Ph 1.4 LE MICROSCOPE
1. DECOUVERTE DU MICROSCOPE 1.1. Description
L'optique d'un microscope est constituée de trois parties distinctes :
- le condenseur qui permet d'éclairer l'objet observé. Il est généralement formé d'un miroir concave.
- l'objectif, système convergent de très courte distance focale (de l'ordre du millimètre), formé de plusieurs lentilles.
- l'oculaire, système convergent formé lui aussi de plusieurs lentilles, qui joue le rôle d'une loupe. Sa distance focale est de l'ordre du centimètre.
1.2. Observation du microscope réel 1) Oculaire
Démonter l’oculaire et évaluer sa distance focale
Quelle indication est portée sur l'oculaire?
2) Objectif
Combien y a-t-il d'objectifs?
Quelles sont les indications portées sur les objectifs?
Dévisser l'objectif noté (x10). Evaluer sa distance focale.
1.3. Mise au point
L'objectif et l'oculaire sont placés aux deux extrémités du tube.
Pour faire la mise au point, on tourne d'abord le bouton de commande de la crémaillère (réglage grossier) puis la vis micrométrique (réglage fin).
Qu'observe-t-on pour les 2 lentilles?
Evaluer la distance objectif-oculaire.
L'intervalle optique est la distance entre le foyer image de l'objectif F'1 et le foyer objet de l'oculaire F2
1 2
F ' F
2. PRINCIPE DU MICROSCOPE
Un microscope permet de voir une image grossie d’un objet « proche ». .Vous devez simuler un microscope sur le banc optique en utilisant les deux lentilles L1 et L2 qui sont à votre disposition et sachant que :
Rappeler les conditions d’observation sans fatigue pour l’œil.
En déduire où doit se trouver l’image intermédiaire A’B’.
3. MODÉLISATION
Objectifs : Le but de ce TP est de modéliser, sur le banc optique, un microscope.
Vous disposez pour cela d’un petit objet (mire millimétrée), de 2 lentilles L1 (objectif) et L2 (oculaire), ainsi que d’un dispositif permettant de les rendre solidaires l’une de l’autre.
1.4. Choix des lentilles
On dispose de 2 lentilles L1 (f1’ = 5 cm) et L2 (f2’ = 10 cm).
D’après la description ci-dessus, quelle lentille choisit-on pour représenter l’objectif ?
D’après la description ci-dessus, quelle lentille choisit-on pour représenter l’oculaire ?
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Objet AB Image intermédiaire A’B’ Image finale A’’B’’
Objectif L1 Oculaire L2
Si l’intervalle optique = F1’ F2 = 30 cm, que vaut la distance O1O2 ? 1.5. Mise au point expérimentale avec un microscope simulé.
1) Observation de l'image finale A''B''
Important :pour faciliter l’observation, la lampe sera « sous alimentée : 6 V » .
Sur le banc d’optique, positionner la source, un diaphragme et l’objet AB ( mire de papier millimétré monté sous cache ) à environ 70 cm de la lampe. L’alignement objet-lentilles sera rigoureux.
Relier l'objectif et l'oculaire par le dispositif.
Mesurer la distance O1O2. Comparer à la valeur trouvée au §3.1
Placer l’objectif à une distance de l’objet légèrement supérieure à la distance focale f’1 de celui-ci. Déplacer le bloc {objectif-oculaire} afin d’avoir une image nette.
Que peut-on dire de sa taille?
Bien noter la position des lentilles L1 et L2.
3) Observation de l'image intermédiaire A'B' Oter l'oculaire L2 et le dispositif.
Remplacer L2 par un écran ; le déplacer progressivement vers L1 pour recevoir l'image intermédiaire (notée A’B’) donnée par l’objectif.
Repérer la position de l’écran O1A’. En déduire A'O2
Quelle position remarquable occupe l'image intermédiaire A'B'?
Que peut-on dire de sa taille?
1.6. Construction à l’échelle
Représenter le schéma correspondant au montage réalisé : échelle 1/5 sur l’axe optique et échelle 1 verticalement (positionner d’abord A’B’ = 3 cm . Positionner la lentille L2, puis la lentille L1 )
4. GROSSISSEMENT DU MICROSCOPE
Exprimer puis calculer la valeur du grandissement de l’objectif en fonction de l’intervalle optique .
Quelle est la relation donnant le grossissement de l’oculaire. Le calculer.
Exprimer alors la relation donnant le grossissement G du microscope, sachant que G = Goculaire.
Calculer G.
5. POSITION DE L’ŒIL : LE CERCLE OCULAIRE.
Déplacer un écran, perpendiculaire à l’axe optique, derrière la lentille L2 (oculaire). Observer l’évolution du disque lumineux au fur et à mesure qu’on éloigne l’écran de l’oculaire.
Conclure.
Faire la construction du cercle oculaire (échelle 1/5 sur l’axe optique).
A l’aide de la formule de conjugaison, déterminer la position du centre C de ce cercle oculaire.
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).
6. LE MICROSCOPE RÉEL :
Placer un cheveu sur la platine et faire la mise au point avec l’objectif (10) et l’oculaire (10).
Observer l’image intermédiaire à l’aide d’un écran que l’on peut introduire dans le microscope (papier calque fixé à l’extrémité d’un tube). Noter les caractéristiques de cette image.
Quelle est la position de cette image intermédiaire par rapport à l’oculaire ?
Après avoir replacé l’oculaire, noter les caractéristiques de l’image finale.
A quoi correspondent les indications (10) pour l’objectif et (10) pour l’oculaire ?
Quelle est la valeur du grossissement de ce microscope ?
Sachant que l’œil peut observer des détails de l’ordre du dixième de mm, quel est l’ordre de grandeur des objets visibles avec un microscope ?
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