میكروسكوپ در ایجاد درشت‌نمایی زاویه‌ای (بزرگتر از تقریباً ) از اشیای نزدیك نسبت به عدسی ساده گامی دیگر به پیش بر می‌دارد. دستگاه نوری میكروسكوپ شامل دو بخش است كه كم و بیش ساختمان پیچیده‌ای دارد، یعنی عدسی شیئی (كه به طرف شیء است) و عدسی چشمی (كه به طرف چشم است). مسیر پرتوها در میكروسكوپ در شكل زیر نشان داده شده است كه در آن عدسی‌های شیئی و چشمی فقط با عدسی‌های ساده‌ای نمایش داده شده‌اند.

شیء كوچك در جلوی عدسی شیئی 1 میكروسكوپ در فاصله‌ای كه كمی از فاصله كانونی عدسی شیئی بیشتر است قرار داده می‌شود، تصویر حقیقی نزدیك كانون جلویی عدسی چشمی 2، یعنی بین عدسی چشمی و كانون جلویی واقع است. این تصویر از عدسی چشمی مثل ذره‌بین دیده می‌شود تصویر كه روی شبكیه تشكیل می‌شود توسط چشم درك می‌شود و مثل این است كه توسط تصویر مجازی و بزرگ شده شیء ایجاد شده است. فاصله بین كانون عقبی شیئی و كانون جلویی چشمی به طول نوری لوله میكروسكوپ مرسوم است. این طول بزرگنمایی میكروسكوپ را معین می‌كند. تصویر در صفحه كانونی عدسی واقع است و این به آن معناست كه تصویر در بی‌نهایت قرار دارد. در این حالت، چشم در حال استراحت است.

كار میكروسكوپ معادل كار ذره‌بین ساده با فاصله كانونی مساوی فاصله كانونی تمام میكروسكوپ است. فاصله كانونی میكروسكوپ به عنوان یك دستگاه متشكل از دو عدسی را می‌توان به مقدار زیادی كمتر از فاصله كانونی عدسی شیئی یا چشمی كه جداگانه در نظر گرفته شوند اختیار كرد. به این ترتیب،‌ بزرگنمایی‌های میكروسكوپ به مقدار زیادی از بزرگنمایی‌های شیئی و چشمی بزرگتر است. توان بزرگنمایی كل دستگاه میكروسكوپ عبارت است از حاصل‌ضرب بزرگنمایی خطی عدسی شیئی، ، و بزرگنمایی زاویه‌ای عدسی چشمی، ، یعنی :

یادآوری می‌كنیم كه ، و با درنظر گرفتن این موضوع اكثر سازندگان، ولی نه همه آنها، میكروسكوپ‌هایشان را به نحوی طراحی می‌كنند كه فاصله (متناظر با ) از دومین كانون عدسی شیئی تا اولین كانون دیدگر در 160 میلی‌متر استاندارد شود. در این صورت با دانستن تصویر نهایی در بی‌نهایت، نقطه نزدیك استاندارد برابر است با 254 میلی‌متر:

و تصویر معكوس است. به این ترتیب اگر فاصله كانونی عدسی شیئی یك میكروسكوپ، ، 32میلی‌متر باشد و فاصله كانونی عدسی چشمی باشد. بزرگنمایی میكروسكوپ برابر است با :