Exercices - physisque sur le microscope optique , Exercices de Physique. Université Claude Bernard (Lyon I)
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercices - physisque sur le microscope optique , Exercices de Physique. Université Claude Bernard (Lyon I)

PDF (203.6 KB)
3 pages
151Numéro de visites
Description
Exercices de physisque sur le microscope optique Les principaux thèmes abordés sont les suivants: questions à propos du texte, modélisation du microscope.
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
EXERCICE 1: LE MICROSCOPE OPTIQUE

2003/09 National EXERCICE 1: LE MICROSCOPE OPTIQUE (4pts) SANS CALCULATRICE

Le texte ci-dessous, extrait d'un ouvrage de vulgarisation scientifique, donne une description sommaire du

microscope.

"La partie optique du microscope se compose d'un oculaire et d'un objectif. L'oculaire est une lentille près de laquelle on applique l'œil; l'objectif se trouve très près de l'objet. On place l'objet à une distance légèrement supérieure à la distance focale de l'objectif. Dans l'espace compris entre l'oculaire et l'objectif se forme une image renversée et grossie de l'objet. Il faut que cette image se situe entre l'oculaire et son foyer, car l'oculaire joue le rôle de loupe à travers laquelle on examine l'objet. On démontre que le grossissement du microscope est égal au produit des grossissements de l'oculaire et de l'objectif, pris séparément (…) Le microscope ne permet pas de discerner les détails d'un objet inférieurs au micromètre. Les détails de l'ordre du millimètre sont discernables à l'œil nu.

D'après: La physique à la portée de tous, de Alexandre Kitaïgorodski (professeur et docteur ès sciences et

mathématiques).

1. QUESTIONS À PROPOS DU TEXTE

1.1. Est-il possible d'observer à l'œil nu des cellules d'épiderme d'oignon dont les dimensions

sont de quelques dizaines de micromètres? La réponse sera justifiée.

1.2. Faire un schéma, sans souci d'échelle, du microscope décrit dans le texte. Aucune

construction de rayons lumineux n'est demandée. Sur ce schéma, figureront en particulier:

l'objectif (L1), l'oculaire (L2), les centres optiques O1 et O2 respectivement des lentilles (L1)

et (L2), les foyers objet et image de chacune d'elles, un objet (AB), A étant sur l'axe optique,

l'image intermédiaire (A1B1) de cet objet et l'œil.

1.3.Dans le texte, l'auteur mentionne le terme "image intermédiaire".

Pour quelle lentille joue-t-elle le rôle d'objet? Pour quelle lentille joue-t-elle le rôle d'image?

2. MODÉLISATION DU MICROSCOPE

On modélise un microscope à l'aide de deux lentilles minces convergentes:

- l'objectif (L1) de centre optique O1 , de foyer objet F1 et de foyer image F'1 , de distance

focale f'1 = 2,0 cm;

- l'oculaire (L2) de centre optique O2 , de foyer objet F2 et de foyer image F'2 , de distance

focale f'2 = 4,0 cm.

Les deux lentilles ont même axe optique et O1O2 = 14,0 cm.

Un objet plan (AB) perpendiculaire à l'axe optique est placé en avant de la lentille (L1).

Le point A de l'objet appartient à l'axe optique. La lentille (L1) donne de l'objet (AB) une

image (A1B1)

La lentille (L2) permet d'obtenir l'image définitive (A2B2).

Pour ne pas fatiguer l'œil, l'image définitive doit se former à l'infini. Les lentilles (L1) et (L2) étant

fixes l'une par rapport à l'autre, il est donc nécessaire de trouver la position de l'objet permettant

de faire une observation dans ces conditions.

2.1. Rôle de l'oculaire

2.1.1. Justifier à partir d'une relation de conjugaison, le fait que l'image intermédiaire se forme

nécessairement au niveau du foyer objet de l'oculaire. On appellera (A2B2) l'image

définitive.

2.1.2.Sur la figure 1 À RENDRE AVEC LA COPIE, sont représentés l'oculaire ainsi que l'image

intermédiaire (A1B1). La figure est réalisée à l'échelle 1/1 sauf pour (A1B1) qui est

représentée sans souci d'échelle.

- Placer les foyers F2 et F'2 ;

- construire la marche du faisceau lumineux délimité par les deux rayons lumineux

représentés sur la figure 1.

- en déduire où se trouve l'image définitive (A2B2).

2.2. Rôle de l'objectif

Sur la figure 2 À RENDRE AVEC LA COPIE, sont représentés l'objectif avec ses foyers objet et

image, ainsi que l'image intermédiaire (A1B1) qui est représentée sans souci d'échelle.

2.2.1. Construire l'objet (AB).

2.2.2. Définir la grandissement ob de l'objectif. Montrer, en utilisant la construction graphique, qu'il

est de l'ordre de : – 4.

2.3. Grossissement du microscope

Le grossissement G du microscope peut être calculé à partir du grandissement obde l'objectif et du

grossissement Goc de l'oculaire par la relation: G = |ob|.Goc

2.3.1. Dans le texte donné en début d'exercice, il est fait référence au grossissement du microscope.

En tenant compte de la définition donnée ci-dessus, indiquer quel abus de langage fréquent figure

dans le texte.

2.3.2.On se propose d'utiliser le microscope modélisé pour observer des cellules d'épiderme

d'oignon de dimension 80 m. Le grossissement du microscope modélisé vaut G = 25.

Ce grossissement est donné par la relation G = '

où:

  désigne le diamètre apparent de l'objet observé à l'œil nu, à 25 cm de cet objet;

 ' désigne le diamètre apparent de l'image définitive (A2B2) formée à l'infini.

Dans le cas d'une cellule d'épiderme d'oignon, = 3,2 10–4 rad.

Calculer la valeur du diamètre apparent ' pour une cellule d'épiderme d'oignon observée à travers

le microscope modélisé.

2.3.3.On considère que deux points d'un objet sont aisément discernables à l'œil nu, s'ils sont

observés sous un diamètre apparent supérieur ou égal à 4 10–3 rad. Le microscope modélisé permet-il d'observer une cellule d'épiderme d'oignon? Justifier.

(L1)

O1 F1 F'1

2. Rôle de l'objectif Figure 2 à rendre avec la copie

sens de propagation de la lumière

Axe

principal

optique

échelle horizontale: 1,0 cm pour 1,0 cm

A1

B1

1. Rôle de l'oculaire Figure 1 à rendre avec la copie

sens de propagation de la lumière

Axe

principal

optique

échelle horizontale: 1,0 cm pour 1,0 cm (L2)

A1

B1

O2

commentaires (0)
Aucun commentaire n'a été pas fait
Écrire ton premier commentaire
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Docsity n'est pas optimisée pour le navigateur que vous utilisez. Passez à Google Chrome, Firefox, Internet Explorer ou Safari 9+! Téléchargez Google Chrome