1 \ . 2ooç-" L`œil voit sans accommoder les objets situés à l`infini et

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f)IUn observateur, dont l'œil est placé au foyer iinage F' d'une lentille de 5 cm de focale, regarde un objet
AB à travers la lentille. Son PR est à l'infini, son pp est à dm = 25 cm.
1) O~ doit-il placer "objet (Ad pour voir nettement sans accommodation, à travers 10 lentille?
2) Où doit-if placer l'objet (A z) pour voir nettement en accommodant ou maximum, il tr'avers la lentille?
~3) Quelle est la latitude de mise au point .1 = AjA z ?
.
4) Donner l'expression de l'ongle maximum, cr, sous lequel l'observateur voit un objet à l'œil nu.
On supposera cet angle petit.
5) L'observateur regarde l'objet à travers la lentille. ri veut une image nette. Montrer que l'angle cr' sou~
lequel i: le voit est indépendar,t de la position choisie.
6) Calculer le grossissement, G, de la lentille.
NB: Le PP: punctum proximum est fe point objet, vu nettement par l'œil ~vec une accornodation maximale.
Ce point limite caractérise la distance minimale de vision distincte dm.
Le PR : punctum rémotum est le point objet vu nettement par l'œil n'ormal au repos.
L'œil voit sans accommoder les objets situés à l'infini et en accommodant les objets situés à une distance
supérieure à do = 12,5 cm, distance minimale de vision distincte.
Un viseur est constitué d'un objectif ~I (assimilable à une lentille mince de distance focale f{ = + 10 cm
et de diamètre dl = 3,0 cm) et d'un oculaire 22 (assimilable à une lentille mince convergente de distance
focale J; = 2,0 cm). Il est réglé de façon à viser à 20 cm de la face d'entrée de l'objectif (c'est-à-dire que l'œil
regardant à travers le viseur voit nettement et sans accommoder les objets situés dans le plan de front situé à
20 cm devant ~l)'
Déterminer la distance e entre ~l et ~2 ?
1
A.II
A.21
1
A.31
Soit AB un petit objet du plan de front situé à 20 cm en avant de ~l et a' l'angle sous lequel l'observateur
voit AB à travers le viseur. Calculer le rapport P = a' / AB.
1
A.4j Déterminer la profondeur de champ, c'est-à-dire la région de l'espace objet que l'observateur peut voir
1
Déterminer la position et le diamètre du cercle oculaire, c'est-à-dire de l'image de l'objectif donnée par
l'oculaire.
en accommodant à travers le viseur.
a) On suppose l'œil placé dans le plan focal image 22.
b) On suppose l'œil placé contre la lentille 22.
® P/l-o~~~ ~o8
>
[û~e histoire du microscope
du grec milcros • petit. et skopein. examiner
1
6. Microscope de Van Leeuwenhoek
1690: Antoine Van Leeuwenhoek (Hollandais,1632-1723)
Bille sphérique insérée entre deux plaques de cuivre, elle grossit de SOx à 300x. Leeuwenhoek semble même avoir été
le premier à décrire des spermatozoides et des protozoaires sans qu'il se soit douté de leur fonction.
On étudie les propriétés d'une bille sphérique de verre de rayon R et d'indice n
a. Etude qualitative
On s'en sert comme d'une loupe pour faire converger les rayons solaires.
Définir le mot stigmatisme.
La bille est elle stigmatique? Justifier.
Commenter le second schéma
•
•
•
b. Etude quantitative
•
•
l
Rappeler la loi de la réfraction de Snell-Descartes.
Démontrer que i' = i .
Déterminer uniquement en fonction de i et r
• 1
l
-
•
CPF
•
CFP
-
On rappelle que dans le triangle CPF :
sin(éPF) = sin(éFP)
•
CF
CP
Dans le cadre de l'approximation des petits angles i << 1 et r << 1, déterminer l'expression
de CF en fonction uniquement de n et R.
c. Etude historique
R = 0,6 mm, n = 1,5.
L'objet à étudier est maintenu dans le plan focal F au sommet d'une
tige dont on peut régler la hauteur par un système de vis. On observe
alors son image fortement agrandie par rapport à la vision directe où
on ne pourrait pas observer longuement l'objet à moins de d = 25 cm
de l'oeil.
•
En vous servant du résultat de la question b), calculer la valeur CF de la focale.
•
Quelle est la valeur numérique du grossissement G =!!- de ce microscope.
CF
Quel est le gros défaut de ce microscope rudimentaire?
•
Concours interne ITPE
E reuve n05
Epreuve de hysi ue problèmes
Durée: 4 h
Coefficient: 2
Session 2008
Pa e5(':f
7. Principe du microscope moderne
1757: John Dollond (1706-1761)
On se propose de monter sur un banc d'optique un système de 3 lentilles fonctionnant comme un
microscope sans pour autant en avoir les perfonnances.
On travaille dans les conditions de Gauss.
a. Généralités
•
Définir le mot emmétrope.
•
Rappeler un ordre de grandeur du grossissement maximum d'un microscope optique
•
Pourquoi ne peut-on pas monter sur le banc d'optique un ensemble de lentilles ayant le
même grossissement qu'un microscope?
b. Etude du montage
(Schéma feuille annexe à rendre avec votre composition)
L'obj ectif est représenté par la lentille convergente LI.
L'oculaire est représenté par les deux lentilles convergentes L 2 et L3
Les foyers objet des lentilles LI, L2 et L3 sont respectivement FI, F2 et F3.
Les foyers images des lentilles LI, L2 et L3 sont respectivement FI', F2' et F3'.
oculaire
Schéma de conjugaison: AB
objectif LI ) A'B'
L2 )A"B"
)
L3 ) ex:>
Sur le schéma feuille annexe à compléter avec grande précision et à rendre avec la copie:
•
•
•
•
•
Placer A'B' . Est-ce une image réelle?
Placer A''B'' . Est-ce une image réelle?
L'image finale vue par l'œil est-elle réelle?
Ce type d'oculaire seulpeut-il servir de loupe?
On grave et on colore une graduation sur une plaque de verre. Où faut-il la placer?
c. Utilisation des formules de conjugaison
Pour cette partie, il est interdit d'effectuer des mesures sur le schéma (page 2).
Toutes les valeurs numériques devront être justifiées et calculées à partir des formules de
conjugaison et de grandissemerit.
Tout résultat numérique non justifié par une formule ne sera pas validé.
•
Déterminer la valeur numérique 02A"
•
Détenniner la valeur numérique 02A'
•
Déterminer la valeur numérique O.A'
•
Déterminer la valeur numérique OIA
A'B'
Déterminer la valeur numérique du grandissement de l'objectif LI : YI =-==AB
A"B"
• Déterminer la valeur numérique du grandissement de la lentille L2 : Y2 : ; ; ; - =
A'B'
Concours interne ITPE
Epreuve de physique problèmes
Session 2008
Epreuveno5
CoeffiCient
:
2
Durée: 4 h
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1
•
d. Grossissement du montage
m
•
La puissance de l'oculaire en dioptries est définie comme étant Po =~ avec aml'angle
c
A'B'
sous lequel l'œil voit la lumière sortante par rapport à l'axe optique.
Déterminer la puissance de l'oculaire.
If'
•
•
Déterminer la puissance de ce «microscope» Pmic
:::::
a
AB
a'"
Il est d'usage de définir pour le grand public le grossissement commercial G::::: -
a
où
a est l'angle sous lequel l'œil nu verrait l'objet AB à une distance d::::: 25 cm devant lui.
Calculer le grossissement commercial de ce « microscope ».
Fin du sujet
Concours interne ITPE
Epreuve nOS
Epreuve de physique problèmes
Durée: 4 h
Coefficient : 2
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Session 2008
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Concours interne ITPE
Epreuve nOS
Epreuve de physique problèmes
Durée: 4 h
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Session 2008
annexe