Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

SPECIALITE TS ( PHYSIQUE ) : FICHE COURS 4 1/3 LOUPE ET MICROSCOPE figure 1 : o

SPECIALITE TS ( PHYSIQUE ) : FICHE COURS 4 1/3 LOUPE ET MICROSCOPE figure 1 : observation d’une image à distance finie figure-2 : observation d’une image à l’infini Ce qu'il faut retenir La loupe et le microscope 1. La loupe La loupe est une lentille convergente qui a pour rôle de grossir un objet de petite taille, c’est à dire de voir cet objet sous un plus grand angle qu’à l’œil nu, donc d’observer mieux les détails de cet objet. 1.1. Conditions de fonctionnement en loupe d’une lentille convergente Une lentille convergente fonctionne en loupe si l’objet est placé : • soit entre la lentille et son plan focal objet : l’image est alors virtuelle droite et plus grande que l’objet ( cf figure 1) ; un œil normal est alors obligé d’accomoder pour voir l’image donc de se fatiguer. • soit dans son plan focal objet : l’image est alors à l’infini, donc observable sans fatigue par un œil normal ( cf figure 2 ) 1.2. Grossissement standard d’une loupe ¾ Définition Pour une observation à l’infini ( objet dans le plan focal objet de la loupe ), le grossissement standard G d’une loupe a pour expression : θ ' θ G = où : • θ’ est le diamètre apparent de l’image A’B’ à l’infini ( cf figure 2 ) ; • θ est le diamètre apparent de l’objet AB observé à l’œil nu, placé au punctum proximum PP de l’œil, c’est à dire à une distance de l’œil égale à Dm , distance minimale d’accomodation standard de l’oeil ( cf figure-3 ). On prend conventionnellement Dm = 25 cm. ¾ Expression de G dans l’approximation des « petits angles « ( à savoir retrouver absolument ) En utilisant les triangles rectangles OAB dans la figure 2 et (œil)AB dans la figure-3 on a, dans l’approximation des « petits angles » : tan θ’ ≈ θ’ (radian ) ≈ AB / f’loupe et tan θ ≈ θ (radian ) ≈ AB / Dm On en déduit, après simplification par AB que : loupe f' D G m = Conséquence : plus une loupe a une petite focale, plus G est grand donc plus elle grossit et plus elle permet de distinguer de petits détails d’un objet. sens de propagation de la lumière F F’ A’ B’ A B O F’ A’ à l’infini A = F B θ’ O B’ à l’infini A = PP B Dm oeil θ figure-3 SPECIALITE TS ( PHYSIQUE ) : FICHE COURS 4 2/3 LOUPE ET MICROSCOPE A1 = Foc F’oc objectif oculaire F’obj Fobj B1 A’ à l’infini B’ à l’infini A B θ ’ = diamètre apparent de l’image θ ’ 2. Le microscope Un microscope est un instrument d’optique dont le but est de grossir les détails d’objets de « très petites dimensions » ( de l’ordre de grandeur d’une cellule vivante par exemple ). Modélisation d’un microscope Un microscope peut être modélisé par l’association de deux lentilles convergentes de même axe optique : • la lentille avant, appelée objectif, donne d’un objet une image intermédiaire réelle, renversée et agrandie. • la lentille arrière, appelée oculaire ( du latin oculus = œil ), joue le rôle de loupe : l’oculaire sert à observer une l’image intermédiaire grossie. La distance focale d’un objectif de microscope est nettement plus courte que celle de son oculaire. Observation confortable de l’image Pour une observation sans fatigue par un œil normal, l’image définitive est située à l’infini : dans ce cas l’image intermédiaire est située dans le plan focal objet de l’oculaire. Schéma d’un microscope modélisé La distance objectif-oculaire est fixe. L’intervalle optique Δ est la distance F’objFoc. Image intermédiaire et image définitive données de l’objet par un microscope modélisé Sur le schéma de la figure 4, le microscope est réglé pour une observation confortable par l’œil : l’objectif donne de l’objet AB une intermédiaire A1B1 située dans le plan focal objet de l’oculaire. A1B1 est un objet pour l’oculaire. L’oculaire donne alors de l’objet A1B1 une image A’B’ ( image définitive ) située à l’infini : un œil placé derrière l’oculaire observera alors A’B’ sans fatigue ( sans accomoder ). On a représenté la marche d’un faisceau lumineux issu de B, à travers le microscope modélisé. La construction des images successives et la mise en évidence du diamètre apparent θ’ de l’image est une compétence exigible. F’obj Fobj Foc F’oc objectif oculaire Δ = intervalle optique Sens de propagation de la lumière O1 O2 figure-4 SPECIALITE TS ( PHYSIQUE ) : FICHE COURS 4 3/3 LOUPE ET MICROSCOPE Grossissement standard du microscope θ ' θ Gmicroscope = , où : • θ’ est le diamètre apparent de l’image définitive A’B’ située à l’infini (θ’ est représenté sur la figure-4 ) • θ est le diamètre apparent de l’objet observé à l’œil nu, placé au punctum proximum PP d’un œil normal ( cf schéma de la figure-3 ), c’est à dire à une distance Dm = 25 cm de l’œil. Expression théorique de G dans l’approximation des petits angles ( à savoir retrouver ) En utilisant les triangles rectangles O2 A1 B1 de la figure-4 et (œil)AB de la figure-3 on a, dans l’approximation des « petits angles » : tan θ’ ≈ θ’ (radian ) ≈ A1 B1 / f’oculaire et tan θ ≈ θ (radian ) ≈ A B / Dm. On en déduit : oculaire G oculaire ' f PP D oculaire f' PP D x AB B A PP D AB oculaire f B A G x objectif x objectif 1 1 ' 1 1 γ = γ ≈ ≈ ≈ Cercle oculaire Le cercle oculaire du microscope est l’image donnée par l’oculaire, du bord circulaire de l’objectif ; l’intérêt pratique du cercle oculaire est que l’image observée par un œil placé au cercle oculaire a une luminosité maximale. . Construction du cercle oculaire Calcul du diamètre du cercle oculaire On peut calculer le diamètre du cercle oculaire de deux façons : • soit en appliquant les relations de conjugaison et de grandissement pour le couple, de points conjugués (O1, I ) où I est le centre du cercle oculaire ; • soit en appliquant le théorème de Thalès en considérant les triangles rectangles de sommet commun Foc : FocO1A et FocO2Ao . Exemple de calcul du diamètre du cercle oculaire avec le théorème de Thalès : oc F 1 O oc F 2 O A 1 O o A 2 O = . Ce qui donne en tenant compte que O2Ao = Dcercle oculaire / 2 , O1A = Dobjectif / 2, O2Foc = f’oculaire et O1Foc = f’objectif + Δ : Dcercle oculaire = Δ objectif f' oculaire f' x objectif D + ( à ne pas retenir mais à savoir retrouver ) Foc F’oc objectif oculaire F’obj Fobj O1 O2 figure-5 cercle oculaire A B A’ B’ Ao Bo I uploads/Management/ fiche-cours4-loupe-et-microscope.pdf