Le microscope
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• décrire et modéliser un microscope ;
• construire l'image d'un petit objet ;
• calculer le grossissement du microscope.
Situation
Une cellule, une spore ou une bactérie mesurent quelques micromètres : à l'œil nu, on ne les voit pas. Comment le microscope permet-il de les observer ?
1. Description et modèle
Un microscope comprend deux systèmes convergents, maintenus à distance fixe dans un tube :
- l'objectif, près de l'objet, de très courte distance focale (quelques millimètres) ;
- l'oculaire, devant l'œil, de courte distance focale (quelques centimètres).
L'objet est posé sur la platine, éclairé par un miroir ou une lampe à travers un diaphragme ; une vis de mise au point rapide et une vis micrométrique déplacent le tube.
On modélise l'objectif (L1) et l'oculaire (L2) par deux lentilles minces convergentes. La distance entre le foyer image F'1 de l'objectif et le foyer objet F2 de l'oculaire est l'intervalle optique Δ = F'1F2, de l'ordre de 16 à 18 cm.
2. La formation de l'image
Deux étapes
- L'objectif donne de l'objet AB, placé juste avant son foyer objet, une image intermédiaire A1B1 réelle, renversée et agrandie.
- A1B1 sert d'objet pour l'oculaire, qui joue le rôle de loupe : il en donne une image définitive A2B2 virtuelle, renversée par rapport à AB et très agrandie.
Pour une observation sans fatigue (œil au repos), A2B2 doit être à l'infini : A1B1 est alors dans le plan focal objet de l'oculaire, et les rayons sortent parallèles.
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