F6 / Microscopie : Observation du monde vivant à l échelle des tissus, cellules et organites Détermination de la taille d objets microscopiques

Transcription

1 F6 / Microscopie : Observation du monde vivant à l échelle des tissus, cellules et organites Détermination de la taille d objets microscopiques L'enseignement des Sciences de la Vie implique de nombreuses observations d'échantillons macroscopiques, à l'œil nu ou à la loupe binoculaire, et de coupes microscopiques qui amènent souvent les élèves à réaliser un dessin représentant ce qu'ils ont pu observer. La réalisation de ces dessins pose le problème du rapport entre le dessin réalisé et la taille réelle de l'objet observé. Le travail ne peut être rigoureux sans une mention permettant de visualiser ce rapport de taille. Dans cette optique, on trouve généralement les termes "échelle", "grossissement", "agrandissement", "grandissement". Or ces termes sont souvent confondus ou utilisés de manière indifférente, alors qu'ils ont des significations extrêmement différentes et bien précises. Ceci peut engendrer une confusion pouvant mener dans certains cas, à des erreurs de compréhension. Ce document se propose donc, dans un premier temps, de reprendre les définitions de ces termes, en les illustrant et en expliquant leurs utilités relatives. Dans un deuxième temps sont proposées quelques techniques pour l'utilisation concrète de ces termes lors d'une observation microscopique. F6_Activité 2 : Partie Théorique Notions de grossissement, grandissement, agrandissement et échelle Travail élève n 1 : Réaliser un prise de note rapide des notions présentées par le professeur Cette prise de note doit contenir les réponses aux questions suivantes : - quels termes pouvez-vous associer comme faisant référence à une même notion? - à quoi est liée cette notion? - peut-on l utiliser pour la détermination de la taille réelle d un objet microscopique? - comment le détermine-t-on? quelle notation est utilisée? taille réelle dessin Travail élève n 2 : Pour le document ci-contre, déterminer : 1. le grossissement ; 2. le grandissement ; 3. l échelle sous forme littérale ; 4. l échelle sous forme graphique. microscope Page 1 sur 6

2 F6_Activité 3 : Exercices d application Notions de grossissement, grandissement, agrandissement et échelle Travail élève : 1. Indiquer le résultat demandé avec l unité la plus adaptée ; 2. Indiquer le type de microscope utilisé pour l obtention de cette image. Déterminer, dans sa plus grande dimension, la taille de la tête de la fourmi Déterminer le diamètre réel d un globule rouge sachant que l agrandissement utilisé est X400 Afin d étudier la structure cellulaire d un rein, une photographie de plusieurs cellules regroupées en acini. A l aide du grandissement indiqué, déterminer la hauteur en μm de la cellule A. Page 2 sur 6

3 Déterminer, dans sa plus grande dimension, la taille de la mitochondrie de droite Déterminer le diamètre réel du virus HIV sachant que l échelle utilisée est : "1cm 35 nm" Déterminer le grandissement et l échelle de la photo de la paramécie sachant que sa longueur réelle est 50 m Page 3 sur 6

4 F6_Activité 4 : Activité Pratique Comment déterminer (évaluer) la taille d un objet observé au microscope photonique? Méthode n 1 : Utilisation d un micromètre oculaire C est la méthode de choix lorsqu on possède ce type de matériel. 1. Etalonnage de l oculaire pour chaque objectif du microscope : ATTENTION : les résultats obtenus sont propres à 1 modèle de microscope Consignes manipulatoires : - placer l oculaire micrométrique ; - choisir l objectif demandé ; - placer un morceau de papier millimétré de 3cmx3cm sur la platine ; - faire la mise au point et faire coïncider le 0 du micromètre avec une graduation du papier ; - lire et noter le nombre de graduations de l oculaire que correspond à 1mm du papier. Travail élève : Compléter le tableau suivant avec vos mesures modèle du microscope grossissement de l oculaire grossissement objectif x4 x10 x40 x60 grossissement total mesures 1mm papier =?? grad oculaire étalonnage 1 grad oculaire =?? m 2. Applications : Consignes manipulatoires : a. - choisir une des diapositives disponibles, l identifier ; - mesurer le plus précisément possible le diamètre du fil. b. - prélever un de vos cheveux ; - mesurer le plus précisément possible de diamètre de votre cheveux. Travail élève : Compléter le tableau suivant avec vos mesures et calculs. fil cheveu Objet observé Grossissement choisi de l objectif Calculs effectués Diamètre réel de l objet observé Page 4 sur 6

5 Méthode n 2 : Sans oculaire micrométrique, détermination du champ oculaire du microscope 1. Mesures : détermination du champ oculaire : Document 1 : Le plus simple dans ce cas est de déterminer la dimension du champ oculaire, c'est à dire le diamètre du champ que l'on peut voir en regardant dans le microscope. L'intérêt est ici qu'une fois cette dimension déterminée, aux différents grossissements utilisés, on peut la réemployer lors de toutes les utilisations ultérieures du microscope. Pour déterminer la dimension du champ oculaire, en l'absence de micromètre oculaire, la solution la plus simple est de le faire à faible grossissement. Pour cela, il suffit de placer sous le microscope une règle transparente en plastique, ou du papier millimétré (avec un bon éclairage, on voit très bien "à travers", et donc la graduation). Cette méthode, si elle reste extrêmement simple, n'est malheureusement pas utilisable à un grossissement même moyen, et encore moins au fort grossissement... Pour connaitre la dimension du champ oculaire à ces grossissements, on interpole donc à partir de la dimension du champ à faible grossissement, en supposant une réelle proportionnalité entre ces valeurs. On peut noter, qu en toute rigueur, cette méthode n'est pas juste, des variations existant entre les différents grossissements, les objectifs n'étant pas les mêmes... Elle reste toutefois suffisante au niveau collège lycée pour permettre des mesures de tailles d objets microscopiques. Travail élève : 1. Par analyse du document 1 : élaborer un protocole permettant la détermination du champ oculaire au plus faible grossissement. 2. Par analyse du document 1 : indiquer la méthode permettant d obtenir la valeur du champ oculaire pour les autres grossissements. 3. Compléter le tableau suivant avec vos mesures et résultats : modèle du microscope grossissement de l oculaire grossissement objectif x4 x10 x40 x60 grossissement total diamètre du champ oculaire du microscope (en mm et m) 2. Applications : a. Estimation du diamètre d un cheveu : Travail élève : Mesurer avec le plus de précision possible le diamètre d un de vos cheveux. Comparer le résultat avec celui obtenu à l aide de la méthode n 1. Page 5 sur 6

6 b. Exercice d application : Document 1 : Données sur le champ oculaire d un microscope en fonction du grossissement de l objectif grossissement oculaire grossissement objectif grossissement total diamètre champ oculaire faible grossissement 12,5 6,3 X 75,6 2,5 mm moyen grossissement 12,5 25 X 312,5 0,6 mm fort grossissement 12,5 40 X 500 0,38 mm Document 2 : Observation microscopique à l aide du microscope précédent d une coupe tranversale d un embryon de lapin de 12 jours V D Observation à faible grossissement (X 75,6) Dessin réalisé. V : ventral ; D : dorsal. Observation à moyen grossissement (X 312,5) Travail élève : Par analyse des documents 1 et 2 ci-dessus, déterminer la taille réelle du tube neural de l embryon de lapin de 12 jours. Sources : Page 6 sur 6