III Le microscope et la lunette astronomique Ces instruments

III Le microscope et la lunette astronomique
Ces instruments comprennent deux systèmes optiques, l’objectif et l’oculaire.
L’objectif
Il est placé du côté de l’objet (qu’on notera AB) à observer ; c’est un système convergent constitué de
plusieurs lentilles associées ; il est assimilable à une lentille mince convergente. Il donne de cet objet (ou
astre) une image intermédiaire (qu’on notera A1B1 ).
L’oculaire
Il est placé à côté de l’œil ; c’est lui aussi un système convergent constitué de plusieurs lentilles associées,
assimilable à une lentille mince convergente, qui joue le rôle de loupe. Il donne de l’image intermédiaire
une image définitive virtuelle (qu’on notera A’B’).
La mise au point
C’est l’opération qui permet de rejeter l’image définitive au punctum remotum de l’œil, de façon à ce que
celui-ci n’ait pas besoin d’accommoder.
Lorsque l’image définitive est rejetée à l’infini, l’instrument est dit afocal.
L’image intermédiaire A1B1 se forme alors ………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………….
Le Grossissement
Par définition, le grossissement G d’un instrument d’optique a pour expression :
G=
θ'
θ
C’est une grandeur sans unité.
θ : diamètre apparent de l’image vue à travers l’oculaire.
θ’ : diamètre apparent de l’objet vu à l’œil nu.
-
Le grossissement d’une loupe peut atteindre 10.
Le grossissement d’un microscope peut atteindre 1000.
Le grossissement d’une lunette astronomique peut atteindre 300 pour les amateurs et 3000 pour les
plus perfectionnées.
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1. Le microscope
En général, un microscope dispose de jeux multiples d’objectifs permettant d’obtenir plusieurs
grossissements.
La mise au point s’effectue en déplaçant l’oculaire, à l’aide de deux vis, par rapport à l’objet à observer
(situé sur la platine).
Le miroir a pour fonction de réfléchir sur l’objet la lumière émise par une lampe.
Application
L1 est l’objectif d’un microscope et L 2 son oculaire ; le microscope est considéré afocal.
Construire l’image intermédiaire donnée par l’objectif.
Placer sur le schéma les foyers image et objet de l’oculaire.
Construire l’image définitive donnée par l’oculaire.
Repérer sur le schéma le diamètre apparent θ’ de l’image définitive vue à travers l’oculaire.
Tracer un faisceau issu de B s’appuyant sur les contours de l’objectif.
Tracer un faisceau issu de A s’appuyant sur les contours de l’objectif.
Repérer le cercle oculaire, endroit où l’on doit placer l’œil pour récupérer le maximum de lumière.
L1
B
A
L2
F'1
O2
O1
Exercice
On observe à travers un microscope un globule rouge humain de diamètre AB = 7,0 µm, placé à la
distance O1A = 4,1 mm de l’objectif.
La distance focale de l’objectif est f '1 = 4,0 mm ; La distance focale de l’oculaire est f ' 2 = 2,0 cm.
1. Déterminer la position et la taille de l’image A1B1 donnée par l’objectif.
2. Quel est le diamètre apparent θ’ de l’image observée à travers le microscope ?
3. Calculer la diamètre apparent θ de l’objet observé à l’œil nu à 25 cm de l’œil.
4. En déduire le grossissement du microscope.
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2. La lunette astronomique
Une lunette astronomique (ou lunette terrestre) est un instrument optique qui permet d'augmenter le
diamètre apparent des objets observés. Les lunettes sont dénommées lunettes terrestres comme les
longues-vues quand on les utilise pour regarder des objets terrestres, ce sont des lunettes astronomiques
quand on les utilise pour observer des objets du ciel.
La mise au point s'effectue en déplaçant l'oculaire (2) par rapport à l'objectif (dans le cas du microscope,
elle s’effectue
Application
L1 est l’objectif d’une lunette astronomique et L 2 son oculaire ; la lunette est considérée afocale.
Construire l’image intermédiaire, donnée par l’objectif, d’un astre situé à l’infini, de diamètre
apparent θ .
Placer sur le schéma les foyers image et objet de l’oculaire.
Construire l’image définitive donnée par l’oculaire.
Repérer sur le schéma le diamètre apparent θ’ de l’image définitive vue à travers l’oculaire.
Tracer un faisceau issu de B s’appuyant sur les contours de l’objectif.
L1
B∞
A∞
L2
F'1
θ
O2
O1
Exercice
Exprimer θ et θ’ en fonction de A1B1 . En déduire l’expression du grossissement d’une lunette afocale
en fonction de f’1 et f’2.
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