Мікроскоп (від мікро... і греч.(грецький) skopéo — дивлюся), оптичний прилад для здобуття сильно збільшених зображень об'єктів (або деталей їх структури), невидимих неозброєним оком. Людське око є природною оптичною системою, що характеризується певним дозволом, тобто найменшою відстанню між елементами спостережуваного об'єкту (сприйманими як крапки або лінії), при якому вони ще можуть бути відрізнені один від одного. Для нормального ока при видаленні від об'єкту на т.з. відстань найкращого бачення ( D = 250 мм ) мінімальний дозвіл складає приблизно 0,08 мм (а у багатьох людей — близько 0,20 мм ) . Розміри мікроорганізмів, більшості рослинних і тваринних кліток, дрібних кристалів, деталей мікроструктури металів і сплавів і тому подібне значно менше цієї величини. Для спостереження і вивчення подібних об'єктів і призначені М. різних типів. За допомогою М. визначають форму, розміри, будова і багато інших характеристик мікрооб'єктів. М. дає можливість розрізняти структури з відстанню між елементами до 0,20 мкм.
Історична довідка. Властивість системи з двох лінз давати збільшені зображення предметів було відомо вже в 16 ст в Нідерландах і Північній Італії майстрам, що виготовляли очкові стекла. Є відомості, що близько 1590 прилад типа М. був побудований З. Янсеном (Нідерланди). Швидке поширення М. і їх вдосконалення, головним чином ремісниками-оптиками, починається з 1609—10, коли Р. Галілей, вивчаючи сконструйовану їм зорову трубу, використовував її і як М., змінюючи відстань між об'єктивом і окуляром. Перші блискучі успіхи вживання М. в наукових дослідженнях пов'язані з іменами Р. Гуку (близько 1665; зокрема, він встановив, що тваринні і рослинні тканини мають клітинну будову) і особливо А. Льовенгука, що відкрив за допомогою М. мікроорганізми (1673—77). На початку 18 ст М. з'явилися в Росії: тут Л. Ейлер (1762; «Діоптрика», 1770—71) розробив методи розрахунку оптичних вузлів М. В 1827 Дж. Би. Амічі вперше застосував в М. іммерсійний об'єктив. У 1850 англійський оптик Г. Сорбі створив перший М. для спостереження об'єктів в поляризованому світлі.
Широкому розвитку методів мікроскопічних досліджень і вдосконаленню різних типів М. в 2-ій половині 19 і в 20 вв.(століття) в значній мірі сприяла наукова діяльність Е. Аббе, який розробив (1872—73) теорію утворення зображень несамосвітних об'єктів, що стала класичною, в М. Англійський учений Дж. Сиркс в 1893 поклав початок інтерференційної мікроскопії. У 1903 австр.(австрійський) дослідники Р. Зігмонді і Г. Зідентопф створили т.з. ультрамікроскоп. У 1935 Ф. Цернике запропонував метод фазового контрасту для спостереження в М. прозорих слабо розсіюючих світло об'єктів. Великий вклад в теорію і практику мікроскопії внесли сов.(радянський) учені — Л. І. Мандельштам, Д. С. Різдвяний, А. А. Лебедев, Ст П. Лінник .
Оптична схема принцип дії, збільшення і роздільна здатність м ікроськопа. Одна з типових схем М. приведена на мал. 1 . Даний об'єкт (препарат) 7 розташовують на наочному склі 10. Конденсор 6 концентрує на об'єкті пучок світла, що відбивається від дзеркала 4. Джерелом світла в М. найчастіше служить спеціальний освітлювач, що складається з лампи і лінзи-колектора (відповідно 1 і 2 на мал. ); інколи дзеркало направляє на об'єкт звичайне денне світло. Діафрагми — польова 3 і апертурна 5 обмежують світловий пучок і зменшують в нім долю розсіяного світла, що потрапляє на препарат «с сторони» і зображення, що не бере участь у формуванні.
Виникнення зображення препарату в М. в основних (хоча і найбільш простих) межах можна описати в рамках геометричної оптики . Промені світла, витікаючі від об'єкту 7, заломлюючись в об'єктиві 8, створюють перевернуте і збільшене дійсне зображення оптичне 7’ об'єкту. Це зображення розглядають через окуляр 9. При візуальному спостереженні М. фокусують так, щоб 7'' знаходилося безпосередньо за переднім фокусом окуляра F oк . У цих умовах окуляр працює як лупа : даючи додаткове збільшення, він утворює уявне зображення 7’’ (як і раніше перевернуте); проходячи через оптичні середовища ока спостерігача, промені від 7’’ створюють на сітківці очі дійсне зображення об'єкту. Зазвичай 7’’ розташовується на відстані найкращого бачення D від ока. Якщо зрушити окуляр так, щоб 7'' виявилося перед F oк , то зображення, що дається окуляром, стає дійсним і його можна отримати на екрані або фотоплівці; за такою схемою виробляють, зокрема, фото- і кінозйомку мікроскопічних об'єктів (див. Мікропроекція ) .
Загальне збільшення М. дорівнює твору лінійного збільшення об'єктиву на кутове збільшення окуляра:
(див. Збільшення оптичне ) . Збільшення об'єктиву b = D/ f " oб , де D — відстань між заднім фокусом об'єктиву F'' oб і переднім фокусом окуляра (т.з. оптична довжина тубуса М.), f’ oб , — фокусна відстань об'єктиву. Збільшення окуляра, як і лупи, виражається формулою
( f’’ oк береться в мм ) . Зазвичай об'єктиви М. мають збільшення від 6,3 до 100, а окуляр — від 7 до 15 (їх значення гравіюються на оправах). Тому загальне збільшення М. лежить в межах від 44 до 1500.
Зрозуміло, технічно можливо застосувати в М. об'єктиви і окуляр, який дасть загальне збільшення, що значно перевищує 1500. Проте звичайно це недоцільно. Великі збільшення не є самоціллю — призначення М. полягає в тому, щоб забезпечити розрізнення як можна дрібніших елементів структури препарату, тобто в максимальному використанні роздільній здатності М. А вона має межу, обуслопленний хвилевими властивостями світла. (У геометричній оптиці, в рамках якої вище було розглянуто утворення зображення в М., відволікаються від цих властивостей світла, але межу можливостей М. визначають саме вони.) Згідно загальної закономірності, спостерігаючи об'єкт в якому-небудь випромінюванні з довжиною хвилі l, неможливо розрізнити елементи об'єкту, розділені відстанями, набагато меншими, ніж l. Ця закономірність виявляється в е р б М., причому кількісне її вираження дещо різне для самосвітних і несамосвітних об'єктів. Зображення що випускає монохроматичне світло крапки, що дається навіть ідеальним (що не вносить жодних спотворень) об'єктивом, не сприймається оком як крапка, оскільки унаслідок дифракції світла фактично є круглою світлою плямочкою кінцевого діаметру d , оточеним декількома поперемінно темними і світлими кільцями (т.з. дифракційна пляма, пляма Ері, диск Ері). d = 1,22 l/ A , де l — довжина хвилі світла (при освітленні препарату немонохроматичним світлом l — зазвичай найменша довжина хвилі, що характеризує це світло, або довжина хвилі, інтенсивність випромінювання на якій максимальна), А — числова апертура об'єктиву, рівна А = n · sin u m ( n — показник заломлення середовища, що розділяє крапку, що світиться, і об'єктив, u m — половина кута розчину світлового пучка, витікаючого з крапки і потрапляючого в об'єктив). Якщо дві крапки, що світяться, розташовано близько один від одного, їх дифракційні картини накладаються одна на одну, даючи в плоскості зображення складний розподіл освітленості ( мал. 2 ). Найменша відносна різниця освещенностей, яка може бути відмічена оком, рівна 4 %. Цьому відповідає найменша відстань між крапками, при якій їх зображення можна розрізнити, — граничний дозвіл М.: d пр = 0,42 d = 0,51 l/ A . Для несамосвітних об'єктів, як було показано Е. Аббе в його класичній теорії М., граничний дозвіл складає d пр = l/( А + А ''), де А і A'' — числові апертури об'єктиву і конденсора М. (значення апертур гравіюються на оправах).
Зображення будь-якого об'єкту складається з сукупності зображень окремих елементів його структури. Найдрібніші з них сприймаються як крапки, і до них повністю застосовні обмеження, наступні з дифракції світла в М., — при відстанях між ними, менших граничного дозволу М., вони зливаються і не можуть спостерігатися окремо. Істотно підвищити роздільну здатність М. можна, лише збільшуючи А . У свою чергу, збільшити А можна лише за рахунок підвищення показника заломлення n середовища між об'єктом і об'єктивом (оскільки sin u m £ 1). Це і здійснено в іммерсійних системах, числові апертури яких досягають величини А = 1,3 (в звичайних «сухих» об'єктивів макс.(максимальний) А » 0,9).
Існування межі роздільної здатності впливає на вибір збільшень, що отримуються за допомогою М. Увеліченія від 500 А до 1000 А називають корисними, оскільки при них око спостерігача розрізняє всі елементи структури об'єкту, вирішувані М. Прі цьому вичерпуються можливості М. по роздільній здатності. При збільшеннях понад 1000 А не виявляються жодні нові подробиці структури препарату; все ж інколи такі збільшення використовують — в мікрофотографії, при проектуванні зображень на екран і в деяких інших випадках. Істотно вищими, ніж в М., роздільною здатністю і, отже, корисним збільшенням володіє електронний мікроскоп .
Методи освітлення і спостереження (мікроскопія). Структуру препарату можна розрізнити лише тоді, коли різні його частки по-різному поглинають або відображають світло або відрізняються одна від одної (або від довкілля) показником заломлення. Ці властивості обумовлюють різницю амплітуд і фаз світлових хвиль, що пройшли через різні ділянки препарату, від чого, у свою чергу, залежить контрастність зображення. Тому методи спостереження в М. вибираються (і забезпечуються конструктивно) залежно від характеру і властивостей об'єктів, що вивчаються.
Метод світлого поля в проходящем світлі застосовується при дослідженні прозорих препаратів з включеними в них абсорбуючими (що поглинають світло) частками і деталями. Такі, наприклад, тонкі забарвлені зрізи тваринних і рослинних тканин, тонкі шліфи мінералів і так далі У відсутність препарату пучок світла з конденсора 6 ( мал. 1 ), проходячи через об'єктив 8, дає поблизу фокальної плоскості окуляра 9 рівномірно освітлене поле. Якщо в препараті 7 є абсорбуючий елемент, то він частково поглинає і частково розсіює падаюче на нього світло (штрихова лінія), що і обумовлює появу зображення. Метод може бути корисний і при спостереженні неабсорбуючих об'єктів, але лише в тому випадку, якщо вони розсіюють освітлюючий пучок настільки сильно, що значна частина його не потрапляє в об'єктив.
Метод косого освітлення є різновидом попереднього відрізняючись тим, що світло на об'єкт направляють під великим кутом до напряму спостереження. У ряді випадків це дозволяє виявити «рельєфність» об'єкту за рахунок утворення тіней.
Метод світлого поля у відбитому світлі ( мал. 3 ) застосовується для спостереження непрозорих об'єктів, що відображають світло, наприклад шліфів металів або руд. Освітлення препарату 4 (від освітлювача 1 і напівпрозорого дзеркала 2) виробляється зверху, через об'єктив 3, який одночасно грає і роль конденсора. У зображенні, що створюється в плоскості 6 об'єктивом спільно з тубусной лінзою 5, структура препарату видно із-за відмінності в здатності її елементів, що відображає; на світлому полі виділяються також неоднорідності, розсіюючі падаюче на них світло.
Метод темного поля в проходящем світлі ( мал. 4 ) застосовується для здобуття зображень тих, що не прозорих абсорбують об'єктів, невидимих при освітленні по методу світлого поля. Часто такі біологічні об'єкти. Світло від освітлювача 1 і дзеркала 2 прямує на препарат конденсором спеціальної конструкції — т.з. конденсором темного поля 3. Після виходу з конденсора основна частина променів світла, що не змінила свого напряму при проходженні через прозорий препарат, утворює пучок у вигляді порожнистого конуса і не потрапляє в об'єктив 5 (який знаходиться усередині цього конуса). Зображення в М. створюється лише невеликою частиною променів, розсіяних мікрочастками що знаходиться на наочному склі 4 препарати всередину конуса і що пройшли через об'єктив. У полі зору 6 на темному фоні видно світлі зображення елементів структури препарату, що відрізняються від довкілля показником заломлення. В крупних часток видно лише світлі краї, розсіюючі промені світла. При цьому методі по вигляду зображення не можна визначити, прозорі частки або непрозорі, більший або менший показник заломлення вони мають в порівнянні з довкіллям.
Метод ультрамікроскопії, заснований на тому ж принципі (препарати в ультрамікроскопах освітлюють перпендикулярно напряму спостереження), дає можливість виявити (але не «спостерігати» в буквальному розумінні слова) надзвичайно дрібні частки, розміри яких лежать далеко за межами роздільної здатності найбільш сильних М. За допомогою іммерсійних ультрамікроскопів удається зареєструвати присутність в препараті часток розміром до 2×10 -9 м. Проте визначити форму і точні розміри таких часток за допомогою цього методу неможливо: їх зображення представляються спостерігачеві у вигляді дифракційних плям, розміри яких залежать не від розмірів і форми самих часток а від апертури об'єктиву і збільшення М. Т. до. подібні частки розсіюють дуже мало світла, то для їх освітлення потрібні надзвичайно сильні джерела світла наприклад вугільна електрична дуга. Ультрамікроскопи застосовуються головним чином в колоїдній хімії.
При спостереженні по методу темного поля у відбитому світлі непрозорі препарати (наприклад, шліфи металів) освітлюють зверху — через спеціальну кільцеву систему, розташовану довкола об'єктиву і звану епіконденсором.
Метод спостереження в поляризованому світлі (поляризаційна мікроскопія) служить для мікроскопічного дослідження препаратів, що включають оптично анізотропні елементи (або що цілком складаються з таких елементів). До них відносяться багато мінералів, зерна в шліфах сплавів, деякі тварини і рослинні тканини і ін. Оптичні властивості анізотропних мікрооб'єктів різні в різних напрямах (див. Оптична анізотропія ) і виявляються по-різному залежно від орієнтації цих об'єктів відносно напряму спостереження і плоскості поляризації світла, падаючого на них. Спостереження можна вести як в проходящем, так і у відбитому світлі. Світло, що випромінюється освітлювачем, пропускають через поляризатор; повідомлена йому при цьому поляризація міняється при подальшому проходженні світла через препарат (або віддзеркаленні від нього), і ці зміни вивчаються за допомогою аналізатора (див. Поляризаційні прилади ) і різних компенсаторів оптичних . По таких змінах можна судити про основні оптичні характеристики анізотропних мікрооб'єктів: силі подвійного променезаломлення, кількості оптичних осей і їх орієнтації, обертанні плоскості поляризації, діхроїзме .
Метод фазового контрасту (і його різновид — т.з. метод «аноптрального» контрасту) служить для здобуття зображень прозорих і безбарвних об'єктів, невидимих при спостереженні по методу світлого поля. До таких об'єктів належать, наприклад, живі незабарвлені тварини тканини. Метод заснований на тому, що навіть при дуже малих відмінностях в показниках заломлення різних елементів препарату світлова хвиля, що проходить через них, зазнає різні зміни по фазі (набуває т.з. фазовий рельєф). Ці фазові зміни, що не сприймаються безпосередньо ні оком, ні фотопластиною, за допомогою спеціального оптичного пристрою перетворяться в зміни амплітуди світлової хвилі, тобто в зміни яскравості («амплітудний рельєф»), які вже помітні оком або фіксуються на фоточутливому шарі. Іншими словами, в отримуваному видимому зображенні розподіл яркостей (амплітуд) відтворює фазовий рельєф. Таке зображення називається фазово-контрастним. У типовій для цього методу схемі ( мал. 5 ) в передньому фокусі конденсора 3 встановлюється апертурна діафрагма 2, отвір якої має форму кільця. Її зображення виникає поблизу заднього фокусу об'єктиву 5, і там же встановлюється т.з. фазова пластинка 6, на поверхні якої є кільцевий виступ або кільцева канавка, звана фазовим кільцем. Фазова пластинка може бути поміщена і не у фокусі об'єктиву (часто фазове кільце наносять прямо на поверхня однієї з лінз об'єктиву), але у будь-якому випадку невідхилені в препараті 4 промені від освітлювача 1, такі, що дають зображення діафрагми 2, повинні повністю проходити через фазове кільце, яке значно ослабляє їх (його роблять що поглинає) і змінює їх фазу на l/4 (l — довжина хвилі світла). В той же час промені, навіть ненамного відхилені (розсіяні) в препараті, проходять через фазову пластинку, минувши фазове кільце (штрихові лінії), і не зазнають додаткового зрушення фази. З врахуванням фазового зрушення в матеріалі препарату повна різниця фаз між відхиленими і невідхиленими променями виявляється близькою до 0 або l/2, і в результаті інтерференції світла в плоскості зображення 4'' препарату 4 вони помітно підсилюють або ослабляють один одного, даючи контрастне зображення структури препарату. Відхилені промені мають значно меншу амплітуду в порівнянні з невідхиленими, тому ослабіння основного пучка у фазовому кільці, зближуючи значення амплітуд, також приводить до більшої контрастності зображення. Метод дозволяє розрізняти малі елементи структури, надзвичайно слабо контрастні в методі світлого поля. Прозорі частки, порівняно не малі по розмірах, розсіюють промені світла на настільки невеликі кути, що ці промені проходят разом з невідхиленими через фазове кільце. Для подібних часток фазово-контрастний ефект має місце лише поблизу їх контурів, де відбувається сильне розсіяння.
Метод інтерференційного контрасту (інтерференційна мікроскопія) полягає в тому, що кожен промінь, що входить в М., роздвоюється; один з отриманих променів прямує крізь спостережувану частку, а другий — мимо неї по тій же або додатковій оптичній гілці М. В окулярній частині М. обидва променя знов з'єднуються і інтерферують між собою. Результат інтерференції визначається різницею ходу променів d, яка виражається формулою d = N l = ( n 0 — n m ) d , де n 0 n m — показники заломлення частки і довкілля, d — товщина частки, N — т.з. порядок інтерференції, l — довжина хвилі світла. Принципова схема одного із способів здійснення інтерференційного контрасту показана на мал. 6 . Конденсор 1 і об'єктив 4 забезпечені двозаломлюючими пластинками (помічені на мал. діагональними стрілками), перша з яких розщеплює вихідний світловий промінь на два світивши, а друга возз'єднувала їх. Один з променів, проходячи через об'єкт 3, запізнюється по фазі (набуває різниці ходу в порівнянні з другим променем); величина цього запізнювання вимірюється компенсатором 5. Метод інтерференційного контрасту в деяких стосунках схожий з методом фазового контрасту — обидва вони засновані на інтерференції променів, що пройшли через мікрочастку і минули її. Як і фазово-контрастна мікроскопія, цей метод дозволяє спостерігати прозорі і безбарвні об'єкти, але їх зображення можуть бути і різноколірними (інтерференційні кольори). Обидва методи придатні для вивчення живих тканин і кліток (і часто застосовуються саме з цією метою). Відмінність інтерференційного методу від методу фазового контрасту полягає головним чином в можливості, використовуючи компенсатори, з високою точністю (до 1 / 300 l) вимірювати різниці ходу, що вносяться мікрооб'єктами. Це відкриває широкі можливості кількісних досліджень — на підставі таких вимірів можуть бути розраховані загальна маса і концентрація сухої речовини в мікрооб'єкті (наприклад, в рослинній або тваринній клітці), показник заломлення і розміри об'єкту ( мал. 7 ). Метод інтерференційного контрасту часто поєднують з іншими методами мікроскопії, зокрема із спостереженням в поляризованому світлі; вживання його спільно з мікроскопією в ультрафіолетових променях дозволяє, наприклад, визначити вміст нуклеїнових кислот в загальній сухій масі об'єкту. До інтерференційної мікроскопії зазвичай відносять також методи використання мікроінтерферометрів .
Метод дослідження в світлі люмінесценції (люмінесцентна мікроскопія, або флуоресцентна мікроскопія) полягає в спостереженні під М. зелено-помаранчевого свічення мікрооб'єктів, яке виникає при їх освітленні синьо-фіолетовим світлом або не видимими оком ультрафіолетовими променями (див. Люмінесценція ) . При цьому методі в оптичну схему М. вводяться два світлофільтру . Перший з них поміщають перед конденсором; він пропускає від джерела-освітлювача випромінювання лише тих довжин хвиль, які збуджують люмінесценцію або самого об'єкту (власна люмінесценція), або спеціальних фарбників, введених в препарат і поглинених його частками (вторинна люмінесценція). Другий світлофільтр, встановлений після об'єктиву, пропускає до ока спостерігача (або на фоточутливий шар) лише світло люмінесценції. У люмінесцентній мікроскопії використовують як освітлення препаратів зверху (через об'єктив, який в цьому випадку служить і конденсором), так і знизу, через звичайний конденсор. Спостереження при освітленні зверху інколи називають «люмінесцентною мікроскопією у відбитому світлі» (цей термін умовний — збудження свічення препарату не є простим віддзеркаленням світла); його часто поєднують із спостереженням по фазово-контрастному методу в проходящем світлі.
Метод широко застосовується в мікробіології, вірусології, гістології, цитології, в харчовій промисловості, при дослідженні грунтів, в мікрохімічному аналізі, в дефектоскопії . велика Кількість і різноманітність вживань пов'язані з надзвичайно високою колірною чутливістю ока і високою контрастністю зображення самосвітного об'єкту на темному нелюмінесцирующем фоні, а також цінністю інформації про склад і властивості досліджуваних речовин, яку можна отримати, знаючи інтенсивність і спектральний склад їх люмінесцентного випромінювання.
Метод спостереження в ультрафіолетових (УФ) променях дозволяє збільшити граничну роздільну здатність М., тобто знизити його граничний дозвіл, який залежить (див. вищий) від довжини хвилі l вживаного випромінювання (для використовуваних в мікроскопії УФ променів l = 400—250 нм, тоді як для видимого світла l = 700—400 нм ) . Але головним чином цей метод розширює можливості мікроскопічних досліджень за рахунок того, що частки багатьох речовин, прозорі у видимому світлі, сильно поглинають УФ випромінювання певних довжин хвиль і, отже, легко помітні в УФ зображеннях. Характерними спектрами поглинання в УФ області володіє, наприклад, ряд речовин, що містяться в рослинних і тваринних клітках (пуріновиє підстави, пірімідіновиє підстави, більшість вітамінів, ароматичні амінокислоти, деякі ліпіди, тіроксин і др.); це зумовило широке вживання УФ мікроскопії як один з методів цитохимічеського аналізу.
Ультрафіолетові промені невидимі для людського ока. Тому зображення в УФ мікроскопії реєструють або фотографічно, або за допомогою електроннооптичного перетворювача або люмінесцирующего екрану. Поширений наступний спосіб колірного представлення таких зображень. Препарат фотографується в трьох довжинах хвиль УФ області спектру; кожен з отриманих негативів освітлює видимим світлом певного кольору (наприклад, синім, зеленим і червоним), і всі вони одночасно проектуються на один екран. В результаті на екрані створюється кольорове зображення об'єкту в умовних кольорах, залежних від поглинаючої здатності препарату в ультрафіолеті.
Метод спостереження в інфрачервоних (ГИК) променях також вимагає перетворення невидимого для ока зображення у видиме шляхом його фотографування або за допомогою електроннооптичного перетворювача. ГИК мікроскопія дозволяє вивчати внутрішню структуру об'єктів, непрозорих у видимому світлі, наприклад темних стекол, деяких кристалів і мінералів і ін.
Мікрофотографірованіє і мікрокінозйомка, тобто здобуття з допомогою М. зображень на світлочутливих шарах, широко застосовується у поєднанні зі всіма іншими методами мікроскопічного дослідження. Оптична система М. при мікрофото- і мікрокінозйомці вимагає деякої перебудови — інший в порівнянні з візуальним спостереженням фокусування окуляра відносно зображення, що дається об'єктивом (детальніше про цьому див.(дивися) в ст. Мікропроекція ) . Багато сучасні М. мають постійні (вмонтовані) пристрої для мікрофотографії, які дозволяють здійснювати таку перебудову і проектувати зображення препаратів на фотопластину або плівку (а більшість М. можуть бути з цією метою оснащене додатковим приладдям). Мікрофотографія незамінна при документуванні досліджень, при вивченні об'єктів в невидимих для ока УФ і ГИК променях (див. вищий), а також об'єктів із слабкою інтенсивністю свічення. Мікрокінозйомка важлива при дослідженні процесів, що розгортаються в часі (життєдіяльності тканинних кліток і мікроорганізмів, зростання кристалів, протікання простих хімічних реакцій і т. п.).
Основні вузли мікроскопа. В більшості типів М. (за винятком інвертованих, див.(дивися) нижчий) над наочним столиком, на якому закріплюють препарат, розташовується пристрій для кріплення об'єктивів, а під столиком встановлюється конденсор. Будь-який М. має тубус (трубку), в якому встановлюється окуляр; обов'язковою приналежністю М. є також механізми для грубого і точного фокусування (здійснюваною шляхом зміни відносного положення препарату, об'єктиву і окуляра). Всі ці вузли кріпляться на штативі або корпусі М.
Тип вживаного конденсора залежить від вибору методу спостереження. Светлопольниє конденсори і конденсори для спостереження по методу фазового або інтерференційного контрасту є такими, що сильно відрізняються одна від одної двух- або трьохлінзові системи. В светлопольних конденсорів числова апертура може досягати 1,4; у їх склад входить апертурна ірисова діафрагма, яка інколи може зміщуватися убік для здобуття косого освітлення препарату. Фазово-контрастні конденсори забезпечені кільцевими діафрагмами. Складними системами з лінз і дзеркал є темнопольні конденсори. Окрему групу складають епіконденсори — необхідні при спостереженні по методу темного поля у відбитому світлі системи кільцеподібних лінз і дзеркал, що встановлюються довкола об'єктиву. У УФ мікроскопії застосовуються спеціальні дзеркально-лінзові і лінзові конденсори, прозорі для ультрафіолетових променів.
Об'єктиви в більшості сучасних М. змінні і вибираються залежно від конкретних умов спостереження. Часто декілька об'єктивів закріплюються в одній голівці, що обертається (т.з. револьверною); зміна об'єктиву в цьому випадку здійснюється простим поворотом голівки. По мірі виправлення хроматичній аберації розрізняють мікрооб'єктиви ахромати і апохромати . Перші найбільш прості по пристрою; хроматична аберація в них виправлена лише для двох довжин хвиль, і зображення при освітленні об'єкту білим світом залишається злегка забарвленим. У апохроматах ця аберація виправлена для трьох довжин хвиль, і вони дають безбарвні зображення. Плоскість зображення в ахроматов і апохроматов декілька викривлена (див. Кривизна поля ) . Акомодація ока і можливість перегляду всього поля зору за допомогою перефокусовування М. частково компенсують цей недолік при візуальному спостереженні, проте він сильно позначається при мікрофотографірованії — крайні ділянки зображення виходять нерізкими. Тому широко використовують мікрооб'єктиви з додатковим виправленням кривизни поля — планахромати і планапохромати. У поєднанні із звичайними об'єктивами застосовують спеціальні проекційні системи — гомалі, поверхні зображення, що вставляються замість окуляра і виправляючі кривизну (для візуального спостереження вони непридатні).
Крім того, мікрооб'єктиви розрізняються: а) по спектральних характеристиках — на об'єктиви для видимої області спектру і для УФ і ГИК мікроскопії (лінзові або дзеркально-лінзові); б) по довжині тубуса, на яку вони розраховані (залежно від конструкції М.), — на об'єктиви для тубуса 160 мм, для тубуса 190 мм і для т.з. «довжини тубуса нескінченність» (останні створюють зображення «на нескінченності» і застосовуються спільно з додатковою — т.з. тубусной — лінзою, що переводить зображення у фокальну плоскість окуляра); у) по середовищу між об'єктивом і препаратом — на сухих і іммерсійних; г) по методу спостереження — на звичайних, фазово-контрастних, інтерференційних і др.; д) за типом препаратів — для препаратів з покривним склом і без нього. Окремим типом є епіоб'ектіви (поєднання звичайного об'єктиву з епіконденсором). Різноманіття об'єктивів обумовлене різноманітністю методів мікроскопічних спостережень і конструкцій М., а також відмінностями у вимогах до виправлення аберації в різних умовах роботи. Тому кожен об'єктив можна застосовувати лише в тих умовах, для яких він розрахований. Наприклад, об'єктивом, розрахованим для тубуса 160 мм не можна користуватися в М. з довжиною тубуса 190 мм; з об'єктивом для препаратів з покривним склом не можна спостерігати препарати без покривного скла. Особливо поважно дотримувати розрахункові умови при роботі з сухими об'єктивами великих апертур ( А > 0,6), які дуже чутливі до всяких відхилень від норми. Товщина покривних стекол при роботі з цими об'єктивами має дорівнювати 0,17 мм. Іммерсійний об'єктив можна використовувати лише з тією іммерсією, для якої він розрахований.
Тип вживаного окуляра при даному методі спостереження визначається вибором об'єктиву М. З ахроматамі малих і середніх збільшенні використовують окуляр Гюйгенса, з апохроматамі і ахроматамі великих збільшень — т.з. компенсаційний окуляр, що розраховується так, щоб їх залишкова хроматична аберація була іншого знаку, чим в об'єктивів, що покращує якість зображення. Окрім тог
