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Spé physique sur le microcope

Posté par
83Steph
01-12-07 à 15:08

Bonjour!

voilà j'ai un DM à rendre en physique sur le microscope! Et il y a un des deux exos que je n'arrive pas à résoudre...
L'énoncé est : Afin d'étudier la formation des images dans un microscope au cours d'une séance de TP, un élève réalise une maquette sur un banc d'optique à l'aide de deux lentilles convergentes:
-une lentille L1 de 4 cm de diamètre et de 5.0 cm de distance focale pour l'objectif
-une lentille L2 de 4 cm de diamètre et 10 cm de distance focale pour l'oculaire
les centres optiques des deux lentilles sont distants de 40 cm. L'élève dispose également d'une lentille L3 de même diamètre et de 10 cm de distance focale et d'un écran, avec lesquels il simule l'oeil de l'observateur.

1) A quelle distance de la lentille L3 faut il placer l'écran pour simuler un oeil observant à l'infini sans accomoder? Dans toute la suite, on supposera que la lentille L3 et l'écran sont à cette distance l'un de l'autre. J'ai déjà eu du mal à comprendre la question... je n'ai pas bien compris... pour moi la distance focale doit etre la distance à laquelle doit se situer l'écran non ? Il doit etre à 10 cm de la lentille L3... :?

Posté par
Coll Moderateur
re : Spé physique sur le microcope 01-12-07 à 18:18

Bonjour,

L'écran simule la rétine. La lentille L3 simule l'ensemble optique de l'œil.
Un œil "normal" qui n'accommode pas voit nettement "l'infini".

Pour que soit nette sur l'écran l'image des objets à l'infini il faut en effet que l'écran soit dans le plan focal image de la lentille. Donc la distance du centre optique de la lentille L3 à l'écran doit bien être la distance focale de cette lentille L3 c'est-à-dire 0,10 m

Posté par
83Steph
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 00:54

encore un problème de compréhension... la question b me dit : l'élève place la lentille L3 dans le plan focal image de l'oculaire ( c'est à dire à 10 cm de O2 non ?) et déplace l'objet ( papier millimétré éclairé par transparence) jusqu'à obtenir une image nette sur l'écran. L'objet est alors situé à 6.0 cm de L1. En utilisant la formule de conjugaison, vérifier que cette position de l'objet correspond à une visions à l'infini.

Mon idée: il faut dans la relation de conjugaison impliquer le 6 cm soit la distance O1A et la distance O3A. Je fais la 1/O3A - 1/O1A= 1/f et si je trouve le même f que celle pour la lentille L3 alors c'est que ça fionctionne ???

Posté par
Coll Moderateur
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 08:06

D'après la première question, si l'image est nette sur l'écran c'est que la vision est à l'infini. Donc tu as la réponse. On te demande de vérifier par le calcul que c'est bien ce à quoi il faut s'attendre.

L'objet AB est en A tel que \bar{O_1A}\,=\,-\,0,06\;\rm{m}

La distance focale de l'objectif vaut \bar{O_1F_1'}\,=\,+\,0,05\;\rm{m}

Où est située l'image intermédiaire A1B1 ? C'est-à-dire que vaut \bar{O_1A_1} ? C'est ici que tu dois utiliser la formule de conjugaison.

Où se trouve cette image intermédiaire par rapport à l'oculaire, c'est-à-dire que vaut \bar{O_2A_1} ? Où se trouve l'image finale que l'oculaire donne donc de l'image intermédiaire ? Conclusion ?

Posté par
83Steph
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 10:38

Alors j'applique la relation de conjugaison et je trouve un O1A1 = 30 cm et donc je peux en déduire que O2A1= 10 cm et je peux donc conclure que comme l'objet est dans le plan focale de l'oculaire alors la position de l'objet correspond bien à une vision à l'infini! MERCI !!!

por la question c , il nous demande quelle est la dimension du quadrillage observé par l'élève s'il place l'écran dans le plan focal objet de l'oculaire. J'ai calculé le grandissement, c'est à dire : O1A1/O1A= 5.0 cm.
Le papier millimétré sera alors de l'ordre de 5 cm. Comme je n'ai aucun renseignement sur le papier millimitré ça doit etre suffisant de calculer le grandissement non ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 10:54

Je ne sais pas aider si je n'ai pas l'énoncé...
Ceux qui voudront lire ce topic pour s'entraîner auront aussi besoin de l'énoncé.

Posté par
83Steph
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:03

désolé! Alors l'énoncé est:  Afin d'étudier la formation des images dans un microscope au cours d'une séance de TP, un élève réalise une maquette sur un banc d'optique à l'aide de deux lentilles convergentes:
-une lentille L1 de 4 cm de diamètre et de 5.0 cm de distance focale pour l'objectif
-une lentille L2 de 4 cm de diamètre et 10 cm de distance focale pour l'oculaire
les centres optiques des deux lentilles sont distants de 40 cm. L'élève dispose également d'une lentille L3 de même diamètre et de 10 cm de distance focale et d'un écran, avec lesquels il simule l'oeil de l'observateur.

1) A quelle distance de la lentille L3 faut il placer l'écran pour simuler un oeil observant à l'infini sans accomoder? Dans toute la suite, on supposera que la lentille L3 et l'écran sont à cette distance l'un de l'autre.
2)l'élève place la lentille L3 dans le plan focal image de l'oculaire et déplace l'objet ( papier millimétré éclairé par transparence) jusqu'à obtenir une image nette sur l'écran. L'objet est alors situé à 6.0 cm de L1. En utilisant la formule de conjugaison, vérifier que cette position de l'objet correspond à une visions à l'infini.
3)quelle est la dimension du quadrillage observé par l'élève s'il place l'écran dans le plan focal objet de l'oculaire?
4) sous quel angle ' l'oeil voit il l'image définitive?
5) En déduire la dimension du quadrillage sur l'écran simulant la rétine ( écran dérrière L3 à la distance claculée en 1))
Je récapitule mes réponses :
1) 10 cm
2)O1A1=30 cm donc O2A1 = 10 cm donc c'est bien une image à l'infini
3) je pense que pour cette question il faut claculer le grandissement ce qui me donne O1A1/O1A= 5.0 cm donc le papier millimétré passe de 1mm à l'origine à 5.0 cm sur l'écran est ce que cela semble juste ?
4) pour cette question je pense qu'il faut mettre sa sous la forme du calcule d'une tangente non ? Ca me donnerait tan'= A'B'( image définitive)/O2A'

Posté par
Coll Moderateur
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:15

C'est plus facile comme cela !

Le grandissement ne s'exprime pas en cm ; le grandissement n'est pas une longueur
Le grandissement est le rapport de deux longueurs, celle de l'image par celle de l'objet ; donc le grandissement est un nombre sans dimension. Il est d'usage de l'accompagner du mot "fois"

Comme \bar{O_1A_1} = 0,30 m et \bar{O_1A} = - 0,06 m
le grandissement vaut - 5 fois
Le signe moins signifie que l'image est renversée par rapport à l'objet.

Le papier millimétré, comme son nom l'indique, a un trait tous les millimètres. Donc le quadrillage agrandi aura un trait tous les 5 millimètres (et on ne verra pas qu'il est renversé...)

Posté par
83Steph
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:18

merci beaucoup !! et que penses tu de ma dernière réponse ( celle de la tangente?)

Posté par
Coll Moderateur
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:21

En optique géométrique classique on travaille avec de petits angles pour lesquels il est habituel de confondre la valeur de l'angle avec la valeur de sa tangente à la condition que l'angle soit exprimé en radian.

Posté par
83Steph
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:25

donc ça me donnerait : tan'= A'B'/O2A'  et comment à partir de ça je peux en déduire la dimension du quadrillage sur l'écran simulant la rétine ( écran dérrière L3 à la distance claculée en 1))?? je suis un peu perdue là...

Posté par
Coll Moderateur
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:42

Dans le plan focal objet de l'oculaire : une image constituée de carrés de 5 mm de côté
On considère un seul de ces carrés : un côté forme le "pied" de l'image A1 et un autre côté forme la "tête" de l'image B1 ; donc A1B1 = 5 mm

De cette image l'oculaire donne une image à l'infini.
L'angle ' sous lequel cette image est vue à l'infini est tan(') ' A1B1 / O2A1 = 0,005 / 0,10 = 0,05 rad

Les images à l'infini sont projetées par la lentille L3 sur l'écran
La dimension de l'image projetée est
A3B3 = ' * O3A3 = (A1B1 / O2A1) * O3A3 = A1B1
puisque O2A1 = O3A3 = 0,10 m

Tu peux aussi écrire que A3B3 = ' * O3A3 = 0,05 * 0,10 = 0,005 m = 5 mm

Dimension du quadrillage sur l'écran final : 5 mm de côté

Sauf étourderie...

Posté par
83Steph
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:51

Merci beaucoup ! J'ai tout repris étape pat étape et j'arrive identiquement à 5 mm ! Encore merci pour cette aide ! ça m'a bien éclairé!!

Posté par
Coll Moderateur
re : Spé physique sur le microcope 02-12-07 à 11:54

Je t'en prie.
A une prochaine fois !



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