DM n°1+correction

DEVOIR DE SPÉCIALITÉ PHYSIQUE : Un microscope réel…
Un microscope possède les caractéristiques suivantes :
- Objectif : lentille mince convergente de centre O
1
de distance focale f’
1
= 1,0 cm
- Oculaire : lentille mince convergente de centre O
2
de distance focale f’
2
= 5,0 cm
- Intervalle optique : ∆
∆∆
∆ = F’
1
F
2
= 16,0 cm
L’œil est placé au foyer image F’
2
de l’oculaire. L’objet observé sera noté AB, l’image
intermédiaire A’B’ et l’image finale A’’B’’.
1- a- Faire le schéma (voir feuille "question 1.a-") de principe du microscope afocal c'est-à-
dire l'image finale est renvoyée à l’infini.
b- Calculer la distance qui doit séparer l’objectif de l’objet pour observer l’image finale à
l’infini ? ( la réponse sera donnée au micromètre près ).
c- Calculer la valeur du grandissement de l’objectif.
d- L’œil observe un globule rouge de diamètre 8,0 µm : sous quel angle α
αα
α verrait-on, à
l’œil nu, ce globule rouge placé à la distance minimale de vision distincte d
m
= 25 cm ?
e- Calculer la taille de l’image intermédiaire.
f- Sous quel angle α
αα
α’ l’œil voit-il l’image définitive de ce globule rouge ?
g- En déduire le grossissement G du microscope.
h- Le grossissement standard d’un microscope est donné par la relation suivante
G = ∆
∆∆
∆ / (4.f’
1
.f’
2
) avec ∆, f’
1
et f’
2
exprimées en mètres. Vérifier le résultat de la question
précédente.
2- a- Construire le cercle oculaire du microscope (voir feuille "question 2.a-"). On notera O'
1
l'image de O
1
.
b- Calculer la distance qui sépare l’oculaire du cercle oculaire ?
c- Le diamètre de l’objectif est de 6,0 mm. Calculer le diamètre du cercle oculaire.
d- Comparer le diamètre du cercle oculaire à celui de la pupille de l’œil dilatée au
maximum qui est d’environ 7 mm. Conclure.
La mise au point est faite pour que l’œil accommode et voie l’image finale à la distance minimale
de vision distincte d
m
= 25 cm. L’œil est toujours placé au niveau de F’
2
. Le schéma de principe
de cette situation est donné sur la feuille "question 3.a-".
3- a- Que vaut la distance séparant l’oculaire de l’image finale ?
b- Calculer la distance séparant l’oculaire de l’image intermédiaire ?
c- Que vaut la distance séparant l’objectif de l’image intermédiaire ?
d- Calculer la distance qui doit donc séparer l’objectif de l’objet ? (la réponse sera
donnée au micromètre près).
e- Montrer que ce résultat justifie l’existence d’une vis micrométrique pour effectuer la
mise au point (voir question 1.b-).

Question 1-a-
A
F
1
B
F'
1
O
1
F'
2
O
2
F
2

Question 2-a-
F
1
F'
1
O
1
F'
2
O
2
F
2

Question 3-a-
A
O
1
F'
1
B
B''
A''
F'
2
F
2
A'
B'
O
2
oeil

Quelques éléments de réponse
B. Étude théorique d’un microscope.
cm0,2AO
1
−=
cm0,6AO
11
+=
0,3
AO
AO
1
11
1
−==γ cm50,0AB =
cm5,1BA
11
−=
cm0,3AO
12
−= cm0,12'AO
2
−=
0,4
AO
'AO
12
2
2
+==γ
cm0,6'B'A −=
C. Modélisation du microscope.
Valeurs expérimentales :
cm7,13AO
1
−= cm9,0AB =
cm7,2BA
'
1
'
1
−=
Pour le cercle oculaire : cm4,31'OO
2
= (O’ est l’image de O
1
par rapport à L
2
)
cm5,4CD −=
(ouverture de
l’objectif)
cm3,2'D'C +=
.
+
O
2
O
1
F’
2
F
2
F’
1
A
B
F
1
Objectif
Oculaire L
2
B
1
A
1
A'
B'