光の顕微鏡のしくみは、屈折望遠鏡とよく似ていますが、若干の違いがあります。
望遠鏡は、遠くの薄暗い物体から大量の光を集めなければなりません。そのため、できるだけ多くの光を集めて明るい焦点を結ぶために、大きな対物レンズが必要です。 対物レンズが大きいので、ある程度遠くの対象物の像にピントを合わせることができ、望遠鏡が顕微鏡よりもはるかに長いのはそのためです。
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望遠鏡とは対照的に、顕微鏡は、近くにある薄くてよく照らされた標本の小さな部分から光を集めなければなりません。 ですから、顕微鏡には大きな対物レンズは必要ありません。 その代わり、顕微鏡の対物レンズは小さくて球形なので、左右の焦点距離がかなり短くなっています。 顕微鏡の筒の中の短い距離にある物体の像にピントを合わせます。
望遠鏡と顕微鏡のもう一つの大きな違いは、顕微鏡には光源と集光器があることです。
また、望遠鏡は対物レンズが固定で接眼レンズが交換できるのに対し、顕微鏡は対物レンズが交換可能で接眼レンズが固定されているのが一般的です。 顕微鏡の対物レンズは、望遠鏡のように光を集めることが主な仕事ではないので、対物レンズを変えることで（比較的平らな低倍率の対物レンズから丸みを帯びた高倍率の対物レンズへ）、より小さな領域を見ることができます。