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Seconde moitié du XXe siècle : le microscope électronique

Dans les années cinquante sont apparus les premiers modèles de microscopes électroniques, qui sont à bien distinguer des systèmes optiques. Ces appareils ont révolutionné le monde de l'observation microscopique en permettant, notamment avec le microscope électronique à balayage, de descendre à une observation de l'ordre de l'atome ! 

Un des premiers microscopes électroniques


1675 : au-delà de l'oeil

Le néerlandais Antoine van Leeuwenhoek est connu pour ses améliorations du microscope simple. Ses microscopes sont constitués d’une simple lentille sertie dans une plaque métallique, donc en fait une simple loupe. L’objet est fixé sur une pointe pouvant être déplacée dans son plan en translation et rotation et le long de l’axe optique pour assurer la mise au point. Le plus puissant de ses instruments conservés aujourd’hui a un taux d’agrandissement de 275 fois et un pouvoir de résolution* de 1,4 μm*. Ses microscopes lui permettent d'observer ce qui est invisible à l’œil nu ! Il a publié, dès 1673, de nombreuses observations où il décrit des bactéries, les protozoaires*, les spermatozoïdes, les cellules de l’épiderme ...

Dessins de spermatozoïdes e Antoine van Leeuwenhoek


1757 : le problème de l'aberration résolu

Il faut attendre 1757 pour qu'un opticien Anglais, John Dollond, découvre comment corriger le défaut d'aberration chromatique* des microscopes composés, c'est à dire la  décomposition de la lumière blanche en une multitude de couleurs. Il s'agit de combiner deux lentilles, l'une convexe, l'autre concave, constituées de verres différents. Le microscope achromatique, c'est à dire qui empêche le phénomène de l'aberration chromatique, est né.

Exemple d'aberration chromatique

Fin du XIIIe siècle : les lunettes

Le moine anglais Bacon fait mention de l’utilisation de lentilles pour la correction des défauts de l’œil : les lunettes sont inventées. Cette invention est attestée par les portraits des cardinaux Nicolas de Rouen et Hughes de Provence, peints en 1352. On savait donc tailler et polir des lentilles.

Peinture de Thomas de Modène portant des lunettes, 1352

LE MICROSCOPE
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XIXe siècle : des progrès notables

Au XIXe siècle, la microscopie est examinée mathématiquement par les astronomes et les progrès réalisés sont fulgurants. On trouve à remédier à certains défauts, la conception des objectifs est améliorée. On introduit de nouvelles techniques permettant des différenciations dans l’image, tel le microscope polarisant* dû à Talbot en 1834. Pour conserver trace des informations, après leur représentation dessinée au moyen de la chambre claire* dès 1823, les premiers clichés photographiques sont obtenus en 1840. La réalisation la plus marquante se situe dans le domaine de la lumière, à tel point que les différents types de microscopes optiques se distinguent aujourd'hui par leur éclairage. En 1904, Köhler propose le premier microscope travaillant en ultraviolet*. Ceci contribue au développement ultérieur de la microscopie en fluorescence* dès 1908. Grâce à ces progrès techniques, le XIXe siècle va être un grand moment de découverte microscopique. On découvre la reproduction cellulaire, le rôle du noyau... La bactériologieprogresse avec la découverte de l’agent pathogène, d’où le dépistage des maladies et les cultures à la base des vaccins. On peut citer l’œuvre de Pasteur, les découvertes des bacilles de la lèpre par Hansen en 1874, de la tuberculose par Koch en 1882, de la peste par Yersin en 1894. C’est Laveran, qui isole le parasite du sang humain responsable du paludisme, ce qui lui vaut d’être le premier Français à obtenir le prix Nobel de médecine en 1907. 

Le microscope de Kohler


L’Homme a découvert depuis longtemps des accessoires lui permettant d’agrandir ce qu’il regarde. Sous sa forme la plus simple, le microscope que l'on connaît aujourd'hui n'est qu'une simple combinaison de loupes qui met en œuvre le pouvoir grossissant d’une lentille*.
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1590 : utiliser plusieurs lentilles

Les microscopes composés (c'est à dire à plusieurs lentilles) les plus anciennement connus datent de 1590. Ils ont été construits par les opticiens lunetiers hollandais Jansen père et fils, qui ont découvert les capacités de l’association de plusieurs lentilles en observant le paysage à travers les vitres (dites aujourd’hui « culs de bouteille ») des fenêtres de leur atelier. Avant l'invention de Jansen, les microscopes existants étaient des microscopes simples composés d'une seule lentille biconvexe, c'est à dire une lentille avec deux faces convexes opposées, de très petite taille. Cette lentille de petite dimension ne recueillait qu’une faible quantité de lumière et l’œil travaillait avec une pupille trop petite : c'est un réel inconvénient. Cependant, l'on continua de préférer les microscopes simples car les microscopes composés présentaient de graves défauts dus aux lentilles mêmes.

Le microscope composé de Jansen
Avant notre ère : premiers usages des lentilles

La plus ancienne lentille* découverte (-700) est une lentille plan convexe* provenant des ruines de Ninive (actuellement en Irak). Vers -500, Aristophane mentionne les « sphères ardentes » en cristal de roche ou en émeraude. Au Ier siècle, Sénèque remarque que les objets deviennent plus gros et plus distincts lorsqu’ils sont vus au travers d’une sphère remplie d’eau, et Pline fait état de l’emploi de lentilles de verre pour la mise à feu. À Rome, les vestales les utilisaient pour raviver le feu sacré et Néron, myope, regardait les combats de gladiateurs à travers une lentille d’émeraude. L’astronome Ptolémée devait également connaître l’existence des verres grossissants.

La plus ancienne lentille découverte