Optisch instrument, in hoofdzaak dienende voor het verkrijgen van sterke vergrootingen van kleine voorwerpen of detailstructuren. In principe bestaat de m. uit een cylindervormige metalen buis, den tubus, waarin aan beide zijden een lenzensysteem bevestigd is, nl. aan den kant van het voorwerp het objectief, aan het einde, waar het oog van den waarnemer is, het oculair, bestaande uit de collectief- of veldlens en het eigenlijke oculair of ooglens (➝ Huygens, 1° sub Oculair van H.). Beide systemen hebben de as van den tubus tot gemeenschappelijke optische as.
De beeldvorming geschiedt volgens de geometrische optiek als volgt: het objectief vormt van het voorwerp (AB) een reëel, omgekeerd, vergroot beeld (A'B') en dit wordt door het oculair virtueel, rechtopstaand, vergroot afgebeeld (A"B") op den afstand, waarop de waarnemer accommodeert. De eischen, die bij deze afbeeldingswijze aan beide systemen gesteld worden, zijn geheel verschillend: het objectief ontvangt bundels licht van grooten openingshoek van een voorwerp, dat klein is ten opzichte van zijn brandpuntsafstand, het oculair daarentegen smalle bundels van een voorwerp, dat groot is t.o.v. zijn brandpuntsafstand. De correctie voor beeldfouten moet dan ook bij het objectief vooral gericht zijn op het aplanatisch maken van het systeem, bij het oculair vooral op het verkrijgen van anastigmatisme, bij beide moet voor achromasie gezorgd worden.
De afstand van de naar elkaar toegekeerde brandpunten van objectief en oculair heet optische tubuslengte (l) en bedraagt bijv. voor alle Zeiss-microscopen 180 mm. De brandpuntsafstanden van objectief (f1) en oculair (f2) zijn voor sterke vergrootingen van de orde van eenige mm. De brandpuntsafstand van den m. wordt gegeven door de formule ✝ = f1f2/l. Evenals bij de loupe kan de vergrooting bij accommodatie op afstand a berekend worden uit de formule a/F= al/f1f2. Voorbeeld: bij een Zeiss-microscoop met f1 = 2 mm, f2 = 10 mm en a = 250 mm bedraagt de vergrooting 250.180/2.10 = 2250. Om doelmatig te zijn moet deze totale vergrooting op bepaalde wijze over objectief en oculair verdeeld worden. Naast verschillende objectieven treft men bij een m. dan ook meerdere oculairen aan, die op voorgeschreven wijze gecombineerd dienen te worden.
De sterke vergrooting nu, die een m. geeft, moet leiden tot de mogelijkheid om fijne details van het voorwerp te kunnen waarnemen. Of twee punten gescheiden waargenomen, „opgelost”, worden, hangt volgens de ervaring af van de grootte van den openingshoek van de bundels, die in het objectief vallen: hoe grooter deze hoek, des te grooter wordt het oplossend vermogen. Volgens Abbe wordt de afstand (d) van twee punten, die nog gescheiden te zien zijn, gegeven door de formule: d = λ/A, waarin λ de golflengte van het gebruikte licht en A de numerische ➝ apertuur voorstelt. Om deze apertuur maximaal te krijgen wordt een ➝ immersiesysteem toegepast, terwijl men voor het minimaal houden van de golflengte wel ultraviolet licht gebruikt (➝ Microphotographie).
De wijze van verlichting van het voorwerp is van veel belang. Gewoonlijk wordt het van de lichtbron afkomstige licht door middel van een condensor op het voorwerp geconcentreerd. Zoo’n condensor gelijkt in bouw op een objectief, de stralen passeeren echter in omgekeerde richting als bij het eigenlijke objectief. Door Abbe (1873) werd een buigingstheorie van de beeldvorming gegeven, die in principe het volgende behelst: het van de lichtbron afkomstige licht ondergaat bij den doorgang door het voorwerp ➝ buiging; de lichtverdeeling in den uittredenden bundel wordt door afmetingen en vorm van de buigende structuur bepaald. Om een met het voorwerp conform beeld te verkrijgen zou het theoretisch noodzakelijk zijn, dat het objectief dit geheele buigingssysteem doorlaat, practisch is het echter voldoende als het hoofdmaximum en aan beide zijden daarvan één bijmaximum tot de beeldvorming bijdragen, omdat deze deelen door hun lichtsterkte het belangrijkste en voor de herkenning van de structuur voldoende karakteristiek zijn. Hoe kleiner echter de afmetingen van het buigende detail zijn, des te grooter zal de openingshoek zijn van den bundel, die de noodzakelijke deelen van het buigingsverschijnsel bevat.
Hiermee wordt een verklaring verkregen van het bovengenoemde ervaringsfeit van de noodzaak van groote openingshoeken bij sterke vergrootingen. Ook maakt deze theorie, waarbij het beeld van een punt uit een buigingsschijfje bestaat, duidelijk, waarom er grenzen bestaan voor de bruikbare vergrooting van een m. Als de schijfjes, die met twee punten van het voorwerp correspondeeren, elkaar gedeeltelijk bedekken, worden deze punten niet opgelost. Afstanden, kleiner dan de halve golflengte van het gebruikte licht, zijn niet meer op te lossen. Voor zichtbaar licht beteekent dit een grens voor de afmetingen gelegen bij 0,2 à 0,3 μ. De hiervoor noodige vergrooting bedraagt ruim 3000. Bij de tegenwoordige m. is deze grens bereikt, een verdere opvoering van het vergrootend vermogen heeft weinig zin.
Volgens de methode der ➝ ultramicroscopie is het mogelijk de aanwezigheid van deeltjes met nog circa 100 maal zoo kleine afmetingen te constateer en, zonder dat daarbij echter de vorm dezer deeltjes waarneembaar wordt.
Gebruik. Behalve voor het onderzoek van organische en anorganische structuren wordt de m. gebruikt als hulpmiddel bij het aflezen van schaalverdelingen (➝ Afleesmicroscoop) of het meten van kleine afstanden. In het laatste geval is de m. voorzien van een ➝ micrometer, hetzij in den vorm van een verdeeling op glas, aangebracht in het brandvlak van het oculair, hetzij in de uitvoering van een draadmicrometer, waarbij de draad instelbaar is met behulp van een schroef, waarop de verschuiving te lezen is. Diktemetingen kan men ook met een m. uitvoeren, gebruik makende van de fijnregeling voor de tubushoogte, waarbij beurtelings op boven- en ondervlak van het te meten voorwerp wordt ingesteld.
Voor het waarnemen met twee oogen (dieptewerking) zijn zgn. binoculaire m. geconstrueerd.
Voor het onderzoek van mineralen en gesteenten en ten gebruike in de microchemie wordt het m. uitgerust met een polarisatie-inrichting (➝ Polarisatiemicroscoop).
Lit.: Handb. der Physik (XVIII); E. Abbe, Beiträge zur Theorie des Mikroskops (in Zeitschrift für wiss. Mikroskopie).
Rekveld.
Electronenmicroscoop. Wanneer men in een luchtledige buis tusschen een (negatieve) plaat P en een (positieven) ring R een electrische spanning van eenige malen 1000 volt legt en ervoor zorgt, door bijv. de plaat met aardalkalioxyde (SrO) te bedekken en op een hooge temp. (1000° C) te brengen, dat zij electronen uitzendt, dan kan men deze electronen opvangen op een fluoresceerend scherm S, en wel zóó, dat bijv. door een magneetspoel M de electronen, die van één punt van P uitgaan, weer in één punt van S worden vereenigd. Op het scherm ziet men dan een beeld van P. Dergelijke inrichtingen zijn in gebruik voor de studie van metaalkristallen. Ook is men er reeds in geslaagd kleine voorwerpen (bijv. diatomeeën) sterk vergroot (tot 2500 maal) af te beelden.
Lit. E. Brücke en Henneberg, Ergebnisse der exakten Naturwissenschaften (XV Berlijn 1936).
W. de Groot.