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一个简单的显微镜或放大镜（透镜）产生在其上的显微镜或放大镜被聚焦的物体的图像。 简单放大镜镜片是双凸的，这意味着它们是在中心比在周边较厚，与图1中的放大镜的图像通过眼睛，好像它是在10英寸或25厘米的距离感知所示（该引用 ，或传统或常规的观看距离）。
由于图像似乎是在透镜作为对象的同一侧，它不能被投射到屏幕上。 这些图像被称为虚拟映像和他们出现直立不倒。 图1给出了如何简单的放大镜工作的说明。 对象（在这种情况下，受试者是玫瑰）正被观看用一个简单的双凸透镜。 反射的光从玫瑰进入直线透镜，如图1所示。该光被折射并通过透镜聚焦到视网膜上产生的虚像。 因为我们感知对象（玫瑰）的实际尺寸是在无限大，因为我们的眼睛跟踪光线回直线的虚拟图像（图1）的玫瑰的图像被放大。
当你看着显微镜，你是不是在看标本，你正在寻找在试样的形象 。 的图像出现在下面的观测管的顶部约10毫米的空间，“浮动”（在目镜的固定光阑的水平），其中所述目镜插入。 你观察到的图像是不是有形的; 它不能被掌握。 它是一个“地图”或以各种颜色和/或从黑到白的灰色阴影的试样的代表性。 期望的是，所述图像将成为检体的精确表示; 准确的细节，形状和颜色/强度。 的含义是，它可能是可能的（是），以产生高度精确的图像。 相反，它可能是（而且经常是）太容易通过不正当的技术或装备差降低影象。
要了解显微镜的镜头如何运作的，你应该记得一些镜头行动中成像的基本原理。 现在，我们将使用简单的双凸透镜审查几个不同的成像方案：
从对象，这是非常远离凸透镜的前灯（我们将假设我们的“对象”是在图2所示的长颈鹿）在透镜后面的固定点将被带到一个焦点。 这就是所谓的透镜的焦点 。 我们都熟悉“烧玻璃”，它可以在阳光聚焦基本上平行的光线烧了一个洞在一张纸的想法。 其中重点在于垂直平面焦平面 。
从凸透镜到焦平面的中心的距离是知道的焦距 。 （对于理想化对称薄凸透镜，该距离是在透镜的前面或后面一样的。）我们的长颈鹿的图像现在出现在焦平面（如在图2中所示）。 图像比对象（长颈鹿）小; 它被反相，并且能够在胶片上被捕获的实像。 这是用于普通风景拍摄相机的情况。
对象现在移近透镜的前面，但仍然是在透镜的前面两个以上的焦距（这种情况在图3中阐述）。 现在，图像被镜头后面进一步发现。 它比上面所描述的大，但仍小于对象。 该图像是倒置，并且是一个真实图像。 这是普通的人像摄影的情况下。
物体被带到两倍焦距的透镜的前面。 该图像是如在图4，是大小为对象相同所示的镜片后面现在两种焦距; 它是真实的，倒立。
现在该对象位于镜头前一个和两个焦距之间（图5中示出）。 现在图像仍然从透镜的背面进一步远离。 此时，图像被放大并且比对象大; 它仍然是倒置的，它是真实的。 这个案例说明在显微镜中使用的所有有限的管长度物镜的运作。 这样有限管长度物镜投射真实，倒置，并且放大的图像到显微镜的主体管。 此图片进入焦点在目镜固定膜片的平面。 从物镜（不一定其背部透镜）的后焦面的目镜的固定膜片的平面的距离是已知的作为物镜的光管的长度 。
在后一种情况下，该对象位于所述凸透镜的前焦平面。 在这种情况下，光的照射从并联镜头出现。 图像被位于镜头作为对象的同一侧，并且它出现直立（见图1）。 图像是虚拟映像和就好像它是从眼睛，类似于一个简单的放大镜的运作10英寸出现; 放大倍数取决于透镜的曲率。
上面所列的最后一种情况下描述了显微镜的观察目镜的运作。 “对象”由目镜检查是放大的，倒置，实际由物镜投影图像。 当人眼被放置在目镜，透镜和角膜的眼睛“看”在此二次放大虚像的上述和看该虚拟图像就好像它是从眼睛10英寸，显微镜的底部附近。
这种情况下，还介绍了目前广泛使用的无限远校正物镜的运作。 对于这样的物镜，对象或样品被定位在准确的物镜的前焦平面。 从这样的镜头出现光从每一个方位平行光线。 为了使这样的光聚焦，在显微镜主体或双目观察头必须在光路中掺入管透镜 ，物镜和目镜之间，旨在使通过物镜形成的图像聚焦在所述平面目镜固定隔膜。 一个无限远校正物镜的放大倍率等于管透镜的焦距（对于奥林巴斯设备这为180mm， 尼康采用200mm的焦距;其他制造商使用其他焦段）由使用的物镜的焦距除以。 例如，10X无限远校正物镜，在奥林巴斯系列，本来的18mm焦距（180毫米/ 10）。
一个简单的方法来了解显微镜是通过用幻灯机，最熟悉的我们的设备进行比较的方法。 可视化开启了与上表中的灯壳休息结束幻灯机。 从灯泡光穿过聚光透镜，然后通过透明性，然后通过投影透镜上放置成直角的光的光束在从投影透镜的给定距离的屏幕。 此屏幕上的真实影像出现反转（倒置和扭转）和放大。 如果我们要带走的画面，而是用放大镜检查在太空真实影像，我们可以进一步放大图像，从而产生另外一个或第二阶段的放大倍率。
现在，我们将描述一个显微镜稍微详细的工作原理。 显微镜的第一透镜是一个最接近物体被检查，并且因为这个原因，被称为物镜 。 从外部或内部（在显微镜主体内）源光首先通过传递台下聚光器 ，其形成被集中到对象（ 检体 ）一个明确定义的光锥。 光穿过样品并进入物镜（类似于上面描述的投影机的投影透镜），然后突出试样的显微镜内的固定平面的真实，倒置，并且放大的图像被称为中间像平面（图6中示出）。 我们的物镜有几大功能：
物镜必须收集来自每个样品的各个部分或点发出的光。
物镜必须具有以重构从样品的各个点进入图像中的各个对应点的光的能力（有时被称为抗点）。
物镜必须被构造，这样它会被聚焦足够接近的样品，这样它会投射出放大，实像向上进入主体管。
中间图像平面通常位于下方的顶部约10毫米显微镜主体管在的固定的内部隔膜内的特定位置目镜 。 物镜的后焦面和所述中间图像之间的距离被称为光管的长度 。 注意，此值是从一个显微镜的机械管长度 ，这是其中目镜（目镜）被插入所述观察筒的顶部边缘，喷嘴（其中物镜被安装）之间的距离不同。
目镜或眼，其配合到所述主体管在上端，是从检体最远光学部件。 在现代显微镜，目镜是由一个肩部上的显微镜观察管，这使其落入管顶部保持到位。 目镜的位置是这样的，它的眼睛（上部）透镜进一步放大由物镜投射的实像。 观察者的眼睛看到这个二次放大的图像，好像它是在从眼睛10英寸（25厘米）的距离; 因此，出现此虚拟映像，就好像它是在显微镜基地附近。 从显微镜观察管的顶部，以物镜的肩部（此时它进入顶头）的距离，通常为160毫米的有限管长度的系统。 这就是所谓的机械管长度，如上所述。 目镜有几大功能：
目镜用于进一步放大由物镜投射的实像。
在视觉观察中，目镜产生二次放大的虚像。
在显微摄影，它产生由物镜投射的二次放大真实图像。 这个扩充实像可以在相机或经目镜上方保持一个画面的摄影胶卷进行投影。
目镜可以配备鳞片，标记或十字线（通常称为刻度 ， 手提袋或掩模版 ）以这样的方式，这些插入物的图像可以试样的图像上叠加。
确定图像的放大倍率的量的因素是物镜放大率 ，该建筑的物镜光学元件的过程中预先确定的。 物镜通常具有放大的倍率范围从1：1（1X）至100：1（100X），其中最常见的权力是4X（或5X），10X，20X，40X（或50X），和100X。 的显微镜物镜的一个重要特点是其非常短的焦距相比普通手透镜（图1中示出）时，它们允许在一个给定的距离增强放大。 的主要原因是显微镜是如此高效的倍率是在如此短的光路中来实现，由于光学部件的短焦距的两级放大。
目镜，物镜一样，被分类在其放大中间图像的能力方面。 其放大系数5X和30X之间变化与具有10X-15X的一个值最常使用的目镜。 显微镜的总视觉倍率由物镜和目镜的放大倍数值相乘而得。 例如，使用一个5X物镜与10X目镜产生50X的总视觉倍率同样地，在刻度的顶端，用100X物镜与30X目镜给出3000X的视觉倍率。
总倍率还取决于显微镜的管长度。 大多数标准的固定管长度显微镜具有的管长度为160，170，200，或210毫米，160毫米是最常见的为透射光生物显微镜。 许多工业显微镜，设计用于在半导体工业中的使用，具有210毫米的管长度。 这些显微镜的物镜和目镜具有设计用于特定的管长度的光学特性，并在不同的管长度的显微镜用物镜或目镜将导致在倍率变化（并且也可以导致增加在光学象差透镜错误）。 无限远校正显微镜也有目镜和物镜被光学调谐到显微镜的设计，并且这些不应与不同无限管长度显微镜之间互换。
现代研究级显微镜是非常复杂的，经常有内置在显微镜的住房都落射和diascopic照明。 在这些显微镜设计收缩排除限制管长度的所得的必要性160毫米物理尺寸以补偿显微镜主体和机械管的附加物理尺寸。 这是通过加入一组并行透镜缩短显微镜的视机械管长的完成。 这些额外的透镜有时会引入必须计算两种视觉和显微照片放大倍数时要考虑额外的放大系数（通常约1.25-1.5X）。 此附加倍率被称为在大多数显微镜制造商提供的用户手册的管因素 。 因此，如果正在用15X组目镜使用的5X物镜，那么总的视觉倍率变为93.75X（使用1.25X管因子）或112.5X（使用1.5X管因子）。
除了在一些显微镜中使用的平行化透镜，制造商还可以提供附加的透镜（有时称为倍率换），该可旋转到光路径，以增加放大倍数。 这往往是做在制定标本显微摄影提供方便。 这些透镜通常具有范围从1.25X到2.5X非常小放大系数，但使用这些透镜的可能导致空放大率 ，其中图像被放大的情况，但没有额外的细节已解决。 这种类型的错误在图7中示出与液晶的DNA的显微照片。 在图7（a）该显微照片是在偏振光下采取用20X平场消色差物镜具有0.40的数值孔径和通过的10X倍照相扩大。 细节是清晰和聚焦清晰在这个显微照片，揭示了这个六边形包装的液晶聚合物的许多结构细节。 相反地，在右边的显微照片（图7（b））溶于用4X平场消色差物镜，其具有0.10的数值孔径和通过的50X倍照相扩大。 此显微照片缺少细节和清晰度本图7（a）该和演示了一个显著缺乏引起由扩大的巨大程度引入的空倍率的分辨率。
应注意在选择目镜/物镜组合，以确保标本细节的最佳倍率而无需增加不必要的文物。 例如，为了实现250X的放大倍数时，显微镜可以选择耦合到10X物镜一个25X目镜。 对于相同的放大倍率的替代选择将是一个10X目镜用25X物镜。 因为25X物镜具有更高数值孔径（约0.65）并不比10X物镜（约0.25），并考虑到数值孔径值定义一个物镜的分辨率，很明显，后者的选择将是最好的。 如果相同的视场的显微照片，用上述各物镜/目镜组合制成，这将是明显的是，10倍目镜/ 25X物镜哆将产生比变体的组合时在试样的细节和清晰度该出色的显微照片。
为物镜/目镜组合有用总放大倍数的范围是由系统的数值孔径限定。 有必要对图像中存在的细节待解决的最小放大率，并且该值通常是相当随意设置为数值孔径500倍（500×NA）。 在光谱的另一端，一个图像的最大有用倍率通常设置在数值孔径1000次（1000×NA）。 高于此值的倍率将产生没有进一步的有用的信息或图像细节的更精细的分辨率，并且通常会导致图像劣化，如以上所讨论。 超过有效的放大倍数的限制使得图像从空放大的现象遭受（参见图7（a）和（b）），其中通过目镜或中间管透镜增加倍率仅使成为图像没有更多放大相应的细节分辨率的增加。 表1列出了存在于有效的放大倍数的范围内的共同物镜/目镜组合。
| 物镜 （NA） | 目镜 | ||||
| 10倍 | 12.5X | 15X | 20X | 25X | |
| 2.5X （0.08） | --- | --- | --- | X | X |
| 4X （0.12） | --- | --- | X | X | X |
| 10X （0.35） | X | X | X | X | X |
| 25X （0.55） | X | X | X | X | --- |
| 40X （0.70） | X | X | X | --- | --- |
| 60X （0.95） | X | X | X | --- | --- |
| 100X （1.40） | X | X | --- | --- | --- |
| X =不错的组合 | |||||
这些基本原则背后复式显微镜，不同于放大镜或简单的显微镜，使用一组串联排列透镜的操作和结构。 这些原则的阐述已导致发展，在过去的几百年，今天的精密仪器。 现代显微镜往往用于不同物镜可互换零件模块化; 这种显微镜能够生产从低图像高倍率以卓越的清晰度和对比度。
