TP : Le microscope. 1)Présentation. 2)Modélisation d'un microscope 2.1)Montage. Nom : Prénom: n groupe: expérimentale:

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1 Nom : Prénom: n groupe: TP : Le microscope Commentaires : Compétence expérimentale: Compte rendu: Bilan: 1)Présentation Un microscope comprend trois systèmes optiques : Un miroir sphérique concave associé à un condenseur qui permet d'éclairer l'objet observé. L'objectif qui est un système optique constitué de plusieurs lentilles assimilables à une lentille convergente de très courte distance focale. (de l'ordre du mm). Le grandissement γ 1 est gravé sur l'objectif (par exemple x4 x10 x40) L'oculaire qui est un système optique de distance focale de l'ordre du centimètre. L'oculaire est assimilable à une lentille convergente et joue le rôle dune loupe. Le grossissement G 2 est gravé sur l'oculaire (par exemplex10) 2)Modélisation d'un microscope 2.1)Montage Un microscope peut être modélisé par un enssemble de deux lentilles minces convergentes. Les deux lentilles ont le même axe optique et sont fixes l'une par rapport à l'autre. Objet : Une lettre placée devant la lanterne Objectif L 1 : Une lentille convergente de vergence C 1 =8δ Oculaire L 2 : Une lentille convergente de vergence C 2 =3δ La distance O 1 O 2 devra rester constante dutrant toute la manipulation! L'interval optique Δ est la distance qui sépare le foyer image F' 1 de l'objectif du foyer objet F 2 de l'oculaire : Δ =F' 1 F 2 Dans un microscope l'intervalle optique est constante.

2 2.2)Préréglages du microscope Placer l'objet (lettre) davant la source de lumière. Disposer l'objectif et l'oculaire sur les supports et régler la hauteur des lentilles sur la hauteur de l'objet. Garder ensuite la distance entre ces deux lentilles constante )Mesurer précisément la hauteur valeur de l'intervalle optique Δ =F' 1 F 2 AB = AB de l'objet, et la distance O 1 O 2 et calculer la 2.2.2)Complèter le schéma du microscope sur la feuille de papier milimétré fournie, en dessinant, à l'échelle1/5ème sur l'axe horizontal et à l'échelle 1/2 sur l'axe vertical, les lentilles avec leur foyers et l'intervalle optique Δ. Positionner à l'échelle 1 le diaphragme sur l'objectif. Le schéma sera compléte progressivement. 2.3)Image intermédiaire A 1 B 1 de l'objet AB par l'objectif Schématiquement, la correspondance entre objet et image pour l'objectif et l'oculaire est donnée cidessous : 2.3.1)On désire observer une image définitive A'B' à l'infini (observation sans fatigue de l'oeil): Où doit être placé l'image intermédiaire A 1 B 1 par rapport à l'oculaire? Exprimer O 1 A 1 en fonction de f' 1 et de Δ puis calculer la valeur de O 1 A 1. Placer un écran blanc sur le banc optique là ou se forme l'image A 1 B 1 Déplacer l'objet AB de façon à former l'image A 1 B 1 la plus nette possible sur l'écran. Noter la position de l'objet par rapport à l'objectif soit O 1 A (attention au signe!) 2.3.2)Quelles sont les caractéristiques de l'image A1B1 observée (taille et sens).déterminer expérimentalement le grandissement de l'objectif (attention au signe) 2.3.3)En appliquant la relation de conjugaison calculer la position O 1 A de l'objet AB par rapport à l'objectif. Comparer avec l'expèrience.

3 2.3.4)Compléter le schéma du microscope : l'objet est représenté par une flèche verticale. Pour un trac soigné, dessiner l'image intermédiaire A 1 B 1 puis tracer les rayons lumineux à partir de cette image pour retrouver la position de l'objet. Δ 2.3.5)Comparer γ1 et Etablir une relation entre les deux grandeurs. f ' 1 2.4)Image définitive A'B' Placer l'écran blanc après l'oculaire et déplacer-le jusqu'à obtenir un petit disque lumineux bien net. Ce disque est le cercle oculaire du microscope (son étude sera réalisée plus loin). Retirer l'écran et placer l'oeil au niveau du cercle oculaire. Observer l'objet à travers le microscope )L'image définitive est-elle droite ou renversée? 2.4.2)Compléter le schéma du microscope en construisant l'image définitive A'B' 3)Grossissement G du microscope 3.1)Définition Le grossissement d'un microscope est le raport θ ' θ avec : θ' : angle sous lequel est vu l'image définitive par le microscope θ angle sous lequel est vu l'objet à l'oeil nu lorsqu'il est placé à la distance minimale de vision distincte: dm=25cm=0,25m 3.1.1)Dessiner l'angle θ' sur le schéma du microscope. Attention l'angle θ n'apparait pas sur le schéma )Exprimer tanθ en fonction de AB et dm. Lorsque θ est petit on peut faire l'approximation tanθ=θ. Calculer θ )Exprimer tan θ' en fonction de A 1 B 1 et f' )Calculer le grossissement G du microscope Lorsqu'un microscope grossit G fois, cela signifie que l'objet est vu sous un angle G fois plus grand qu'avec l'oeil nu.

4 3.1.5)Le grossissement G 2 de l'oculaire est : G 2 = A 1 B 1 à la distance dm. Montrer que G 2 = dm f ' 2 θ ' θ1 où θ 1 estl'angle sous lequel est vu 3.1.6)Montrer que litéralement G = γ1 x G 2 avec γ 1 le grandissement de l'objectif L 1 Δ 3.1.7)Montrer litéralement que γ1 = et en déduire que G= f ' 1 Calculer G et le comparer à la réponse de la question 3.1.4) Δ.dm f ' 1 x f ' 2 4)Cercle oculaire 4.1)Définition Définition : Le cercle oculaire est l'image de la monture de l'objectif ou de son diaphragme par l'oculaire. 4.2)Manipulation Placer l'écran blanc derrière l'oculaire et retrouver le cercle oculaire du micoscope. On note C le point d'intersection entre le cercle oculaire et l'axe optique )Noter la position du cercle oculaire par rapport à l'oculaire et le diamètre du cercle oculaire d co. Noter également le diamètre du diaphragme noté d obj. O 2 C= d co = d obj = 4.2.2)Vérifier que le cercle oculaire est bien l'image de l'oculaire par l'objectif en plaçant un pointe de stylo contre l'objectif. Quelles sont vos observations )A partir de la formule de conjugaison des lentilles calculer O 2 C.

5 4.2.4)Vérifier que O 2 C>f' 2. Comparer la valeur calculée avec celle obtenue expérimentalement )Calculer le diamètre du cercle oculaire d co et le comparer avec l'expèrience )Construire le cercle oculaire en réalisant un nouveau schéma du microscope, mais sans placer l'objet et les images. On garde la même échelle horizontale et verticale. Déterminer sa position par rapport à l'oculaire et son diamètre sur le schéma puis dans la réalité )Le cercle oculaire dépend-t-il de la taille et de la position de l'objet? Le faisceau lumineux émergent de l'oculaire d'un microscope réel se concentre en un petit disque lumineux de diamètre inférieur à 2mm. Le diamètre de la pupille de l'observateur est généralement supérieur au diamètre du cercle oculaire : L'observateur reçoit alors un maximum de lumière lorsqu'il place son oeil au niveau du cercle oculaire.