Le microscope, composé d'un objectif et d'un oculaire convergents, n'est pas un système afocal. On observe un objet très proche du foyer objet de l'objectif et on en fait une image (intermédiaire) via l'objectif, que l'on place sur le foyer objet de l'oculaire.
Ainsi une nouvelle fois, l'image finale sera à l'infini, pour éviter à l'oeil de l'observateur d'accommoder.
La particularité du microscope tient dans le fait que les deux lentilles, objectif et oculaire, sont solidaires d'un même tube. La mise au point du microscope (le fait de faire  coïncider l'image intermédiaire avec le foyer objet de l'oculaire) est réalisée grâce au déplacement du tube par rapport à l'objet.
Le grossissement du microscope dépend de l'angle sous lequel on voit l'image de l'objet à travers l'instrument et de l'angle sous lequel on voit l'objet à la distance minimum de vision distincte de l'oeil emmétrope. 
On montre que ce grossissement peut s'exprimer uniquement en fonction des focales de l'objectif et de l'oculaire, ainsi que de l'intervalle optique, distance entre le foyer image de l'objectif et le foyer objet de l'oculaire, et de la distance minimum de vision distincte.

Description

Un microscope est constitué de 2 systèmes optiques convergents placé sur un même axe.
Leur focale sont petites par rapport à la distance qui les sépare.
L'objectif comporte des indications de grandissement. L'oculaire des indications de grossissement.

Modélisation

Le rôle d'un microscope est de grossir les objets:

• L'objectif du microscope donne une image réelle renversée et agrandie
• Cette image constitue un objet grossi par l'oculaire qui joue ici un rôle de loupe

On modélise donc notre Microscope par 2 lentilles convergentes, une lentille que l'on apelle ici L₁ (Objectif) et une autre L₂ (Oculaire).

Caracteristiques

1. Grossissement standard

Le grossissement est:
 
θ' est l'angle sous lequel est vue l'image, graphiquement on voit qu'elle correspond à peu près à (tan a est environ égal à a pour des petites mesures):
 

θ est l'angle sous lequel est vu l'objet du microscope lorsque l'oeil est au PP=25cm, elle correspond à:
 
Ainsi, en remplacant on peut dire que:
 
Ce grossissement est donc égal au produit du grandissement de l'objectif en valeur absolue par le grossissement de l'oculaire.

2. Cercle oculaire

Le cercle oculaire est l'image du bord circulaire de l'objectif par l'oculaire, c'est l'endroit où l'oeil capte le plus de lumière, c'est à dire la section la plus étroite des faisceaux sortant du microscope.
Pour un microscope, il a généralement un diamètre inférieur à la pupille de l'oeil.