Le
microscope : construction d'image, puissance, grossissement, cercle
oculaire : Bts
2009
Le microscope (
6 pts).
Un microscope est muni d'un objectif de distance focale image f'1
de valeur 4 mm. La lentille utilisée
est-elle convergente ou divergente ?
La distance focale image étant positive, la lentille est convergente.
Le microscope est réglé pour que l'oeil n'accommode pas. Ou doit se former
l'image finale, notée A'B', donnée par le microscope ? En déduire où doit
se former l'image intermédiaire, notée A1B1, donnée par
l'objectif. L'oeil observe sans
accommoder l'image A'B' située à l'infini. A1B1
joue le rôle d'objet pour l'oculaire. A1B1
se trouve dans le plan focal objet de l'oculaire. Réaliser
le schéma de principe d'un microscope utilisé par un observateur
qui n'accommode pas.
Retrouver par le calcul la valeur
du grandissement de l'objectif |gobj|=40. L'intervalle
optique, noté D = F'1F2
=16 cm.
Un
technicien doit être capable de choisir le couple objectif - oculaire
adapté à l'observation de différentes cellules biologiques.
L'oculaire est constitué d'une lentille convergente de vergence C2
= 40 d. Retrouver par le
calcul la valeur du grossissement commercial de l'oculaire Goc = 10 puis en
déduire le grossissement commercial du microscope noté Gmic.
Gmic = |gobj| x Goc
= 40 x 10 = 400. Les
constructeurs de microscope facilitent la vie du technicien en gravant
certaines valeurs sur les objectifs et sur les oculaires. Quel
est le nom de l'une des valeurs gravées sur l'objectif ? Sur la monture de l'objectif on
peut lire "40", ce qui correspond à la valeur absolue du grandissement
latéral de cette lentille.
Microscope. (15 points)
Inventé au XVIIème siècle, le microscope est un système optique très répandu dans les laboratoires.
Le modèle utilisé par un expérimentateur est constitué d'un objectif et
d'un oculaire assimilés à des lentilles minces, respectivement L1 et L2, de centres optiques O1 et O2.
Les distances focales de l'objectif et de l'oculaire sont respectivement : f'1 = 4,00 mm et f'2 = 4,00 cm.
L'intervalle optique entre les deux lentilles, noté D, est la distance qui sépare le foyer image F'1 de l'objectif du foyer objet F2 de l'oculaire. D =16,0 cm.
Un expérimentateur ayant une vue normale ( vision distincte entre l'infini et la distance minimale de vision distincte dm=25,0
cm ) observe à travers le microscope l'image finale A'B'
perpendiculaire à l'axe optique donnée par l'instrument d'optique d'un
objet AB. Ce dernier de longueur 2,0µm est placé perpendiculairement à
l'axe optique à 4,10 mm devant l'objectif. ( le pied A de l'objet
et le pied A' de l'image sont situés sur l'axe optique). Vision sans accommodation.
Démontrer par le calcul que l'image intermédiaire A1B1 est dans le plan focal objet de l'oculaire.
Déterminer sa taille.
La taille de l'image intermédiaire est 80 µm. Citer trois caractéristiques de l'image intermédiaire.
L'image est réelle, inversée par rapport à l'objet, plus grande que l'objet. Déterminer sans calcul la position de l'image finale A'B'.
A1B1 joue le rôle d'objet pour l'oculaire ; cet objet est dans le plan focal objet de l'oculaire : l'image A'B' est à l'infini. Faire un schéma clair du microscope sans échelle en faisant apparaître les images A1B1 et A'B'.
Calculs de quatre grandeurs caractéristiques du microscope
Définir les grandeurs Pi et Gc et calculer leurs valeurs.
On donne : Pi = D / (f'1x f'2) ; Gc = Pi x dm.
Pi : puissance intrinsèque
La puissance du microscope est P=a'/AB ; dans le cas d'une observation à l'infini, P est la puissance intrinsèque.
Pi = 0,16 / ( 4,0 10-3 x 4,0 10-2) =1000 d.
Gc = 1000*0,25 = 250.
Deux nombres sont gravés sur l'objectif, dont l'un est l'ouverture numérique. Indiquer à quelle grandeur correspond l'autre nombre. Déterminer sa valeur.
Le grandissement (ou grossissemnt) latéral ( ou transversal) de l'objectif :
Un seul nombre est gravé sur l'oculaire. Indiquer à quelle grandeur correspond l'autre nombre. Déterminer sa valeur.
Grossissement commercial de l'oculaire.
On démontre que pour un objectif de 6,00 mm de diamètre, son image
donnée par l'oculaire est à 4,98 cm du centre optique de l'oculaire et
possède un diamètre de 1,5 mm environ. Indiquer le nom usuel donné à cette image de lobjectif par l'oculaire. Le cercle oculaire.
L'expérimentateur se place environ à 5 cm de l'oculaire. La pupille dilatée de l'oeil a un diamètre approximatif de 8 mm. Justifier le fait que l'observation soit effectuée dans les conditions optimales de luminosité.
Le cercle oculaire ( C'D' figure ci-dessous) d'un
instrument d'optique est l'image de l'objectif à
travers l'oculaire.
Tous les rayons qui entrent dans le microscope par
l'objectif sortent donc par le cercle oculaire.
On doit placer la pupille de l'œil dans ce cercle
afin qu'un maximum de lumière entre dans le
récepteur, l'oeil.
