a Siedentopf és a Jentzsch terjedt el a gyakorlatban.
130px|jobb|bélyegkép|A Siedentopf- és Jentzsch-féle binokuláris feltétek optikai rajzai
Mindkét rendszernél a sugárosztó prizmák okozta megnövekedett optikai úthossz miatt további lencserendszer (tubuslencse) beépítése szükséges ahhoz, hogy az objektív képalkotó sugarai újra az okulár tárgyoldali gyújtósíkjában egyesüljenek. Az objektívek önnagyítása és optikai hibáinak korrekciója 160 (vagy 170) mm-es optikai úthosszra vannak kiszámítva. A beépített lencserendszer a fentiek miatt egyben képminőség-korrekciót is végez. Ez azért szükséges, mert a megnövekedett optikai úthossz miatt az objektív leképezése nem az előírt minőségi értéket adná. A binokuláris feltét okozta nagyításváltozást a tubusfaktor fejezi ki, amit minden esetben a feltéten jól látható helyen feltüntetnek, amelynek értéke gyártó cégtől függően 1,5 – 1,7×. 130px|jobb|bélyegkép|A nagyítás megjelölése az egyes optikai elemeken Binokuláris feltétek között vannak olyan megoldások is, amelyek kiküszöbölik a járulékos nagyítást; ebben az esetben a tubusfaktor (tubustényező) értéke 1. Az így kialakított mikroszkópok nagyításának meghatározásához már nem felel meg az (1) egyenlet; a η tubustényezőt is figyelembe kell venni.
Az (1) egyenlet az alábbiak szerint alakul tubusfaktorral terhelt binokuláris feltét esetén:
(4) N = βob. × Nok. × η
Ahol: βob. = az objektív önnagyítása, Nok. = az okulár lupenagyítása és η = a tubustényező.
A nagyítás meghatározásának könnyítése végett a mikroszkópobjektíveken és az okuláron a nagyítási értéket számszerűen feltüntetik.
Okulárok 130px|bal|bélyegkép|Huygens-okulárok 130px|bélyegkép|Nagy látószögű Kellner-típusú mikroszkópokulár 130px|jobb|bélyegkép|Az okuláron feltüntetett értékek 130px|bélyegkép|Orhoszkopikus mikroszkópokulár 130px|bélyegkép|Kompenzációs mikroszkópokulár Az okulár feladata az objektív által leképzett köztes kép másodlagos nagyítása. Minden okuláron fel van tüntetve a saját nagyítását kifejező szám, ezenkívül betűjelek mutatják azt, hogy az okulár milyen objektívhez használható:
az A-val jelzett okulárok akromatikus objektívekhez illenek, a C vagy K betű jelöli az apokromátokhoz tartozó kompenzációs okulárokat, az AK jelzésűek olyan kompenzációs okulárok, melyek erősebb akromatikus objektívekhez alkalmazhatók, a PK betűk pedig azokat a plánkompenzációs okulárokat jelölik, amelyek plán-akromát vagy plán-apokormát objektívekkel együtt vetítésre, valamint mikrofényképezésre alkalmasak.
Egyes gyártó cégek okulárjain kis körbe vagy egyszerűen a nagyítást kifejező szám után egy számot (pl. 15 vagy 15 mm) is feltüntetnek, amely az okulár S látómezőszámát fejezi ki. Ha az S látómezőszámot elosztjuk az éppen alkalmazott objektív önnagyításával, megkapjuk a látómezőben látott tárgyrészlet átmérőjét, amely az alábbi egyenlet segítségével kiszámítható:
(5) δ(mm) = S / βob.
Ahol: δ = az okulár látómezejét kitöltő tárgyrészlet átmérője, S = látómezőszám értéke és βob. = az objektív önnagyítása.
Például:
A 10×-es Huygens-okulár látómezőszáma S = 14, és legyen az objektív önnagyítása βob. = 100×.
Az (5) egyenlet értelmében az okulár látómezejét kitöltő tárgyrészlet átmérője :
δ(mm) = S / βob. = 14 / 100 = 0,14 mm átmérőjű tárgyrészlet látható mikroszkóppal.
Abban az esetben, amikor a mikroszkóp tubusfaktorral terhelt (járulékos nagyítású) binokuláris feltéttel van ellátva, az (5) egyenlet az alábbiak szerint módosul :
(6) δ(mm) = S / (βob. × η)
A fenti példa értékeinél maradva legyen η = 1,4× (tubusfaktor), az okulár látómezejét kitöltő tárgyrészlet átmérője:
δ(mm) = S / βob. × η = 14 / (100 × 1,4) = 0,1 mm
A mikroszkópokhoz többféle típusú okulárokat alkalmaznak, amelyeket az adott munka elvégzéséhez a célnak megfelelően cserélgetnek.
Ezek közül az alábbiak tartoznak a főbb típusok közé: Huygens-okulár Kellner-okulár (javított Ramsden-okulár) Ortoszkopikus okulár
Objektívek 130px|bal|bélyegkép|IOR gyártmányú mikroszkópobjektívek 130px|bélyegkép|Az olasz Optika cég által gyártott mikroszkópobjektívek 130px|bal|bélyegkép|IOR gyártmányú mikroszkópobjektívek 130px|bélyegkép|Régebbi mikroszkópobjektívek A mikroszkópobjektív rendszerint összetett – típustól függő – korrigált lencserendszer.
Felépítését tekintve két csoportra oszthatóak: dioptrikus, katadioptrikus.
Az első csoportba a lencsékből felépített objektívek, a másodikba a tükörobjektívek sorolhatóak.
A tükörobjektíveknek két típusa használatos a gyakorlatban: a Schwarzschild-rendszer – csak reflexió útján, valamint a Maksutow-rendszer – reflexió és refrakció útján alkot képet.
A tükörobjektíveket a gyakorlatban főképpen az ultraibolya és az infravörös színképtartományban végzett vizsgálatoknál alkalmazzák. 130px|bélyegkép|Schwarzschild mikroszkópobjektívek 130px|bélyegkép|Az objektívet jellemző teljesítményadatok. Bővebben:
A látható fényben alkalmazott mikroszkópobjektíveket színi korrigáltságuk alapján az alábbiak szerint csoportosíthatóak :
akromátok – a legáltalánosabban alkalmazott, két színre korrigált mikroszkóp objektívek, fluoritrendszerek – fél-apokromátoknak is nevezik: színkorrekciójuk jobb, mint az akromátok színkorrekciója, apokromátok – kiváló optikai tulajdonságokkal rendelkező, három színre korrigált objektívek,