Le microscope

I) principe du microscope

1) le microscope du laboratoire

Indiquez sur le schéma suivant le nom des différents éléments du microscope (animation)

 

2) Constitution animation

Un microscope se compose essentiellement de deux systèmes convergents que nous pourrons assimiler à deux lentilles minces:

L'objectif, lentille très convergente (distance focale de l’ordre de quelques millimètres). On le notera L1

L’objectif donne d’un très petit objet AB situé devant l'objectif une image réelle, renversée, très agrandie notée A1B1.

L’oculaire, lentille convergente (distance focale de quelques centimètres) notée L2. L’oculaire, fonctionnant comme une loupe, examine l’image A1B1 donnée par l’objectif. Cette image définitive que perçoit l’œil est notée A2B2 (ou A’B’ sur l’animation). Cette image est dans le même sens et agrandie par rapport à A1B1.

 

- L’objectif et l’oculaire sont centrés sur le même axe ; leurs centres optiques O1 et O2 sont distants d’environ O1O2 =  15 à 20 cm.  La distance entre le foyer image F1' de l'objectif est le foyer objet F2 de l'oculaire est appelée intervalle optique D:   D = F1'F2. . Sa valeur normalisée est de 16 cm dans les microscopes utilisés en biologie.

 

La mise au point (visualisation de l’image définitive A’B’) se fait en réglant la distance  entre O1 et l’objet AB (distance O1A) avec les vis macrométrique et micrométrique.

 

Q1 modifier la distance entre le centre optique de l’objectif O1 et l’objet AB à observer. Cette distance est notée O1A dans l’animation. Quelle distance change lorsqu’on fait tourner les vis macrométrique et micrométrique du microscope ? Quel est l’intérêt de faire varier cette distance ?

3) schéma optique d’un microscope

 

 
Q2 Donner le nom des points ou distances suivantes :

AB, O1A, F1, O1, F’1, F2, A1B1, O2, F’2, O1F’1,

II) Image rejetée à l’infini

1) condition d’obtention d’une image rejetée à l’infini

Q3 Cliquer sur l’animation. Modifier la distance entre le centre optique de l’objectif O1 et l’objet AB à observer. Cette distance est notée O1A dans l’animation. Comment obtenir une image définitive A’B’ la plus grande possible ?   

 

Q4 Ou se trouve alors l’image définitive A’B’ ? Que vaut alors la distance O1A ?

Pour observer une image A2B2 virtuelle agrandie et rejetée à l'infini à travers le microscope, il faut que l'image A1B1 de l'objet AB se trouve dans le plan focal objet de l'oculaire.

L'objet AB à observer se trouve très proche du plan focal objet de l'objectif. Il donne une image A1B1 réelle renversée et agrandie.

 

2) schéma optique d’un microscope réglé à l’infini

 

 

III) fabrication d’un microscope sur le banc d’optique

1) étude expérimentale

Rappel : Le microscope est constitué : d’une lentille convergente de forte vergence, appelé objectif et d’un oculaire qui joue le rôle d’une loupe pour observer l’image intermédiaire donnée par l’objectif.

 

Petit objet AB -------(L1)-------------->  Image intermédiaire A1B1-------(L1)-----------> Image finale A’B’

 

Modélisons  un microscope sur un banc d’optique.

Matériel :

- un banc d’optique horizontal gradué au millimètre ;

- un écran ;

- deux lentilles convergentes l’une L1, de centre optique O1, de distance focale f ’1 = 10,0 cm qui servira d’objectif, l'autre L2 de centre optique O2, de distance focale f ’2 =20,0 cm qui servira d’oculaire ;

- un objet, modélisé par une flèche AB de 0,50 cm de hauteur (pointe tournée vers le haut) dessinée sur du papier calque et placée verticalement devant une source de lumière. L’origine A de la flèche sera située sur l’axe optique commun des deux lentilles.

 

Q5 Placer l’objet AB sur le repère 0 de la règle. Placer l’objectif L1  à 12,5 cm en avant de l’objet AB. Déplacer l’écran de manière à observer l’image nette A1B1  de AB,  noter la distance O1A1. Mesurer la hauteur de cette image A1B1. Noter son sens par rapport à l’objet.

 

Q6 On veut observer l’image définitive A’B’ rejetée à l’infini. Avec quel point particulier de la lentille L2, le point A1 est-il confondu ? En déduire la distance lentille L2 image A1B1 (notée A1O2) permettant d’observer A’B’ à l’infini. Placer la lentille L2 sur le banc d’optique, et observer l’image définitive A’B’.

 

3) grossissement standard du microscope

 

Le grossissement standard Gs du microscope est donné dans les conditions suivantes :

 

1) L'image A2B2 de l'objet AB à travers le microscope est rejeté à l'infini (l'œil n'accommode pas)

2) l'œil regarde l'objet AB placé à une distance minimale de vision distincte prise par convention égale à

dm = 25cm

 

La valeur du grossissement standard est donnée par la relation :

 

 

Q7 Calculer le grossissement standard du microscope réalisé.