A3 – Le Microscope -
1- Description du microscope.
Quel est le rôle du microscope ?
Constitution :
Compléter le croquis ci-dessus en vous aidant si nécessaire du fichier « microscope » disponible sur l’ordinateur.
L’objectif et l’oculaire sont des systèmes convergents constitués de plusieurs lentilles simples.
Evaluer rapidement l’ordre de grandeur des distances focales de l’objectif et de l’oculaire .
Quelles sont les indications portées par les objectifs disponibles ?
Quelles sont les indications portées par les oculaires disponibles ?
Quels sont les grossissements standards G = γ1.G2 ainsi possibles ?
Quel est le rôle du condenseur (miroir) ?
Quel est le rôle du diaphragme ?
La distance entre l’objectif et l’oculaire est-elle modifiée lors des réglages ?
L’objectif donne d’un objet AB une image intermédiaire : l’image objective A’B’.
L’oculaire utilise cette image comme objet, pour donner l’image finale A’’B’’.
Placer une préparation sur la platine. Réaliser la mise au point. Oter l’oculaire et rechercher (tube+calque) la position de l’image objective A’B’.
L’image est-elle agrandie/réduite ? droite /inversée ?
L’œil ne doit pas fatiguer : où l’image finale A’’B’’ doit-elle être située ?
Pour que A’’B’’ soit à l’infini, où l’image intermédiaire A’B’ doit-elle être située ? Cette condition est- elle réalisée ?
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2- Modélisation du microscope.
L’objectif et l’oculaire sont assimilés à des lentilles convergentes simples.
On dispose de deux lentilles de distances focales égales à 10cm et 20cm.
Objectif : f1 = …… cm Oculaire : f2 = …….
Objet : lettre F sur papier millimétré.
• Placer, l’objet et la lentille simulant l’objectif sur le banc d’optique. Repérer grâce à un écran la position de l’image objective A’B’ .
• Placer la lentille simulant l’oculaire juste après A’B’ (ôter l’écran !), et reculer cette lentille pour observer à travers elle une image définitive A’’B’’ nette, la plus grande possible.
( pour ne pas éblouir l’œil, on pourra placer une feuille blanche devant l’objet F) Mesurer la distance O2A’ = ……….. Que vérifie-t-on ?
•
Mesurer la distance O1O2 = ……….. Cette distance étant constante dans le microscope réel, relier les deux lentilles par une ficelle que l’on maintiendra tendue dans la suite de la modélisation :•
En regardant toujours l’image A’’B’’ à travers l’oculaire, déplacer l ‘ensemble des deux lentilles pour obtenir la plus grande image possible. Mesurer alors O1A = ……… Que remarque-t-on ?•
Résumer vos observations :3- Construction des images.
• Représenter le microscope modélisé à l’échelle 1/10 :
o
Placer les lentilles L1 et L2 ainsi que leurs foyers.o L’œil n’accommodant pas, l’image A’’B’’ doit se trouver à l……….
: les rayons qui sortent du microscopes doivent donc être ………
: dessiner ces rayons, et retrouver alors la position de l’image intermédiaire A’B’.
: à partir de A’B’, retrouver la position de l’objet AB.
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• Retrouver la position de AB par le calcul :
o
Observation sans fatigue O2A’’ = …….o Formule de conjugaison appliquée à l’oculaire :
o
O1A’ = …….o Formule de conjugaison appliquée à l’objectif :
• Tracer la marche du faisceau lumineux issu de B et limité par l’objectif.
4 – Latitude de mise au point.
Dans la construction ci-dessus, l’image étant à l’infini, on se place dans le cas idéal où l’œil ne fatigue pas. Mais on peut également observer une image nette dans des conditions où l’œil accommode : il se fatiguera alors.
La distance minimale de vision distincte, pour un œil normal est de 25 cm : dm= 25 cm
Reprendre la construction précédente dans le cas où l’œil (situé près du foyer F’2 ) accommode au maximum :
O2A’ = ………..
La latitude de mise au point est longueur du déplacement que l’on peut faire subir à l’objet tout en conservant une image nette (comprise entre l’infini et dm)
Ici :
Dans le cas d’un microscope réel, la latitude de mise au point est très faible (quelques micromètres : il faut utiliser une vis micrométrique pour la mise au point)
3
5- Cercle oculaire.
Déplacer un écran, perpendiculaire à l’axe optique, derrière la lentille L2 qui modélise l’oculaire.
Observer l’évolution du disque lumineux au fur et à mesure qu’on éloigne l’écran de l’oculaire.
Refaire la même expérience avec le microscope réel.
A votre avis, où doit on placer l’œil pour une bonne observation ? (La pupille de l’œil largement ouverte à un diamètre d’environ 8 mm)
Le cercle oculaire est l’image de la monture de l’objectif, formée par l’oculaire. Tous les rayons qui traversent le microscope passent par le cercle oculaire.
6- Grossissement standard.
A l’œil nu, l’œil observe l’objet AB placé à la distance minimale de vision distincte sous un diamètre apparent
d
m= AB
≈ θ
θ tan
Le grossissement standard est
θ G = θ'
,- θ’ étant l’angle sous lequel l’utilisateur voit l’image finale A’’B’’ à l’infini et - θ l’angle sous lequel il verrait à l’œil nu l’objet AB situé à dm.
Détermination :
Exprimer le grandissement γ1 de l’objectif : (objet AB ; image A’B’)
Exprimer le grossissement standard G2 de l’oculaire (objet A’B’ ; image A’’B’’ )
Exprimer le grandissement standard du microscope en fonction de γ1 et de G2 .
4
θ
