광학 현미경은 강제적으로 현미경 내에서 표본에 빛을 투과시키고 이 상태에서 표본을 관찰하는 현미경을 말한다. 배율이 높아지기 때문에 상당히 시야가 어두워지게 된다. 이 어두운 시야를 현미경 내에서 불빛을 통과시켜 밝게 만드는 것이다.
일반적으로 광학 현미경의 배율은 대물렌즈 및 접안렌즈의 배율 곱으로 보았을 때 25배부터 1000배까지 가능하며, 1000배의 경우에는 대물렌즈가 슬라이드 글래스에 거의 닿다시피 하기 때문에 렌즈와 글래스 사이에 이멀젼 오일이라는 기름 종류를 묻혀 렌즈가 손상되지 않게 한다. 우리가 교과서에서 쉽게 볼 수 있는 양파 세포의 경우 대략 400배 정도에서도 잘 관찰할 수 있으며, 훨씬 작은 세포들(강이나 호수에 사는 식물플랑크톤 종류 등 포함)은 400배 내지 1000배까지 확대해서 관찰한다.
광학 현미경은 다양한 기능을 부착하여 그 능력을 특이화하기도 한다. 예를 들면 형광 현미경은 자외선 램프를 추가로 장착하고, 표본에 자외선에서 형광을 발산하는 염색약을 처리한 후 자외선 하에서 현미경으로 관찰하게 된다.
도립 현미경은 표본을 슬라이드 글래스가 아닌 원통 속에 물이나 기타 용매와 같이 보존되어 있을 때 가라앉아 있는 표본을 관찰하기 위해서 렌즈가 위가 아닌 아래에 장착되어 있는 현미경이다. 위상차 현미경이라는 것도 있는데, 이것은 렌즈에 맺히는 상의 위치가 뒤집어지도록 하여 관찰이 용이하도록 하는 기능을 제공한다.
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