La taille, ça compte !

Quelle est la taille de ce que nous voyons sur les photos prises avec le microscope? Connaître la taille nous donnera des informations sur ce qu'on voit mais cela nous permettra aussi de prévoir ce que nous pourrons espérer observer par la suite et répondre à la question d'Eyal: verra-t-on l'ADN des cellules ?

Le grossissement dépend de l'objectif utilisé. Il y a trois objectifs avec les inscriptions x4, x10 et x40. Ce nombre indique le grossissement de l'image que donne l'objectif comparé à l'objet réel observé. En plus, cette image est encore grossie par l'écran LCD mais en fait on s'en fiche puisque nous faisons des photos qui sont ensuite affichées à des tailles différentes sur des écrans divers donc encore grossies ou rapetissées.
Essayons plutôt d'estimer les dimensions réelles du rectangle de l'image, cela nous donnera une bonne référence pour la taille de ce qu'on observe dans l'image. Le plus simple est de regarder au microscope une règle graduée:

La partie droite de cette image est une photo non coupée de la règle de gauche vue sous l'œil du microscope avec l'objectif x4. C'est pratique, on voit juste un millimètre sur la hauteur de l'image.
Calculons ce qu'on verra avec l'objectif x10: il grossit plus que l'objectif x4: il grossit exactement 10/4 = 2,5 fois plus. Donc la hauteur de l'image correspondra à quelque chose de 2,5 fois plus petit: 1 millimètre divisé par 2,5 c'est à dire 0,4mm ou 400 micromètres (µm) car 1mm = 1000µm.
De la même manière on calcule qu'avec l'objectif x40 la hauteur de l'image correspond à 0,1mm ou 100µm, un dixième de millimètre.
Récapitulons, ce tableau sera utile pour la suite des observations:

Voilà pour la hauteur de l'image. 

Maintenant on peut se demander quelle est le plus petit détail qu'on pourrait espérer discerner dans une photo prise avec l'objectif x40, l'objectif qui grossit le plus. Il n'est pas simple de répondre à cette question car cela dépend de la qualité de l'objectif, de sa capacité optique à pouvoir "séparer" des points aussi proches que possible. On pourrait faire quelques expériences pour estimer cette qualité mais on se contentera d'abord de la limite donnée par la taille d'un pixel de l'image: 
L'appareil photo intégré au microscope prend des photos de 2048 pixels en largeur et de 1536 pixels en hauteur, comme un échiquier avec 2048 x 1536 = 3.145.728 cases, chaque case étant un pixel avec une couleur particulière, l'échiquier formant la photo toute entière.
Une hauteur de 100µm (avec l'objectif x40) "vue" par 1536 pixels, cela fait 
100 / 1536 =  0,065µm pour la taille réelle que "voit" d'un pixel, soit 65 nanomètres (nm)  car 1µm = 1000nm.
En fait, on ne verra jamais rien de si petit, même avec le meilleur des microscopes optiques. La lumière ne nous permet pas de voir de si petits détails. Il faut un microscope électronique. Peut-être que les enfants d'Eyal en recevront un pour leur anniversaire de 9 ans dans deux ou trois décennies :-).
Dans cet article de Wikipedia sur la microscopie optique , il est écrit qu'on ne peut pas descendre plus petit que 200nm avec un microscope optique (ou 400nm, ce n'est pas clair).


Bon alors, qu'est-ce qu'on pourra essayer de voir avec ce microscope ? Il faut se renseigner un peu sur les dimensions des acariens, des bactéries, des cellules, des virus, des molécules, etc. Pour se faire une idée de la taille des petites choses qu'étudient les biologistes, cette superbe page  publiée par l'Université de l'Utah au États-Unis permet de se balader et de comparer les grandeurs en faisant glisser un curseur (sous l'image).

En conclusion, et en espérant qu'on pourra voir des détails de la taille de 1µm minimum (on en reparlera après avoir fait quelques observations), on devrait pouvoir voir des globules rouges de 8µm, certaines grosses bactéries, peut-être des chromosomes qui sont de l'ADN enroulé mais sûrement pas la double-hélice d'ADN d'une épaisseur de l'ordre de 1 nm. On pourra aussi observer beaucoup d'autres choses bien plus grosses mais tout aussi intéressantes, à condition d'arriver à faire les bonnes préparations.