Le microscope ( bac S Inde 2009) lycée-francais-pondichery

Un objectif de très courte distance focale (quelques millimètres) placé près de l'objet observé, donne de celui-ci une image agrandie. Un oculaire joue le rôle de loupe pour observer cette image. Un microscope est un appareil constitué d'un objectif assimilable à une lentille mince convergente (L1) de vergence C1 = 250 dioptries, d'un oculaire, lentille convergente (L2) de vergence C2 = 40 dioptries. L'intervalle optique, distance fixe séparant le foyer principal image F1' de l'objectif du foyer principal objet F2 de l'oculaire est F1' F2 =16 cm. On utilise cet appareil pour observer un objet AB perpendiculaire à l'axe optique du microscope, le point A étant supposé placé sur axe. On appelle A1B1 l'image de AB à travers l'objectif (L1) et A2B2 l'image de A1B1 à travers (L2). Calculer les distances focales f1'et f2' de l'objectif et de l'oculaire. f1' = 1/C1 = 1/250 = 4,00 10-3 m. f2' = 1/C2 = 1/40 = 2,5 10-2 m. L'objet AB est une spore de champignon de 2 µm Faire un schéma permettant de déterminer le diamètre apparent a de la spore lorsqu'elle est observée à l'oeil nu à une distance dm = 25 cm. Pour illustrer le principe du microscope, on utilise le schéma donné ci-dessous et qui ne respecte pas d'échelle : Construire l'image A1B1 de AB à travers l'objectif (L1). Où l'image A1B1 doit-elle se trouver pour l'oculaire si l'on veut que l'image définitive A2B2 soit à l'infini ? A1B1 joue le rôle d'objet pour l'oculaire L2. Si l'objet est placé dans le plan focal objet, l'image se trouve à l'infini : A1 est confondu avec F2. Représenter l'oculaire sur le schéma, sans souci d'échelle. Construire l'image définitive A2B2 et indiquer sur le schéma l'angle a' diamètre apparent de A2B2, c'est-à-dire pour un observateur utilisant le microscope. Microscope réel réglé de telle façon gue l'image définitive A2B2 soit à l'infini. Calculer la distance entre l'objectif et l'image A1B1. O1F1'+F1'F2 = 4,00 10-3 + 0,16 = 0,164 m = 16,4 cm. En déduire la distance entre l'objet observé et l'objectif. On utilise la formule de conjugaison : Distance objet-objectif : 4,1 mm Calculer la taille de l'image intermédiaire A1B1 et le grandissement g1 de l'objectif. La valeur obtenue est-elle en accord avec l'indication (x 40)signalée sur la monture de l'objectif ? Taille de l'image 80 µm soit 40 x 2 µm. ( accord avec l'indication portée par l'objectif) Etablir l'expression de a' en fonction de A1B1 et f2'. tan a' ~ a' = A1B1 / f2' = 8 10-5 / 2,5 10-2 =3,2 10-3 rad. Une des grandeurs importantes qui caractérise un microscope est son grossissement standard G, défini par le rapport G = a' /a. Calculer le grossissement G de ce microscope. G = a' /a = 3,2 10-3 / 8 10-6 = 4 102. On peut aussi exprimer G en fonction du grandissement g1 de l'objectif et du grossissement G2 de l'oculaire ; G =|g1| G2. On a mélangé les trois oculaires dans la boîte qui les contient et qui comporte les indications x 4 ; x 10 ; x 40. Quel oculaire a-t-on utilisé ? G2 = G /|g1| = 400 /40 = 10.

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