Apporter de la lumière au microscope à champ sombre
Avez-vous déjà entendu parler d’un microscope à fond noir? Bien qu’un tel nom puisse ressembler à un gadget de science-fiction utilisé pour mesurer les trous noirs, il ne s’agit en réalité que d’un outil pratique utilisé pour afficher certains types d’échantillons translucides. L’utilisateur moyen du microscope ne connaît peut-être pas le concept de la microscopie à fond noir, mais il peut apporter un nouvel éclairage sur l’ancienne façon de voir les échantillons.
La plupart des personnes qui ont survécu à un cours de biologie savent ce qu’est un microscope à champ lumineux. Ce type de lunette utilise un éclairage en champ clair, ce qui signifie qu’il inonde l’échantillon avec la lumière blanche du condenseur sans aucune interférence. Ainsi, le spécimen apparaît comme une image sombre sur un fond clair (ou un champ blanc si vous voulez).
Ce type d’unité fonctionne mieux avec des échantillons qui ont des pigments de couleur naturelle. Les échantillons doivent être suffisamment épais pour absorber la lumière entrante; la coloration est donc généralement associée à ce type de microscope.
Et si le spécimen est de couleur claire ou translucide, comme le plancton à droite? Il ne se démarquera certainement pas sur un fond blanc fort. De plus, certains spécimens sont tout simplement trop minces. Ils ne peuvent absorber aucune lumière qui les traverse, ils semblent donc invisibles pour l’utilisateur. C’est là qu’intervient le concept d’éclairage en champ sombre!
Plutôt que d’utiliser la lumière directe du condenseur, on utilise un disque opaque pour bloquer la lumière en seulement quelques faisceaux diffusés. Maintenant, l’arrière-plan est sombre et l’échantillon ne reflète que la lumière des faisceaux. Il en résulte un échantillon de couleur claire sur un fond sombre (champ sombre), parfait pour visualiser des détails clairs ou translucides.
À grande échelle, la même chose se produit tous les jours lorsque vous regardez le ciel. Les étoiles disparaissent-elles quand la lumière est éteinte? Bien sûr que non! Ils sont toujours là, leur éclat masqué par le soleil de midi.
Si vous avez encore du mal à visualiser ce concept, pensez à une pièce poussiéreuse avec la lumière allumée et la porte ouverte. Vous pouvez sentir la poussière affecter votre respiration, mais vous ne la verrez probablement pas voler dans les airs.
Maintenant, éteignez la lumière et fermez la porte à juste un ruban, tout en laissant la lumière allumée dans la pièce adjacente. Si vous regardez ce ruban de lumière traversant la porte, vous verrez toutes sortes de particules de poussière en suspension. Vous utilisez un principe similaire lorsque vous utilisez un éclairage sur fond noir!
Quand utiliser un microscope à fond noir
Les microscopes à fond noir sont utilisés de différentes manières pour visualiser une variété de spécimens difficiles à voir dans une unité à champ clair. Les bactéries vivantes, par exemple, sont mieux vues avec ce type de microscope, car ces organismes sont très transparents lorsqu’ils ne sont pas colorés.
Il existe une multitude d’autres façons d’utiliser l’éclairage de fond sombre, souvent lorsque l’échantillon est clair ou translucide. Quelques exemples:
- Spécimens transparents vivants ou légèrement colorés
- Organismes unicellulaires
- Échantillons de sang vivants
- Échantillons du milieu aquatique (de l'eau de mer à l'eau de l'étang)
- Bactéries vivantes
- Échantillons de foin ou de sol
- Échantillons de pollen
- Certaines molécules comme les cristaux de caféine (à droite)
La microscopie sur fond noir rend visibles de nombreux spécimens invisibles. La plupart du temps, les spécimens invisibles à l’éclairage en fond clair sont vivants, vous pouvez donc voir à quel point il est important de les mettre en vue!
Avantages et Inconvénients
Aucun système n’est parfait et la microscopie en champ noir peut ou non vous intéresser en fonction de vos besoins.
Certains avantages de l’utilisation d’un microscope à fond noir sont:
- Utilisation extrêmement simple
- Peu coûteux à installer (les instructions sur la fabrication de votre propre microscope à fond noir sont ci-dessous)
- Très efficace pour montrer les détails des échantillons vivants et non colorés
Certains des inconvénients sont:
- Couleurs limitées (certaines couleurs apparaîtront, mais elles sont moins précises et la plupart des images seront uniquement en noir et blanc)
- Les images peuvent être difficiles à interpréter pour ceux qui ne connaissent pas la microscopie sur fond noir
- Bien que les détails de surface puissent être très apparents, les détails internes d'un spécimen ne ressortent souvent pas autant avec une configuration de champ sombre.
Vous trouverez ci-dessous des exemples contrastés d’illumination de fond sombre (à gauche) et d’illumination de fond clair (à droite) du papier de soie pour lentille. Notez comment ils créent tous les deux un style d’image différent.
Admettez-le, vous êtes maintenant curieux de découvrir votre propre champ sombre! Vous pouvez en créer un avec un minimum de temps et d’efforts. Continuez à lire…
Comment faire un microscope à fond sombre
Vous n’avez pas besoin d’acheter une installation très coûteuse pour expérimenter l’éclairage en champ sombre.
Pour créer un champ sombre, un cercle opaque appelé patchstop est placé dans le condenseur du microscope. Le patchstop empêche la lumière directe d’atteindre l’objectif, et la seule lumière qui atteint l’objectif est réfléchie ou réfractée par l’échantillon. Assez facile, non?
Si vous souhaitez fabriquer un microscope à fond noir, vous aurez d’abord besoin d’un microscope optique ordinaire. Voici votre liste complète des «ingrédients»:
- Microscope
- Perforatrice
- Papier de construction noir
- Film transparent
- La colle
- Les ciseaux
- Stylo
Maintenant, utilisez les étapes suivantes pour rendre votre patchstop:
- Configurez votre microscope et choisissez l'objectif de la plus faible puissance.
- Mettez l'oculaire de côté dans un endroit sûr.
- Ouvrez le diaphragme aussi large que possible. Puis fermez-le lentement jusqu'à ce qu'il empiète simplement sur le cercle de lumière visible.
- Penchez-vous maintenant et jetez un œil au diaphragme par le bas. Vous voyez cette ouverture? Il est à peine plus petit que le patchstop fini que vous allez créer.
- Percez quelques cercles dans le papier de construction noir avec la perforatrice. Mesurez-en un contre l'ouverture du diaphragme. S'il est plus de 10% plus grand, réduisez-le à environ cette taille (10% plus grand que l'ouverture du diaphragme). S'il est plus petit, découpez un cercle plus grand.
- Découpez un carré de 5 cm de papier transparent.
- Collez le cercle noir sur le film transparent, à environ 2 cm du coin du carré. Dans ces 2 cm de papier libres, écrivez la puissance de grossissement correcte de votre objectif.
- Marquez le patchstop avec la puissance de grossissement correcte.
- Répétez les étapes ci-dessus pour toutes les puissances d'objectif à l'exception des lentilles à immersion d'huile.
Utilisez maintenant votre patchstop pour transformer une unité de champ lumineux en microscope à champ sombre:
- Sélectionnez le patchstop approprié pour la puissance de l'objectif à utiliser.
- Glissez le patchstop entre le porte-filtre et le condenseur. Si votre microscope n'a pas de filtre, tenez-le manuellement sous le condenseur.
- Retirez l'oculaire.
- Ouvrez le diaphragme et déplacez le patchstop jusqu'à ce que la lumière soit complètement bloquée. Utilisez du ruban adhésif pour le fixer s'il n'y a pas de condensateur sur votre microscope.
- Remplacez l'oculaire et examinez l'échantillon.
