Thém@doc - Le microscope optique

		Réalisation sur banc d’optique d’un modèle de microscope associé à un oeil réduit

Préparation du dispositif
Observation des images
Grossissement du microscope
Cercle oculaire

On parle de microscope réduit si objectif et oculaire sont remplacés par des lentilles minces.
De même, on parle d’œil réduit si l’œil est représenté par une lentille mince.

Préparation du dispositif

Travail à faire
Sur le banc d’optique, placez la lampe à 20 cm environ de la lettre lumineuse, placez une lentille de 8 dioptries représentant l’objectif ; à 62,5 cm de l’objectif, placez une lentille de 5 dioptries représentant l’oculaire.
Ne modifiez plus par la suite cette distance objectif-oculaire (O₁O₂ = 62,5 cm) qui doit rester fixe comme dans un microscope réel.
Après l’oculaire, réalisez un œil réduit en associant une lentille de 8 dioptries et un écran. On peut aussi placer un diaphragme contre la lentille de l’œil.

Questions

Calculez les distances focales des lentilles utilisées.
Faites un schéma soigné à l’échelle 1/10 représentant la disposition de tous ces éléments et la position des foyers des lentilles.
Quel est l’intervalle optique de votre microscope ?
Quelle doit être la distance entre les deux éléments de l’œil réduit pour que cet œil voie sans accommoder ?

Observation des images

Travail à faire
Choisissez la dimension (largeur, hauteur, demi-hauteur...) de la lettre lumineuse AB dont vous allez mesurer la taille.
Effectuez la « mise au point » : avancez la lampe vers le microscope jusqu’à observer sur l’écran de l’œil une image nette A''B''.

Questions

L’image qui se forme sur l’écran de l’œil est-elle de même sens que l’objet lumineux ?
Sachant que la lentille de l’œil renverse les images, l’image A'B' observée par l’œil à travers le microscope est-elle droite ou renversée par rapport à l’objet AB ?
La position exacte de l’œil réduit sur le banc d’optique a-t-elle de l’importance dans le réglage que vous venez d’effectuer ?
L’espace entre l’objectif et l’oculaire est accessible. Où peut-on placer une feuille de papier blanc pour observer l’image intermédiaire A₁B₁ ? Quelles sont les caractéristiques de cette image (sens, taille, réelle ou virtuelle) ?
Placez cette image sur le schéma précédent.
Complétez votre schéma en construisant les trajets de deux rayons issus de B et ressortant de l’oculaire.
Pouvez-vous observer l’image A'B' fournie par le microscope ? Essayez !
Que pouvez-vous faire dans ce cas pour donner une estimation de la latitude de mise au point de ce dispositif ?

Grossissement du microscope

Questions
- Calculez le diamètre apparent

de la lettre lumineuse regardée à 25 cm à l’œil
nu.
- Calculez l’angle

' sous lequel l’œil réduit voit l’image A'B' de la lettre.
Conseil : la lentille de l’œil reçoit les rayons provenant de B et sortant de l’oculaire parallèles entre eux sous l’angle

'. Ces rayons convergent sur l’écran de l’œil au point B’’. On peut utiliser la construction de celui de ces rayons qui entre par le centre O dans l’œil réduit, donc qui n’est pas dévié dans l’œil.
- Déduisez des valeurs de

' et

le grossissement G de votre microscope réduit.
- Calculez par ailleurs le grossissement théorique de ce microscope réduit, en utilisant les relations établies dans la deuxième activité.
Conseil : on remarquera que les données permettent de calculer le grandissement de l’objectif et le grossissement de l’oculaire. On peut aussi calculer le grandissement de l’objectif si on a mesuré l’image intermédiaire A₁B₁.
- Les deux valeurs trouvées sont-elles en accord ?
- Ce microscope a-t-il un fort grossissement ? Comparez-le aux grossissements disponibles du microscope considéré dans la première activité.

Cercle oculaire

Définition : le cercle oculaire est l’image de la monture de l’objectif à travers l’oculaire.

Travail à faire

Sur le schéma ci-dessous, tracez les trajets de rayons issus des bords M et N de la monture de l’objectif et passant par le point F₂, puis les rayons issus de M et N et arrivant sur les bords I et J de l’oculaire.
Montrez que les rayons ainsi tracés émergent de l’oculaire en passant tous par une même zone centrée sur l’axe optique.
Où devra être placée la pupille de l’œil pour recevoir le maximum de lumière sortant du microscope ?
À l’aide d’une feuille blanche utilisée comme un écran mobile, recherchez la position du cercle oculaire de votre microscope. Votre œil réduit était-il correctement positionné ?