Aurélie 10/06/12
 

 

   Microscopie au service de la biologie, bac S Polynésie 2012.

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Principe et caractéristiques du microscope optique.
On utilise un modèle simplifié pour comprendre le principe du microscope : une lentille convergente L1, de centre optique O1 et de vergence C1 = 50 d, représente l’objectif et une autre lentille convergente L2, de centre optique O2 et de vergence C2, représente l’oculaire.
Calculer la distance focale de la lentille L1.
f '1 = 1/C1 = 1/50 = 0,020 m = 2,0 cm.
Un objet lumineux AB de hauteur 3,0 mm est placé à 2,30 cm du centre optique O1 de l’objectif de telle sorte que.
À l’aide de la formule de conjugaison, montrer que la position de l’image intermédiaire A1B1 est telle que .
Déterminer le grandissement de l’objectif.
Montrer que la taille de l’image intermédiaire vaut .

Positionner cette image intermédiaire A1B1 sur le schéma suivant. Aucun tracé de rayon n’est exigé.
L’image définitive à travers le microscope, notée A’B’, est représentée.
Déterminer graphiquement la position du centre optique O2 de la lentille L2 constituant l’oculaire. Placer cette lentille sur le schéma.
Déterminer graphiquement la position du foyer image F’2. Mesurer graphiquement la distance focale f ’2.


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Notion de grossissement commercial.
On définit le grossissement par la relation : G =a' / aa représente le diamètre apparent de l’objet AB (angle sous lequel l’oeil voit l’objet AB placé à 25 cm sans le microscope) et a’ diamètre apparent de l’image située à l’infini vue au travers du microscope. On donne O1F2= 14,0 cm.
Un oeil normal peut observer un objet sans accommoder si l’image se forme à l’infini.
L’oeil étant placé au foyer image de l’oculaire, où doit se former l’image intermédiaire A1B1 par rapport à l’oculaire ?
A1B1 joue le rôle d'objet pour l'oculaire. L'oeil observant sans accommoder, l'image A'B' est à l'infini. En conséquence
A1B1 se trouve au foyer objet de l'oculaire.
Vérifier que dans ces conditions .


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On observe dans les conditions précédentes une bactérie de 1,0 μm.
On choisit pour cette partie un oculaire de distance focale égale à 1,0 cm.
On considère qu’un objet est aisément discernable à l’oeil nu si son diamètre apparent est supérieur à 3,5 10- 4 rad.
Peut-on discerner la
bactérie de 1,0 μm à l’oeil nu ? Justifier.

q ~ 1,0 10-6 / 0,25 = 4,0 10-6 rad, valeur bien inférieure à
3,5 10- 4 rad : la bactérie n'est donc pas visible à l'oeil nu.
Déterminer la taille de l’image intermédiaire A1B1.

En déduire l’angle a’ sous lequel est vue l’image définitive et justifier l’usage d’un microscope pour observer une bactérie.

q' ~A1B1 / f'2 = 6,6 10-6 / 0,01 = 6,6 10-4 rad, valeur supérieure  à
3,5 10- 4 rad : l'usage du microscope permet de voir la bactérie.
Quel est l’intérêt de placer l’oeil au foyer image de l’oculaire ou proche de celui-ci ?

Tous les rayons qui entrent dans le microscope par l'objectif sortent donc par le cercle oculaire.
On doit placer la pupille de l'œil dans ce cercle afin qu'un maximum de lumière entre dans le récepteur, l'oeil.








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