Le Naturaliste

Bonjour à toutes et à tous,

Me posant cette question, j'expose ici ma réponse, intéressé par les commentaires argumentés qui y seront faits.

Par plages raisonnables, j'entends celles en deçà desquelles, et au delà desquelles, il est préférable de changer d'instrument, au lieu de continuer à utiliser celui actuel.

- Pour la loupe simple (ou bien ces espèces de serre-têtes avec une loupe pour chaque œil), je pense que la limite supérieure est quelque part entre x 10 fois et x 15 fois. Pousser plus loin oblige à être tellement près du sujet que cela devient peu pratique.

- Pour la loupe binoculaire, il est donc logique de commencer vers x 10 fois à x 20 fois, et de monter jusqu'à environ x 100 fois, considérant qu'au delà de ce grossissement, la profondeur de champ est très réduite, ce qui influe sur la sensation de vision stéréoscopique (dans sa composante en profondeur). De plus, si la plupart des matériels se limitent à ce niveau, c'est sûrement qu'aller au-delà poserait des problèmes optiques (ou de coût excessif).

- Pour le microscope, et en fonction de ce qui précède juste, l'on peut supposer que l'on peut l'utiliser à bon escient à partir de x 100 fois et jusque vers x 1000 fois (exception faite de certaines techniques).

Plus finement détaillé, j'avance (avec un peu de pratique, aussi) que la limite d'utilisation simple du microscope, c'est à dire avec des moyens rudimentaires de découpe (et donc des coupes pas super fines), ainsi que de préparation (observations "fraîches", sans traitements spéciaux d’éclaircissement et/ou de coloration, ni montage soigné), ou bien pour des observations "opaques" (éclairées en lumière incidente oblique), la limite supérieure se situe autour de x 200 fois à x 300 fois.

De même, le passage préférable, de l'objectif à air à l'objectif à immersion, pour optimiser l'image (cette fois avec des sujets bien préparés), semble se situer autour de x 500 fois, et même de x 400 fois.

Voila ce qui me semble être des indications génériques et pas trop inexactes, en ce qui concerne les instruments d'optique courants, et leurs domaines préférentiels d'utilisation.

Cordialement,

Bino

C'est très intéressant ! (surtout pour les débutants comme moi !)

Bonsoir bino,
ces indications données sont simples et correspondent aux appareils courants.
Mais elles peuvent largement être débordées car les gammes d'utilisation de différents outils se chevauchent largement si on approfondit l'études des produits disponibles sur le marché; et je pense que d'autres critères que le grossissement doivent être pris en compte lorsque l'on choisit un mode d'observation...

bino a écrit :Pour la loupe simple (ou bien ces espèces de serre-têtes avec une loupe pour chaque œil), je pense que la limite supérieure est quelque part entre x 10 fois et x 15 fois. Pousser plus loin oblige à être tellement près du sujet que cela devient peu pratique.

une loupe simple de naturaliste est encore utilisable avec un grossissement de 20x si on ne tremble pas.Le fait de devoir être très près du sujet n'est pas handicapant. (mais attention bien des 20x annoncés ne sont souvent que des mensonges publicitaires). Une loupe 20x peut complèter utilement au cou la 8x usuelle pour des détails...
Par contre, un serre tète ou des lunettes binoculaires ne peuvent fonctionner au dela de 6 à 8x. Elles permettent la vision stéréoscopique, mais ne me semblent pas pratiques sur le terrain car elles nécessitent d'incessants relevés de lunettes pour passer à la vision de loin. C'est un outil à envisager toutefois pour les naturalistes agés gagnés par la presbytie (pour l'instant je contourne le problème grace à ma myopie en enlevant mes lunettes! )

bino a écrit :Pour la loupe binoculaire, il est donc logique de commencer vers x 10 fois à x 20 fois, et de monter jusqu'à environ x 100 fois, considérant qu'au delà de ce grossissement, la profondeur de champ est très réduite, ce qui influe sur la sensation de vision stéréoscopique (dans sa composante en profondeur). De plus, si la plupart des matériels se limitent à ce niveau, c'est sûrement qu'aller au-delà poserait des problèmes optiques (ou de coût excessif).

Les stéréomicroscopes peuvent commencer à 10X avec une grande distance de travail. Le grossissement de 200x est atteint assez fréquemment et la réduction de la profondeur de champ à ce grossissement n'influe pas sur la perception stéréoscopique qui reste une avantage de ces instruments .
Il est possible d'aller au dela comme le montrent les appareils modernes haut de gamme, mais le cout ne sera guère supportable pour un usage amateur.

bino a écrit :Pour le microscope, et en fonction de ce qui précède juste, l'on peut supposer que l'on peut l'utiliser à bon escient à partir de x 100 fois et jusque vers x 1000 fois

En effet, c'est la gamme en pratique mème s'il existe des objectifs faibles pour commencer à 10x, s'il ne faut pas négliger l'observation à l'objectif faible à 40x et si avec un 100x ON 1,4, on peut raisonnablement monter à 1400x

bino a écrit :Plus finement détaillé, j'avance (avec un peu de pratique, aussi) que la limite d'utilisation simple du microscope, c'est à dire avec des moyens rudimentaires de découpe (et donc des coupes pas super fines), ainsi que de préparation (observations "fraîches", sans traitements spéciaux d’éclaircissement et/ou de coloration, ni montage soigné), ou bien pour des observations "opaques" (éclairées en lumière incidente oblique), la limite supérieure se situe autour de x 200 fois à x 300 fois.

Tout dépend du sujet! En diascopie, des cellules ne nécessitant qu'une préparation simple comme des diatomées vivantes, des ciliés ou des spermatozoïdes peuvent s'observer au maximum de puissance de son appareil...
En épiscopie par contre, oui, 200x correspond à une limite pratique, quoique en y mettant le prix, avec des objectifs à grande distance de travail, il est possible d'observer sans préparation des sujets relativement plans jusqu'à 800x.

bino a écrit :De même, le passage préférable, de l'objectif à air à l'objectif à immersion, pour optimiser l'image (cette fois avec des sujets bien préparés), semble se situer autour de x 500 fois, et même de x 400 fois.

Il existe des objectifs à immersion 20x permettant un grossissemnt autour de 200x... mais en fait ils servent surtout à rester en immersion avec une préparation dont on a déja étudié un détail à 600 ou 1000x

En fait, le grossissement n'est pas le critère qui fait changer d'instrument. Les naturalistes peuvent utiliser toute la gamme évoquée sur un mème sujet d'observation.

Par exemple, en bryologie, je repère des spécimens à l'oeil nu, et j'en découvre les détails à la loupe à main 8x sur le terrain. Je photographie à un grandissement allant à 1x (ne pas confondre grandissement et grossissement)
une échantillon rapporté au labo peut s'étudier au stéréomicroscope zoom autour de 15 à 60x
Mais des photographies peuvent demander la qualité d'un macroscope ou d'un banc macro dans la gamme de grandissement 1x à 20x
Ensuite, un organe prélevé sous bino peut être observé au microscope dans l'eau entre lame et lamelle avec 3 objectifs classiques faible, moyen et fort, pour du 40x à 400x.
Pour des mesures avec un micromètre, je peux mème utiliser sans préparation élaborée, une objectif fort à sec de 60 ou 100x, donc des grossissements de 600 ou 1000x...
C'est surtout la nécessité de réaliser des photographies avec une bonne résolution à fort grandissement qui me fait passer à l'immersion. La encore, cela peut se faire sur des préparations simples non durables, mais toutefois faites avec soin pour ne pas être épaisses.

En résumé, il faut profiter de tout ce dont on dispose et les gammes de grossissement des 2 principales catégories que sont microscopes et stéréomicroscopes se chevauchent largement, sans oublier coté photographique le macroscope (=banc macro) qui a aussi des puissances comparables...
Il est certains que le passage loupe bino->microscope est classique. Mais je pense qu'il faut l'envisager comme une complémentarité permanente et surtout pas comme une progression dans la discipline microscopie.

Un musicien doit jouer autant les Andante que les Allegro...

Cordialement

Bonjour Daniel,

Et merci pour ce superbe développement de mon texte initial.

Je suis certain que les débutants pourront y trouver matière à réflexion, ainsi qu'un guide avant achat.

Comme vous le mentionnez, mon texte était rédigé en pensant à du matériel courant et de basse-moyenne gamme.

Il est évident qu'avec du très haut de gamme, l'on franchit les limites basses et hautes que j'avais avancées, ainsi que vous le démontrez, d'ailleurs.

En complément, pour les novices, l'on pourrait souligner (et mettre en garde contre) une tendance que l'on observe également en astronomie : la fascination du grossissement et la course à ce grossissement.

Notamment dans le bas et le moyen de gamme, l'on intérêt à ne pas vouloir à tout prix un "engin" optique, quel qu'il soit, pourvu du plus grand coefficient d'agrandissement, que ce soit une jumelle, une loupe, une loupe binoculaire, un microscope, une lunette terrestre ou astronomique, un télescope, etc.

Soit l'image sera décevante, sur ces forts grossissements, soit ce sont d'autres parties de l'instrument qui viendront gâcher ce grossissement (un pied pas assez stable, un statif mal équilibré, des commandes de mise au point pas assez précises, etc.), les fabricants ayant tendance à "économiser" sur ces points, sachant que, souvent, l'acheteur non averti sera surtout sensible au grossissement affiché.

Pour en rester au matériel de basse moyenne gamme, je me demande si un microscope avec trois ou quatre grossissements, de par exemple x 50 fois, x 100 fois, x 200 fois, x 400 fois, mais avec un bon statif, une surplatine précise, un double système de mise au point (large et fine), un bon condenseur (avec diaphragme), et des optiques de qualité, n'est pas une sorte d'appareil de débutant à conseiller, parce que suffisant pour déjà beaucoup d'observations courantes ?

En ce qui concerne la loupe à x 20 fois, je reste attentif au fait que, souvent, la tête et/ou la main viennent faire de l'ombre, ce qui oblige à se réorienter par rapport à la source lumineuse présente (à condition que le sujet soit tenu dans la main, et donc mobile, ce qui n'est pas toujours le cas). Avec la loupe binoculaire, du fait de la distance entre le sujet et l'objectif (sans parler des moyens d'éclairage inclus), le problème se pose moins.

Il ne faut pas oublier, non plus, la distance de fuite de certains petits animaux, qui rend leur observation difficile, en voulant approcher une loupe (plus la main et la tête), à moins d'une dizaine de centimètres, pour ne pas dire un centimètre à peine.

De plus, il y a des circonstances où l'on n'a pas envie de se mettre au plus près du sujet que l'on observe (animaux risqués, déjections animales, etc.), comme ce serait le cas avec une loupe simple. Dans tous ces circonstances, la loupe binoculaire donne une distance au sujet qui est (au moins psychologiquement) plus confortable.

Ce serait donc autre critère de choix de l'outil optimal, qui serait alors à déterminer, à la fois, en fonction du grossissement voulu (et/ou nécessaire) et aussi de la distance d'observation préférentielle (pour l'observateur et/ou le sujet).

Je mentionne maintenant un autre outil optique, qui pourrait venir compléter la gamme de ceux déjà évoqués (loupe simple, loupe binoculaire, microscope), et que je vais appeler le microscope-stylo, faute d'un meilleur terme. Un tube métallique d'environ 10 centimètres, avec un objectif d'un côté et un oculaire de l'autre côté. Une pige, du côté de l'objectif, facilite la mise au point (quand la pige est au contact du sujet, c'est net). Divers modèles sont disponibles, avec des grossissement compris entre x 20 fois et x 100 fois, selon l'exemplaire.

J'en avais parlé dans d'autres thèmes, mais j'ai également oublié de la citer dans mon texte de début. Alors, je me permets d'en reparler maintenant, parce que je pense que cet instrument, lui aussi, a sa place, à côté des "classiques" (loupe, loupe binoculaire, microscope).

Il s'agit de la jumelle de proxi-observation. La Papilio de Pentax, qui permet de s'approcher à 45 centimètres d'un sujet, tout en l'observant avec un grossissement de x 6,5 fois ou de x 8,5 fois, soit à une distance virtuelle d'environ 7 centimètres à 5 centimètres.

Un système de modification de la convergence des trajets optiques, proportionnellement à la distance d'observation, permet de garder une vision stéréoscopique agréable et sans effort, à ces courtes distances (contrairement à ce qui serait le cas avec une jumelle normale). Bien entendu, cette jumelle fonctionne aussi jusqu'à l'infini.

Un instrument intéressant, dans le cadre des observations à l'extérieur, et que la loupe binoculaire ne peut pas remplacer (et réciproquement).

Cordialement,

Bino

J'en profite pour dire que contrairement à ce qui se dit généralement ...en astronomie on observe aussi l'infiniment petit !

Bonjour Taniera,

Effectivement, déjà, si l'on observe des micro-météorites, avec un microscope, après récolte en pleine nature.

En ce qui concerne l'observation astronomique, comme en microscopie, il y a aussi tout un entraînement de la vision à faire, pour apprendre à distinguer de très petits détails (de structure ou bien de coloration) sur des sujets qui, eux aussi, sont souvent très petits, à l'oculaire (ce qui déçoit toujours les débutants).

Et, quand on leur explique que, pour différentes raisons (turbulence, optique un peu limite, etc.) pousser le grossissement ne ferait que perdre des détails qui sont discernables à plus faible grossissement, ils ont du mal à le comprendre.

En microscopie aussi, surtout avec du matériel de basse-moyenne gamme, il est parfois préférable de reste sur un grossissement inférieur à celui maximal possible, car l'on gagne ainsi en qualité d'image ce que l'on perd en surface apparente des dits détails.

L’œil est capable de belles performances, quand on le place dans des conditions optimales (dont le diamètre pupillaire qui est lui-même fonction de l'éclairement).

Une excellent plaquette, diffusée par la SAF (Société Astronomique de France), il y a quelques années en arrière (et peut-être encore disponible), rédigée par Jean Dragesco, et intitulée : "La vision dans les instruments astronomiques et l'observation physique des surfaces planétaires", est fort instructive, à ce sujet.

Bien entendu, les considérations et les faits qui y figurent sortent du cadre restreint du titre de l'opuscule pour être valables dans d'autres domaines, dont la microscopie.

L'on y lit, entre autres choses, que l'acuité visuelle est inférieure à 1 minute d'arc, si le sujet est contrasté. Des artefacts circulaires et noirs (sur fond blanc) sont discernables dès 30 secondes d'arc. Et dans la configuration inverse (blanc sur fond noir) l'on descend à 25 secondes d'arc (si le contraste est moins fort, l'on remonte à autour de 30 secondes d'arc).

Mieux encore, pour des structures linéaires et très fines, toujours dans le cas de contrastes très importants (noir sur clair), l'on arrive à les distinguer entre 0,44 seconde d'arc et 1,2 seconde d'arc (avec un contraste bien moins intense, l'on remonte à 10 secondes d'arc).

L'on y apprend aussi qu'avec une ouverture pupillaire comprise entre 0,5 mm et 0,7 mm, et quel que soit le contraste du sujet, l’œil est alors un instrument d'optique parfait.

En plus, à cette ouverture les défauts de régularité de la surface de la cornée ou du cristallin (astigmatisme) sont quasiment annulés, parce que la surface au travail est si petite que les différences de courbure sont négligeables (çà, je l'ai lu dans une autre source bibliographique).

C'est donc également un paramètre à prendre en compte, que cette ouverture pupillaire, lors des observation instrumentales (loupe binoculaire et microscope), en jouant sur le niveau et la nature de l'éclairage, l'ouverture et le grossissement optique, afin de mettre l’œil dans cette plage optimale, pour tirer le maximum de la combinaison : sujet + éclairage + propriétés optiques de l'instrument + performances de l’œil.

Le challenge, c'est de pouvoir déterminer l'intensité lumineuse qui arrive à l’œil, entre l'intensité de l'éclairage, la densité du sujet, le grossissement utilisé et l'ouverture de l'instrument, pour que la pupille s'ouvre dans cette zone des 0,5 mm à 0,7 mm de diamètre.

Selon la plaquette, le sujet doit également avoir une brillance apparente comprise entre 0,05 stilbs et 3 stilbs, en plus du fait que la pupille soit ouverte entre 0,5 mm et 0,7 mm, pour être vraiment dans les conditions optimales pour distinguer les plus fins détails du sujet.

Bien entendu, reste à savoir comment mesurer tous ces facteurs, pour arriver au résultat préconisé. Peut-être au moyen d'un moyen de mesure photométrique (et je suppose que la simple cellule de mesure d'un appareil de prise de vue pourrait aider à ce résultat, sans devoir investir dans une instrumentation supplémentaire).

Toujours dans ce petit ouvrage, sont abordés d'autres facteurs influant sur la vision de l'observateur, dont l'atmosphère (ce qui n'est pas un problème pour le microscopiste), mais aussi d'autres éléments ayant trait à "l'interprétation" des aires visuelles à partir de ce qui leur arrive depuis les yeux. Avec, notamment, le risque de voir des choses qui ne sont pas réelles, quand l'on observe en limite de ses possibilités, et de celles de son instrument d'optique.

Cordialement,

Bino

Bonjour,

Pour infos et pour connaître les ordres de grandeurs:

Wikipedia: Le stilb (symbole sb) est l'unité CGS de luminance. Il vaut 1 sb = 1 cd/cm² = 104 cd/m2. L'utilisation de ce nom est déconseillée1.

Selon la plaquette, le sujet doit également avoir une brillance apparente comprise entre 0,05 stilbs et 3 stilbs, en plus du fait que la pupille soit ouverte entre 0,5 mm et 0,7 mm, pour être vraiment dans les conditions optimales pour distinguer les plus fins détails du sujet.

entre 0,05 stilbs et 3 stilbs: que l'on doit traduire en 500 cd/m² et 30 000 cd/m²
Les ordres de grandeurs sont les suivantes (sur des blancs):
- écran plat moderne/TV un peu trop lumineux = 300 cd/m² (environ)
- écran plat moderne réglé non agressif = 100 cd/m² (environ)
- feuille blanche en plein soleil 30 000 cd/m² (ou 15 000... j'ai un doute)

Cordialement

Bonjour JMP76,

Merci pour ces précisions, importantes et utiles.

Je note que ces valeurs sont déjà élevées, et pour la maximale, il me semble, par expérience, que l'on est déjà dans l'éblouissement.

Si l'on fait abstraction de cette nécessité de hautes valeurs d'éclairage, mais que l'on se contente de l'ouverture pupillaire de 0,5 mm à 0,7 mm, pour améliorer l'acuité visuelle, il reste la solution qui consiste à obtenir un cercle oculaire dans ces valeurs, au niveau de l'instrument.

Ainsi, même si l'iris de l’œil s'ouvre à de grandes valeurs (y compris son maximum d'environ 7 mm), il travaillera quand même avec un pinceau lumineux plus fin (comme si l'iris était plus fermé qu'il ne l'est en réalité).

En astronomie, c'est facile à obtenir, il suffit de diviser le diamètre de l'objectif (en millimètres) par le grossissement total. Par exemple, avec une lunette de 90 mm (ou bien un télescope), si l'on travaille avec un grossissement de x 150 fois, le cercle oculaire (et donc le pinceau lumineux entrant dans l’œil) fait 0,6 mm de diamètre.

Par contre, avec un microscope (ou bien une loupe binoculaire) j'ignore comment l'on peut arriver à faire le même calcul, mais je crois me souvenir que cela est expliqué quelque part, sur ce site.

Cordialement,

MBS