En el caso más simple, un microscopio óptico consiste en una lente cerca de la muestra (objetivo) y una lente cerca del ojo (ocular). El aumento  del microscopio es el producto de los factores de ambas lentes de microscopio. Un objetivo de 40x y un ocular de 10x, por ejemplo, proporcionan un aumento de 400x.

La onda luminosa define el límite 

Sin embargo, no es sólo la ampliación, sino también la resolución que indica la capacidad de rendimiento de un microscopio óptico. La resolución es la capacidad de hacer dos puntos estrechamente adyacentes por separado. De acuerdo con el criterio de Rayleigh, la distancia mínima entre dos puntos capaces de ser imagen por separado corresponde aproximadamente a la mitad de la longitud de onda de la luz.

Por lo tanto, con luz azul, el límite de resolución es aproximadamente d = 0,2 μm; Con luz roja, alrededor de d = 0,35 μm. Los objetivos UV alcanzan una resolución de apenas 0,2 μm. A simple vista, no somos capaces de diferenciar estructuras menores de 0,2 milímetros.

El valor n × sen α corresponde a la apertura numérica (NA), la medida de la capacidad de captación de luz y la resolución de un objetivo. Debido a que el ángulo de apertura no puede exceder 90 ° y el índice de refracción nunca es inferior a 1 (nair = 1), NA es siempre alrededor de 1 para el aire. Cuando se utiliza aceite de inmersión (n> 1), la apertura numérica aumenta (hasta aproximadamente 1,45) y, junto con ella, la resolución.

Mayor aumento no siempre es mejor 

Para hacer la resolución microscópica detectable al ojo, la imagen aparece en el ocular con la ampliación correspondiente. La resolución y la ampliación son siempre directamente interdependientes. Un objetivo con baja ampliación tiene una apertura numérica baja y por tanto una baja resolución. Para un objetivo de alta ampliación, la apertura numérica también es alta, típicamente 0,8 para un objetivo seco de 40x. Sin embargo, debido a que la apertura numérica no puede aumentarse más allá de cierto punto, el rango de aumento utilizable también está limitado en microscopios de luz clásicos. La ampliación del microscopio «útil» está entre 500 x NA y 1.000 x NA. Algunos microscopios de luz cuentan con una ampliación enorme, pero prácticamente hablando, el límite es un poco menos de 1.400x. Los especialistas llaman a todo más allá de esa «ampliación vacía». Aunque las estructuras parecen más grandes, pero no se resuelven detalles adicionales.