A fénymikroszkóp a bakteriológus alapvető eszköze. A baktériumok egyszerűen túl kicsik ahhoz, hogy segítség nélkül lássák őket. Egyes baktériumok valójában olyan kicsiek, hogy még egy erőteljes fénymikroszkóppal sem lehet őket megnézni egy kis segítség nélkül - egy kis segítség olajmerítő lencse formájában. Az olajmerítést igénylő lencséket mind nagy nagyítású objektívnek minősítik.
A szem nagyítása
A szemed olyan felületeket tartalmaz, amelyek hajlítják a fényt, hogy a retinádra összpontosítsák. A retina fényfoltjának helyzete attól függ, hogy a fény milyen szögben jut be a szemébe. A szemed két különböző szögből állítja a fényt két különböző pontra. A foltok szétválasztása a szög különbségétől függ. Ha két folt elég közel van egymáshoz ahhoz, hogy ugyanazokat a sejteket stimulálják a retináján, akkor nem fogja tudni megkülönböztetni őket. Ezért nem láthatja a baktériumokat: a baktérium két oldaláról érkező fény szöge olyan kicsi, hogy a szeme összekeveri azt más fénnyel.
Hogyan működik a mikroszkóp?
A mikroszkóp olyan, mint egy extra lencse a szemed előtt. Az egész cél egy tárgyból érkező fényszög nagyítása, ezért a mikroszkóp úgy működik, mint egy nagy nagyító, hajlítva a fényt, hogy úgy tűnjön, mintha a tárgy szétterülne. Egy nagy lencse használata azonban halvány és torz képeket eredményezne, ezért a mikroszkóp pár kicsi lencsét használ: a mintához közeli objektívet és a szeméhez közel álló szem- vagy szemlencsét. Ezen lencsék mindegyikének megvan a maga nagyítása. A teljes mikroszkóp nagyítása mindkét lencse nagyításának eredménye. A 10X-es szemmel - amely 10-szeres nagyítású - 20-szoros objektívvel 200-szoros teljes nagyítást ad.
Hajlító fény
A fény akkor hajlik, amikor egyik felületről a másikra lép. Két dologra van szükség: a fénynek szögben kell ütnie az interfészt, és a két anyag "sűrűségének" eltérőnek kell lennie. Ez valójában nem a tömeg szerinti sűrűség, hanem egyfajta optikai sűrűség, amelyet törésmutatónak nevezünk.
Minél nagyobb a nagyítás, annál nagyobb a fényszöge, amelyet az objektívnek össze kell gyűjtenie a mintából. Normális esetben a baktériumok egy üvegcsúszda vízcseppjében vannak, és a fény elhajlik, amikor elhagyja a tárgylemezt. Ez azt eredményezi, hogy a baktériumokból származó fénykúp még nagyobb kúpra terjed. Nagy nagyítás esetén a fény kúpjának nagynak kell lennie - olyan nagynak, hogy teljesen hiányozhasson a lencse. Ott jön az olajmerítés.
Olajmerítő lencsék
Az üveglemez fénykúpja két okból terjed: mert szöget zár be a képhez képest a felület és mivel a levegő törésmutatója alacsonyabb, mint a üveg. Az olaj törésmutatója megegyezik az üvegével, ezért a fénykúp nem terjed el túlságosan. Ehelyett a fény ugyanabban a szögben marad, amíg el nem éri az objektívet.
Az objektívlencsét úgy kell megtervezni, hogy az olajon keresztül egy mintára fókuszáljon, de sok lencsét így terveznek. Általában a 60-szoros vagy annál nagyobb objektív lencsék használhatnak olajat - és mire eléri a 100-szorosokat, bizonyára használnak is. Mivel a szemek jellemzően 10-szeresek, olaj szükséges a baktériumok 1000x-es nagyítással történő megtekintéséhez.