Exercices - physisque sur la modélisation d'un microscope sur banc d'optique, Exercices de Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercices - physisque sur la modélisation d'un microscope sur banc d'optique, Exercices de Physique

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Exercices de physisque sur la modélisation d'un microscope sur banc d'optique. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Calcul préalable, Étude de l'image donnée par l'objectif, Étude de l'image donnée par l'ocu...
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MODELISATION D'UN MICROSCOPE SUR BANC D'OPTIQUE

Réunion 2003 (4 points) Sans calculatrice

MODÉLISATION D'UN MICROSCOPE SUR BANC D'OPTIQUE

Au cours d'une séance de travaux pratiques, un élève modélise un microscope à l'aide de deux lentilles

convergentes qui sont décrites ci-dessous :

- Pour l'objectif: une lentille L1 , de centre optique O1, de vergence C1 = 10  et de diamètre 4 cm.

- Pour l'oculaire : Une lentille L2 , de centre optique O2, de vergence C2 = 5  et de diamètre 4 cm.

- Les centres optiques des deux lentilles sont distants de 50 cm.

L'élève utilise comme objet AB un quadrillage millimétrique éclairé, perpendiculairement à l'axe optique.

Le point A est considéré sur l'axe. La hauteur de l'objet AB est de 5,0 mm. Cet objet est placé devant

l'objectif à 15 cm du centre optique O1.

A - Calcul préalable :

Déterminer les distances focales des deux lentilles.

B - Étude de l'image donnée par l'objectif :

A l'aide d'un écran, l'élève recherche la position de l'image intermédiaire A1B1 de l'objet AB donnée par la

lentille L1.

B - 1 Calculer, en utilisant la relation de conjugaison, la position de l'image intermédiaire A1B1 formée

sur l'écran.

B - 2 Calculer le grandissement de l'objectif.

En déduire la taille de l'image intermédiaire A1B1

C - Étude de l'image donnée par l'oculaire :

C -1 L'élève observe l'image définitive A'B' en regardant à travers l'oculaire, son œil n'accommode pas.

Que peut-on dire de la position de l'image définitive A'B' ainsi observée ?

Quelle doit être la position particulière de l'image intermédiaire A1B1 ?

C - 2 Expliquer pourquoi la qualité de l'image A'B' est améliorée lorsque l'élève ajoute un diaphragme de

faible diamètre (15 mm) contre l'objectif.

D - Construction de la marche de rayons lumineux à travers le microscope :

D - 1 Faire un schéma du dispositif à l'échelle 1/5 horizontalement et 1/1 verticalement sur le papier

millimétré joint (à remettre avec la copie)

D - 2 Placer les foyers F1, F'1, F2 , F'2 des lentilles L1 et L2 et également l'objet AB (représenté par une

flèche de hauteur 5 mm)

D - 3 Construire l'image intermédiaire A1B1 et l'image définitive A'B'.

E - Détermination du grossissement du microscope :

Ce grossissement est donné par le rapport G = '

-  correspond au diamètre apparent de l'objet AB, c'est à dire l'angle sous lequel l'œil voit l'objet, sans

microscope, à une distance dm = 0,25 m.

- ' est l'angle sous lequel l'œil, placé au foyer image F'2 de l'oculaire, voit l'image définitive A'B'.

Remarque . les angles utilisés étant petits, on pourra utiliser l'approximation suivante :

tan    tan '  '

 et ’ en rad

E - 1 Représenter ' sur le schéma.

E - 2 Calculer le grossissement G.

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