Exercices - physisque sur le microscope réel , Exercices de Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercices - physisque sur le microscope réel , Exercices de Physique

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Exercices de physisque sur le microscope réel. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Construction de l'image définitive A'B', Observation d'un grain de pollen, Le cercle oculaire.
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Le Microscope réel 4 points

Afrique 2004 Exercice n°3 (4 points)

LEMICROSCOPERÉEL…..

Un microscope est un instrument d'optique destiné à l'observation d'objets dont les dimensions sont de

l'ordre du micromètre, Il est constitué de deux systèmes convergents associés selon leur axe principal:

l'objectif et l'oculaire.

La fiche destinée aux élèves, fournie avec un microscope utilisé en travaux pratiques, est donnée ci-dessous.

Objectif L1

Distance focale f '1 = 16,0 mm

Diamètre D1 = 8,0 mm

Grandissement 1γ = 10

Oculaire L2 Distance focale f '2 = 50,0 mm

Grossissement G2 = 5,0

Grossissement maximal du microscope G = 50

Intervalle optique  = F'1F2 = 160 mm

Pour faire la mise au point, déplacer l'ensemble constitué par les deux lentilles par rapport à l'objet

étudié, d'abord à l'aide du bouton de commande de la crémaillère (réglage grossier) puis à l'aide de la

vis micrométrique (réglage fin).

1. Construction de l'image définitive A'B'.

Sur la figure l (annexe 2 à rendre avec la copie), on modélise:

- l'objectif par une lentille mince L1 de centre optique O1 et de distance focale f '1, - l'oculaire par une lentille mince L2 de centre optique O2 et de distance focale f '2 - l'objet microscopique observé, placé perpendiculairement à l'axe optique de l'instrument, par un

segment fléché AB.

1.1. Sur la figure 1, construire AlB1, image de l'objet AB donnée par l'objectif. 1.2. Quel rôle joue cette image intermédiaire AlB1 pour l'oculaire ?

1.3. Où se trouve l'image définitive A'B' de l'objet AB donnée par le microscope ? Justifier votre

réponse.

1.4. Les rayons lumineux (1) et (2) tracés sur la figure l sont les limites extrêmes d'un faisceau

issu du point B qui arrive sur l'objectif. La marche de ce faisceau entre les deux lentilles est

hachurée. Représenter la marche de ce faisceau à la sortie de l'oculaire sur la figure 1.

Le hachurer.

2. Observation d'un grain de pollen.

L'objet observé est un grain de pollen microscopique fixé sur une lamelle de verre pour préparation

placée à 17,6 mm du centre optique de l'objectif.

La mise au point étant réalisée, l'œil normal de l'observateur placé au foyer image de l'oculaire voit

l'image définitive A'B' de l'objet AB donnée par l'appareil.

2.1 Position et taille de l'image intermédiaire et de l'image définitive.

2.1.1 Appliquer la relation de conjugaison des lentilles minces pour déterminer la position de l'image intermédiaire AlB1 en calculant O1A1. Justifier (expression littérale et valeur

numérique).

2.1.2 Comparer la position du point A1 à celle du point F2. 2.1.3 Où se forme l'image définitive A'B' ?. Justifier votre réponse (aucun calcul n'est demandé).

2.1.4 Le diamètre AB du grain de pollen est de l'ordre de 50 m ( 1 m = 1.10-6 m). Déterminer par le calcul la taille de l'image intermédiaire AlB1.

2.2 Par convention, la distance minimale de vision distincte pour l'œil normal vaut dm = 25 cm.

2.2.1 Donner la définition du diamètre apparent d'un objet.

2.2.2 Calculer le diamètre apparent  de ce grain de pollen lorsque l'objet est placé à la

distance dm. Exprimer  en radian.

2.2.3 Un oeil normal n'est capable de distinguer deux points que s'ils sont vus sous un diamètre apparent au moins égal à 3,0.10–4 rad. Ce grain de pollen est-il visible à l'œil nu ?

Justifier.

2.3 Grossissement du microscope.

2.3.1 On définit ' par l'angle délimité par l'axe optique et le rayon issu de B1 passant par F'2.

Exprimer l'angle ' sous lequel est vue l'image A'B' à travers le microscope en fonction de

f '2 et de AlB1. Calculer ' (en radian).

2.3.2 Le grossissement G du microscope est définit par : G = ' /  (' et en radian). Calculer G dans les conditions d'observation décrites ci-dessus.

3. Le cercle oculaire.

3.1 Écrire la définition du cercle oculaire d'un instrument d'optique.

3.2 À partir de cette définition, construire le cercle oculaire sur la figure 2 (annexe 3 à rendre avec la copie).

3.3 Quel est l'intérêt pratique du cercle oculaire ?

Annexe n°2 à rendre avec la copie

O1

F '1

B

A

O2

F2 F'2

Figure 1

Échelles

1 cm pour 20 mm dans la direction parallèle à l'axe optique

1 cm pour 100 m dans la direction perpendiculaire à l'axe

optique

20 mm 100 m

(2)

(1)

Annexe n°3 à rendre avec la copie

Figure 2

+

20 mm 2 mm

O1

F '1

B

A

O2

F2 F'2

Échelles

1 cm pour 20 mm dans la direction parallèle à l'axe optique

1 cm pour 2 mm dans la direction perpendiculaire à l'axe

optique

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