顕微鏡の基本的な光学原理
（１）屈折と屈折率
光は、均一な等方性媒体内の 2 点間を直線で伝播します。異なる密度媒体を持つ透明物体を通過すると、屈折が発生します。これは、異なる媒体における光の伝播速度が異なるためです。透明物体の表面に対して垂直でない光線が空気から透明物体 (ガラスなど) に入射すると、光線は境界面で方向を変え、法線に対して屈折角を形成します。
（２）レンズ性能
レンズは、顕微鏡の光学系を構成する最も基本的な光学素子です。対物レンズ、接眼レンズ、コンデンサーなどの部品は、単一または複数のレンズで構成されています。レンズは形状の違いにより、凸レンズ（正レンズ）と凹レンズ（負レンズ）の 2 つのカテゴリに分類できます。
光軸に平行な光線が凸レンズを通過して一点で交差するとき、この点を「焦点」と呼び、交差点を通り光軸に垂直な平面を「焦点面」と呼びます。焦点は 2 つあります。物体空間の焦点を「物体空間焦点」と呼び、そこにある焦点面を「物体空間焦点面」と呼びます。逆に、像空間の焦点を「像空間焦点」と呼びます。 の焦点面を「像正焦点面」と呼びます。
光が凹レンズを通過すると、正立した虚像が形成されますが、凸レンズを通過すると、正立した実像が形成されます。実像はスクリーンに映りますが、虚像は映りません。
（３）凸レンズの５つの結像則
1. 物体がレンズの物体側で焦点距離の2倍を超えて位置する場合、像側で焦点距離の2倍以内かつ焦点の外側に縮小された倒立実像が形成されます。
2. 物体がレンズの物体側の焦点距離の2倍の位置にあるとき、同じ大きさの倒立した実像が像側の焦点距離の2倍の位置に形成されます。
3. 物体がレンズの物体側の焦点距離の2倍以内にあるが焦点の外側にある場合、像側の焦点距離の2倍を超えて拡大された倒立実像が形成されます。
4. 物体がレンズの物体側焦点に位置する場合、像側は像を形成できません。
5. 物体がレンズの物体側の焦点内にある場合、像側には像は形成されず、レンズの物体側の同じ側で物体より遠い位置に拡大された正立虚像が形成される。
