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Un microscopio óptico compuesto, o simplemente microscopio compuesto, es un microscopio que cumple su misión —producir una imagen ampliada de una muestra de algo— por medio de dos sistemas ópticos (hecho cada uno de una o más lentes) que actúan sucesivamente. Se distingue de un microscopio simple (por ejemplo una lupa de mano o una lupa de relojero) que amplía el objeto mediante un solo sistema de lentes (generalmente una sola lente).
Los microscopios compuestos sirven para ampliar mucho (típicamente un microscopio moderno está preparado para elegir ampliaciones de entre 40 y 1500 veces) un objeto transparente, el cual es iluminado desde el otro lado, al trasluz. Se emplean para examinar cosas que no se distinguen a simple vista, como las células de una muestra de sangre o un tejido. Hay una clase especial de microscopios compuestos, los que se llaman lupas binoculares, que se usan para ampliar modestamente (de 4 a 40 veces en general) y para manipular objetos pequeños y opacos iluminados desde el lado del observador, tales como insectos, flores, joyas o el molde inicial de una moneda.
Los dos sistemas ópticos por los que llamamos compuesto a un microscopio son el objetivo, que proyecta una primera imagen, y el ocular, que amplía la imagen anterior. La mayoría de los microscopios compuestos están dotados de varios objetivos colocados en un dispositivo rotatorio, el revólver, que permite alternar entre ellos; y la mayoría de los microscopios de trabajo y profesionales están dotados además de dos oculares, que amplían la misma imagen, para que la observación prolongada sea más saludable; pero los microscopios no se llaman compuestos por tener más de un objetivo o más de un ocular, sino porque la imagen que ve el observador se ha formado en dos fases, no en una sola, como en un microscopio simple.
Un microscopio compuesto típico tiene elementos ópticos, que son los fundamentales, y mecánicos. Los elementos ópticos sirven para formar la imagen y para iluminar la muestra. Los elementos mecánicos controlan la distancia del objetivo a la muestra (enfoque) y el desplazamiento de la muestra ante el objetivo, para la elección del área a examinar. También hay elementos mecánicos implicados en ajustar la iluminación de la muestra.