Le microscope composé

Le microscope composé
I)
Microscope simple ou microscope composé?
« Pour voir un objet distinctement à l’œil nu, il faut qu’il se
trouve à au moins 25 cm de notre œil (pour un œil normal).
Si l’objet est trop petit, son image ne sera détectée que par
une seule cellule de la rétine et apparaîtra comme un point.
Mais si nous utilisons une lentille convergente, une loupe,
nous allons obtenir une image beaucoup plus grande et donc
parfaitement visible pour l’œil. Pour avoir une bonne mise
au point, l’objet doit être placé à une distance de la lentille
convergente égale à sa distance focale. Plus la distance
focale sera courte, plus le grandissement sera grand.
[…] Pour obtenir un meilleur grandissement, il faut utiliser
un microscope composé. Dans ce dernier, l’objectif donne
une image agrandie de l’objet. Cette image interne est
ensuite observée à l’aide de l’oculaire qui fonctionne comme
une loupe. Donc dans le microscope composé, le
grandissement total est le produit de deux grandissement :
celui de l’objectif et celui de l’oculaire ».
D’après «la naissance de la microscopie», Brian J. Ford
La recherche n°249 (septembre 1992).
Microscope composé
Quelle est la différence entre un microscope simple et un microscope composé ?
Quel autre nom peut on donner au microscope simple?
II)
Le microscope composé
1) description
Le microscope composé est un instrument d’optique destiné à l’observation de près de petits
objets.
Un microscope composé est formé de deux systèmes convergents :
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
 un objectif de très petite distance focale (quelques millimètres) ;
 un oculaire dont la distance focale est de l’ordre de quelques centimètres.
L’objectif est du côté de l’objet, l’oculaire est du côté de l’œil
Dans notre étude, l’objectif et l’oculaire seront chacun constitués d’une seule lentille
mince (alors que dans la pratique, ils ont une constitution un peu plus complexe)
On supposera systématiquement que l’objectif et l’oculaire travaillent dans les
conditions de Gauss.
L’objectif et l’oculaire sont placés aux deux extrémités du tube. Ils sont fixes l’un par
rapport à l’autre.
Pour faire la mise au point, on déplace l’ensemble par rapport à l’objet étudié, d’abord
à l’aide du bouton de commande de la crémaillère (réglage grossier), puis à l’aide de
la vis micrométrique (réglage fin).
Un microscope possède généralement plusieurs objectifs fixés sur une monture à
revolver et plusieurs oculaires, ce qui permet de changer le grossissement de
l’ensemble. Ce grossissement peut-être calculé à partir des indications gravées sur les
objectifs et les oculaires.
Le support ou statif est volontairement très lourd pour assurer une bonne stabilité.
h) Le condenseur permet d’éclairer l’objet observé, il est formé d’un miroir concave ou
d'une lampe.
2) Méthode de construction de l’image
Quand un instrument d’optique est composé de plusieurs lentilles, la construction des images
est toujours la même :
la première lentille rencontrée par la lumière (l’objectif) donne de l’objet AB une image
intermédiaire A1B1;
cette image A1B1 sert d’objet pour la seconde lentille (l’oculaire) qui en donne une image
définitive A’B’.
3) Modélisation du microscope
a) Introduction
Comme pour la lunette astronomique ou le télescope, on désire évidemment utiliser le
microscope dans une situation où l’œil n’accommode pas lorsqu’il observe l’image finale
(vision sans fatigue). Pour cela il faut que l’image finale se forme à l’infini.
b) Comment fabriquer un microscope ?
Un microscope n’est jamais un système afocal vu que l’objet observé est près de l’objectif et
non pas à l’infini comme pour la lunette astronomique ou le télescope. Par conséquent le
foyer image F’1 de l’objectif et le foyer objet F2 de l’oculaire ne sont pas confondus. Il sont
séparés par une distance constante appelée intervalle optique et notée  (=F’1F2).
c) Notion de mise au point
Lors de la mise au point on déplace l’ensemble constitué par l’objectif et l’oculaire par
rapport à l’objet. On utilise pour cela la commande de la crémaillère (mise au point grossière)
puis la vis micrométrique (mise au point fine).
On appelle A1B1 l’image intermédiaire de l’objet AB par l’objectif. Comment faire lors de la
mise au point pour que l’image finale A’B’ soit à l’infini ?
d) Grossissement standard
On appelle grossissement standard du microscope le rapport :
  est l’angle sous lequel est vu l’objet lorsqu’il est à la distance
minimale de vision distincte ;
 ’ est l’angle sous lequel est vu l’objet à travers le microscope .
'
G

On notera f’1 la distance focale de l’objectif, f’2 la distance focale de l’oculaire et dm la
distance minimale de vision distincte (25 cm pour un oeil emmétrope).
Le microscope est utilisé pour l’observation du petit objet AB situé devant l’objectif. La mise
au point a été effectuée. Compléter la construction.
Objectif
Oculaire
B
A
F1
O1
F’1
F2
O2
F’2
Quel est le rôle précis de l’oculaire ?
Exprimer le grossissement standard du microscope. On introduira éventuellement le
grandissement de l’objectif que l’on notera obj.
e) Cercle oculaire
Comme pour la lunette astronomique ou le télescope, il existe un lieu idéal d’observation, où
il faut placer l’œil pour recueillir un maximum de lumière : le cercle oculaire. Là aussi, c’est
l’image de l’objectif par l’oculaire.
Représenter le cercle oculaire sur le schéma ci-dessous:
Objectif
Oculaire
B
A
III)
F1
O1
F’1
F2
O2
F’2
Etude documentaire: notice d'un microscope
La notice technique mentionne les indications suivantes :
«Microscope idéal pour l’observation d’objets de petites dimensions :
Six grossissements de 40 à 500
Montés sur tourelle, trois objectifs achromatiques de 4, 10 et 40
Deux oculaires de 10 et 12,5
Intervalle optique de 180 mm
Diaphragme rotatif à iris réglable en continu
Statif métallique à tube droit inclinable
Réglage rapide par dispositif vis et crémaillère et mise au point par vis micrométrique
Butée réglable de protection des préparations. »
1) Démontrer que le grandissement de l’objectif d’un microscope peut se mettre

sous la forme  obj 
(f’1 est la distance focale de l’objectif).
f '1
2) On choisit l’objectif 40. Qu’est-ce que cela veut dire ? En déduire la valeur de
la distance focale f’1 de l’objectif.
3) On choisit l’oculaire 10. Qu’est-ce que cela veut dire ? En déduire la valeur
de la distance focale f’2 de l’oculaire.
4) Calculer le grossissement standard du microscope.
5) A travers le microscope, on observe un globule rouge humain de diamètre
7 m. Sous quel diamètre apparent ’ voit-on l’image de ce globule rouge ?
Globules rouges