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Physique et Chimie D.S. n°1
L’usage de la calculatrice est interdit
Microscope classique et microscope confocal d’après bac France métropolitaine Septembre 2006
1. Étude d'un microscope optique classique1.1. Position de l'image intermédiaire A1B1
1.1.1. Image intermédiaire A1B1 de l'objet AB (1,5).
1.1.2. formule de conjugaison des lentilles minces : relation de Descartes : OA
– OA
= f’
(1,5)
1.2. Observation de l'objet à travers le microscope
1.2.1. L’image intermédiaire A1B1 joue le rôle d’objet pour l'oculaire (L2) (1,5).
1.2.2. L’image intermédiaire doit être dans le plan du foyer objet F2 (plan focal objet) de l’oculaire (1,5).
1.2.3. Position des foyers de la lentille (L2) (1).
1.3. Calcul du grandissement 1.3.1. 1 = AB
AB (1)
1.3.2. Les triangles O1IF’1 et F’1A1B1 sont semblables. Par conséquent en utilisant le théorème de Thalès, algébrisé, il vient : 1 = AB
AB
= AB
OI
= F’F
F’O
= –f’
= –
f’
(1,5).
Rem. : autre méthode, plus longue… : 1 = AB
AB
= OA
O1A
OA
– OA
=
f’ donc OA
= OA
–
f’ ainsi en multipliant par OA :
1 = OA
O1A
= OA
O1A1
– OA
f’
ainsi 1 = 1 – OF’ F’A
f’ = 1 – f’
f’ car A1 F2 et F’F =
Ainsi 1 = f’
f’ – f’ f’ = –
f’ ! 1.3.3. 1 = –
, = –
= – 202 = –40 (1). L'inscription " 40" portée par l'objectif est donc le grandissement de ce dernier. C'est le nombre de fois où l’image intermédiaire est plus grande que l’objet (en valeur absolue) (1).
2. Étude du microscope confocal 2.1.
2.1.1. Construction de l'image B1 du point B (1) et du faisceau lumineux issu de B (1).
2.1.2. Construction de l’image D1 du point D (1) et le faisceau lumineux issu du point D (1).
2.1.3. La lumière issue de B et de D ne passe pas à travers le diaphragme : le capteur CCD ne reçoit donc de la lumière que du point A et de points très proches de A (1).
2.2.
L’objet AB doit être placé dans le même plan frontal que précédemment, mais il faut que le point B remplace à présent le point A. Il est donc nécessaire d’effectuer une translation selon l’axe yy’ (c'est-à-dire vers le bas) (1).
Position de l'objet AB sur la figure 4 (0,5); Faisceau issu de B et limité par les bords de la lentille (1).
2.3. Pour acquérir l'image du point D de la cellule biologique, il est nécessaire que D prenne la position de A dans la figure 1. Pour cela il faut effectuer une translation selon l’axe yy’, vers le bas comme précédemment et selon l’axe z’z (vers la droite, donc !) (1).
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ANNEXE À RENDRE AGRAFÉE À LA COPIEAttention : les schémas ne sont pas à l'échelle et la figure 2. n'est pas à la même échelle horizontale que la figure 1.
B
A
Sens de propagation de la lumière
L
1O
1F
1F'
1 = 180 mm
Diaphragme
Capteur CCD
Figure 2
A
1B1
Sens de propagation de la lumière
B
A
O
2L
1Figure 1
L
2B1
F
1F'
1A1 F2 F’2
I
O
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ANNEXE À RENDRE AGRAFÉE À LA COPIEFigure 3
Sens de propagation de la lumière
A
L
1O
1F
1F'
1 = 180 mm
Diaphragme
Capteur CCD
A
1D .
Sens de propagation de la lumière
Plan de l'objet AB
L
1O
1F
1F'
1 = 180 mm
Diaphragme
Capteur CCD
Figure 4
B
1D1
A B
