Fiche élève
Terminale S, enseignement de spécialité
Ce document contient cinq simulations animées.
Conseils pratiques :
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Questions |
Simulations animées |
Comment est constitué un microscope ? |
Le modèle du microscope |
Comment l’œil voit-il ? |
Fonctionnement de l’œil |
Quelles images ponctuelles d’un objet ponctuel observe-t-on à la sortie du microscope ?
Pourquoi est-il délicat d’utiliser un microscope ? |
Les images observables |
Pourquoi obtient-on une image de dimensions plus grandes que l’objet observé ? |
Le grossissement |
Où mettre son œil pour bien voir l’image ? |
Le cercle oculaire |
Remarques préliminaires concernant le modèle du microscope présenté ici
1 - L’axe optique d’un microscope se rapproche de la verticale alors que celui du modèle est horizontal. À ce choix, deux raisons :
- la commodité de représentation, puisque l’écran d’un ordinateur est plus large que haut ;
- en TP, l’élève est amené à construire sur un banc d’optique horizontal un microscope expérimental.
2 - Les distances focales des lentilles ainsi que l’intervalle optique ne correspondent pas à ceux d’un microscope de laboratoire. En effet, si on essaie de s’approcher de la réalité du microscope, tout ne rentre pas dans la page écran, ou alors certains détails deviennent si petits, qu’ils ne sont plus observables. Un compromis permettant une bonne interprétation du fonctionnement d’un microscope a donc été choisi.
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3 - Toutes les images ont été élaborées à partir de la formule de conjugaison des lentilles minces.
 Le modèle du microscope |
Comment est constitué un microscope ?
Un microscope est composé d’un objectif et d’un oculaire, positionnés de manière fixe dans un tube, chacun à l’une de ses extrémités. Ce tube peut se déplacer par rapport à l’objet fixe que l’on veut observer. L’objet plan est placé devant l’objectif et l’œil de l’utilisateur est placé derrière l’oculaire.
Dans un microscope de laboratoire, objectif et oculaire sont des systèmes épais composés de plusieurs lentilles.
Dans le modèle du microscope, on les représente chacun par une lentille mince.
Le modèle du microscope (simulation animée)
Comment l’œil voit-il ?
L’œil de l’observateur est placé sur le cercle oculaire du microscope.
On peut considérer que le cercle oculaire joue le rôle d’une loupe qui grossira encore l’image donnée par l’objectif du microscope.
Fonctionnement de l’œil (simulation animée)
Quelles images ponctuelles d’un objet ponctuel observe-t-on à la sortie du microscope ? Pourquoi est-il délicat d’utiliser un microscope ?
L'image de l'objet ponctuel vu à travers le microscope correspond à l'image 2 de la simulation. Elle n'est observable par l’œil placé sur le cercle oculaire que si elle se forme en avant de l’œil, à un distance minimum de 25 cm, ce qui correspond à la distance minimum de vision distincte de l’œil. On constate que les possibilités d'observer l'image sont très faibles. Elles ne correspondent qu'à quelques positions successives de l'ensemble « objectif -oculaire » par rapport à l'objet fixe.
On dit que la latitude de mise au point est extrêmement faible.
C'est pourquoi sur un microscope de laboratoire le mouvement de l'ensemble « objectif - oculaire » est contrôlé et démultiplié grâce à une vis micrométrique.
Les images observables (simulation animée)
Pourquoi obtient-on une image de dimensions plus grandes que l’objet observé ?
Pour faciliter ici la visualisation de l’image agrandie, l’image ponctuelle de l’objet ponctuel vu à travers le microscope n’est pas à l’infini mais relativement (trop) proche de l’œil. L'ensemble des images ponctuelles reçues par l'œil constitue l'image visible de l'objet observé.
Le grossissement (simulation animée)
Où mettre son œil pour bien voir l’image ?
On visualise ici l'ensemble des rayons divergents provenant de l'ensemble des objets ponctuels et pénétrant dans l’œil.
L'ensemble de ces rayons constitue un faisceau convergent à la sortie du microscope. Ce faisceau converge en une région de l'espace appelée cercle oculaire.
Le cercle oculaire est pratiquement situé dans le plan focal image de l'oculaire pour un microscope de laboratoire. Dans notre modèle et dans le microscope construit par l'élève en travaux pratiques, il se situe en arrière de ce plan.
Dans tous les cas, le cercle oculaire correspond à l'image de l'objectif vu à travers l'oculaire.
Le cercle oculaire (simulation animée)
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