Construction graphique de l'image intermédiaire et de l'image définitive d'un objet plan perpendiculaire à l'axe optique, données par un microscope - Application des relations de conjugaison - Maxicours

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Construction graphique de l'image intermédiaire et de l'image définitive d'un objet plan perpendiculaire à l'axe optique, données par un microscope - Application des relations de conjugaison

Objectifs : Le microscope est constitué d’un condenseur qui éclaire l’objet à observer, mais qui ne sera pas modélisé, et essentiellement de deux lentilles convergentes.
Il s’agit de l’objectif et de l’oculaire qui, fixés l’un par rapport à l’autre, donneront à la sortie du microscope un image à l’infini agrandie et observable à l’œil du petit objet de départ.

On peut vérifier ces conclusions grâce aux relations de conjugaison.
1. Construction graphique

Le petit objet AB à observer est placé proche du plan focal objet de l'objectif L1, c'est-à-dire proche du foyer objet F1.

On applique ensuite à chaque étape les 3 règles de construction de l’image d’un objet à travers une lentille convergente.

• Etape 1 : l'objectif L1 donne une image A1B1 intermédiaire, réelle et renversée de AB, obtenue dans le plan focal objet de L2 car grâce à la vis micrométrique, la mise au point est faite de manière à ce que les rayons sortent de l’oculaire parallèles pour ne pas fatiguer l’œil.

Etape 2 : A1B1 est alors objet pour l'oculaire L2. Il est situé dans son plan focal objet donc L2 agit comme une loupe et donne une image A'B' qui sera virtuelle, renversée et plus grande que l'objet.

Etape 3 : Cette image à l'infini devient objet pour l'œil.
Pour que l'œil de l'observateur n'ait pas à accommoder, à la sortie de l'oculaire, donc les rayons devront être parallèles entre eux, c'est à dire comme si l'œil de l'observateur observait au travers d'une loupe, à travers l'oculaire L2.
Puisque l’image intermédiaire A1B1 est dans le plan focal objet de L2, l’œil observe des rayons parallèles donc une image A’B’, en arrière de l’oculaire, agrandie et renversée de l’objet AB de départ.

                  


2. Application des relations de conjugaison
a. Position et grandissement de l’image intermédiaire A1B1 obtenue à partir de l’objet AB à travers l’objectif L1
b. Position de l’image définitive A’B’ obtenue à partir de l’image intermédiaire A1B1 à travers l’oculaire L2
L’essentiel

La construction graphique se base sur les 3 règles de tracé des rayons lumineux pour une lentille convergente, adaptées à l’objectif L1 puis à l’oculaire L2.

Le microscope modélisé comprend deux systèmes optiques :

• l'objectif L1, proche de l'objet et de courte distance focale, en donne une image intermédiaire A1B1 renversée et agrandie dans le plan focal objet de L2 ;
• l'oculaire L2, de courte distance focale, joue le rôle de loupe et donne une image à l'infini A’B’ de l'image intermédiaire précédente.

L'œil observe cette image à l’infini, sans accommodation, c'est-à-dire une image renversée et grande par rapport à l’objet.

Les relations de conjugaison de Descartes et de grandissement permettent de vérifier la construction graphique.

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