TP 7 I- L`oeil II- Le microscope optique
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Le microscope TP 7 Matériel : Objectifs : Reproduire sur banc optique le modèle d'un instrument d'optique : le microscope. Détermination de grossissements. Etude de la résolution d'un microscope optique avec caméra CCD. I- Banc optique avec : source de lumière blanche, objets, miroir plan, lentilles f 0 = +100 mm, f 0 = +200 mm, f 0 = +300 mm, f 0 = −300 mm, écran blanc, Microscope optique muni de 4 objectifs avec observation directe à l'oeil ou en utilisant une caméra CCD (avec son logiciel d'acquisition des images : Opticaview). L'oeil Réaliser un modèle simplié de l'oeil n'accommodant pas à l'aide d'une lentille convergente de distance focale f 0 = 10 cm et d'un écran. Question 1- Représentez sur un schéma votre modèle de l'oeil, et indiquez ce que modélise la lentille, l'écran. II- Le microscope optique II.1 Principe du microscope optique de base (Source : Wikipédia ) Le microscope optique se base sur les lentilles pour obtenir une image agrandie de l'échantillon à observer. L'objet à observer est placé devant la première lentille appelée objectif de courte distance focale. Si l'objet est au-delà de la distance focale, cela forme une image réelle renversée et de taille diérente ; l'image est plus grande que l'objet si celui-ci est situé à une distance inférieure au double de la distance focale de l'objectif. L'objectif est un système centré dioptrique, composé en réalité de doublets de lentilles pour corriger certaines des aberrations optiques. TSI 1 • C. Boyer Vion • Lycée du Hainaut - Valenciennes Année 2015-2016 1/3 La deuxième lentille est l' oculaire de plus grande distance focale : elle est positionnée de sorte que l'image soit dans son plan focal. Ainsi, l'oeil observe une image à l'inni , donc en relâchant les muscles chargés de l'accommodation, ce qui représente un meilleur confort visuel. A contrario d'autres systèmes optiques qui sont dénis par leur grossissement optique (télescope) ou leur grandissement (appareil photographique), le terme approprié, pour le microscope, est sa puissance P , rapport de l'angle, sous lequel est vu l'objet à travers l'instrument, à la longueur de cet objet : α0 AB Sur un objectif de microscope est indiqué son grossissement commercial Gc . P = Question 2- II.2 Trouver la dénition du grossissement commercial sur internet. Le microscope réel Observer à l'oeil la lame avec réglette micrométrique fournie par le constructeur avec les diérents objectifs (toujours commencer par le grossissement le plus faible). Remplacer l'oculaire par la caméra CCD fournie. Question 3- A l'aide du logiciel d'acquisition d'image (Opticaview), déterminer pour les diérents objectifs la résolution du système sachant que la caméra possède 1280 × 1024 pixels. Question 4- Observer l'écran d'un téléphone portable au microscope et déterminer la taille d'un pixel lumineux. Vous donnerez et discuterez des sources d'erreur et évaluerez l'incertitude sur la mesure. TSI 1 • C. Boyer Vion • Lycée du Hainaut - Valenciennes Année 2015-2016 2/3 II.3 Modélisation du microscope sur banc optique A l'aide d'un banc d'optique, de 2 lentilles convergentes on modélise le microscope. L'objet utilisé sera le papier millimétré. Placer sur le banc l'objet éclairé par une source lumineuse et à environ 15 cm une lentille L1 de vergence V1 = 10δ qui modélisera l'objectif. Positionner une lentille L2 de vergence V2 = 3, 3δ qui simulera l'oculaire, de sorte que l'image intermédiaire soit positionnée au foyer objet de la lentille L2 . Ajuster la mise au point de l'objectif, tel que vous observez l'image nettement à l'oeil à travers l'oculaire. Quand la mise au point est faite, noter la distance entre les 2 lentilles. Question 5- Représenter le schéma correspondant au montage réalisé. Prendre l'échelle 1/5 sur l'axe optique et une échelle 1 verticalement. Pour faciliter la construction, choisir un objet de hauteur 1 cm. On appelle intervalle optique ∆, la distance qui sépare le foyer principal image F10 de l'objectif du foyer principal objet F2 de l'oculaire. Quelle est la valeur de l'intervalle optique ∆ ? Question 6- Question 7- Vérier les éléments de la construction par le calcul (OA0 et ∆ ). Question 8- Déterminer le grossissement commercial de ce microscope modélisé. Rechercher sur internet ce qu'est le cercle oculaire d'un instrument d'optique. Repérer le cercle oculaire sur le montage et représentez le sur le schéma du montage. Quel est l'intérêt de placer l'oeil au cercle oculaire ? Question 9- TSI 1 • C. Boyer Vion • Lycée du Hainaut - Valenciennes Année 2015-2016 3/3
