Optique

Microscope composé (angulaire)

Un objectif à courte focale et un oculaire se multiplient pour un fort grossissement angulaire de petits objets proches.

Microscope composé (angulaire) — simulation interactive de Optique. Un objectif à courte focale et un oculaire se multiplient pour un fort grossissement angulaire de petits objets proches. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Microscope composé

Un objectif à courte distance focale et un oculaire se combinent pour donner un grand grossissement angulaire d'objets petits et proches.

L'objectif crée une image réelle agrandie juste à l'intérieur du foyer de l'oculaire  ; l'oculaire agit alors comme une loupe sur cette image. Le grandissement angulaire total est approximativement le produit du grandissement transversal de l'objectif et de la puissance de l'oculaire — généralement des centaines de fois en travail biologique.

• Grossissement du microscope composé M = M_obj × M_eye
• Grossissement angulaire

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un microscope composé utilise un objectif à courte focale proche de l'échantillon, suivi d'un oculaire. L'utilisation de deux objectifs en séquence permet-elle d'obtenir un grossissement beaucoup plus élevé que l'un ou l'autre objectif ne pourrait le faire seul ?

Des pronostics à peser

• Oui, l’enchaînement de deux grossissements modérés les multiplie ensemble, ce qui donne un grossissement global beaucoup plus élevé qu’un seul objectif.
• Non, l'utilisation de deux objectifs n'augmente pas le grossissement au-delà de la limite d'un seul objectif.
• Le grossissement dépend uniquement de l'oculaire et non de l'objectif.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Distance de l'échantillon par rapport à l'objectif (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Distance image de l'objectif (cm)
• Grossissement du système M

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage du microscope composé et appuyez sur Réinitialiser. L'objectif a f = 6 cm  ; l'oculaire a f = 8 cm, séparé par 22 cm.
2. Activez les lectures de distance d'image et de grossissement du système de l'objectif.
3. Réglez la distance entre l’échantillon et l’objectif pour chaque essai et enregistrez la distance de l’image de l’objectif ainsi que le grossissement global du système.

Équation gouvernante

Grossissement du microscope en deux étapes — M = m₁·m₂·…

Le grossissement global d'un microscope composé est le produit du grossissement de l'objectif (imagerie de l'échantillon) et du grossissement de l'oculaire (réimagerie de cette image intermédiaire)  : M = m_objectif × m_oculaire.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez la distance d'image de l'objectif d_i1 à partir de 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), puis la distance d'objet de l'oculaire d_o2 = 22 − d_i1, puis sa distance d'image d_i2 de 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Enfin M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Comparez M au tableau.
• La distance par défaut de l'échantillon de ce préréglage (12 cm) donne M = 4. Expliquez, à l'aide du calcul en chaîne, comment un grossissement objectif modeste combiné à un grossissement oculaire modeste se traduit par un nombre global beaucoup plus grand.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Un spécimen placé juste à l'extérieur de la distance focale de l'objectif (comme dans cette expérience) produit un premier grossissement important. Expliquez pourquoi les objectifs de microscope sont conçus avec des focales très courtes (quelques mm dans les instruments réels) pour maximiser cet effet.
• Les microscopes composés ne peuvent pas grossir indéfiniment  : au-delà d'un certain point, un grossissement supplémentaire ne fait qu'agrandir le flou sans révéler de nouveaux détails, limité par la longueur d'onde de la lumière elle-même (diffraction). Pourquoi le simple ajout d’étages de lentilles supplémentaires ne résoudrait-il pas cette limite fondamentale ?

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bienvenue dans le microscope composé
2. Sélectionnez le objet
3. Appuyez sur Lecture
4. Objectif plus oculaire
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Équation des lentilles minces