De lichtmicroscoop is een essentieel instrument van de bacterioloog. Bacteriën zijn gewoon te klein om zonder hulp te zien. Sommige bacteriën zijn zelfs zo klein dat ze niet eens kunnen worden gezien met een krachtige lichtmicroscoop zonder een beetje hulp -- een beetje hulp in de vorm van een olie-immersielens. De lenzen die onderdompeling in olie vereisen, worden allemaal geclassificeerd als objectieven met een hoge vergroting.
Vergroting van het oog
Je oog bevat oppervlakken die licht buigen om het op je netvlies te concentreren. De positie van een lichtvlek op je netvlies hangt af van de hoek waaronder het licht je oog binnenkomt. Je oog focust licht vanuit twee verschillende hoeken op twee verschillende plekken. De scheiding van de vlekken hangt af van het verschil in de hoek. Als twee plekken zo dicht bij elkaar liggen dat ze dezelfde cellen op je netvlies stimuleren, kun je ze niet van elkaar onderscheiden. Daarom kun je bacteriën niet zien: de hoek tussen het licht dat van de twee kanten van een bacterie komt, is zo klein dat je oog het vermengt met ander licht.
Hoe een microscoop werkt
Een microscoop is als een extra lens voor je oog. Het hele doel is om de hoek van het licht dat van een object komt te vergroten, zodat de microscoop werkt als één groot vergrootglas en licht buigt om het te laten lijken alsof het object is uitgespreid. Maar het gebruik van één grote lens voor de klus zou vage en vervormde beelden opleveren, dus een microscoop gebruikt een paar kleine lenzen: een objectief dicht bij het monster en een oculair, of oculair, dicht bij je oog. Elk van die lenzen heeft zijn eigen vergroting. De vergroting van de gehele microscoop is het product van de vergroting van beide lenzen. Een 10X oculair - een die met een factor 10 vergroot - met een 20X objectief geeft een totale vergroting van 200X.
Buiglicht
Licht buigt wanneer het van het ene oppervlak naar het andere overgaat. Er zijn twee dingen nodig: het licht moet de interface onder een hoek raken en de "dichtheid" van de twee materialen moet verschillend zijn. Dit is eigenlijk geen dichtheid per gewicht, maar een soort optische dichtheid die de brekingsindex wordt genoemd.
Hoe hoger de vergroting, hoe groter de lichthoek die het objectief uit het monster moet halen. Normaal gesproken bevinden bacteriën zich in een druppel water in een glasplaatje, en licht buigt als het het objectglaasje verlaat. Dit heeft het effect dat een kegel van licht afkomstig van de bacteriën zich verspreidt naar een nog grotere kegel. Bij hoge vergrotingen moet de lichtkegel groot worden - zo groot dat hij de lens helemaal kan missen. Dat is waar olie-immersie om de hoek komt kijken.
Olie-immersielenzen
De lichtkegel van een glasplaatje spreidt zich om twee redenen uit: omdat hij schuin staat ten opzichte van het oppervlak en omdat de brekingsindex van de lucht lager is dan de brekingsindex van de glas. Olie heeft dezelfde brekingsindex als het glas, dus de lichtkegel spreidt zich niet te veel uit. In plaats daarvan blijft het licht in dezelfde hoek totdat het de objectieflens bereikt.
De objectieflens moet speciaal zijn ontworpen om door de olie op een monster te focussen, maar veel lenzen zijn op deze manier ontworpen. Over het algemeen kunnen objectieven van 60X of meer olie verbruiken - en dat zullen ze zeker doen tegen de tijd dat u 100X bereikt. Omdat oculairs doorgaans 10X zijn, is olie nodig om bacteriën te bekijken bij een vergroting van 1000X.