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.

Optique du 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.

• M = M_obj × M_eye
• Système de deux lentilles

Résumé de l'investigation

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 directrice

L'objectif et l'oculaire d'un microscope composé ont des distances focales fixes, mais la position de l'oculaire — la longueur du tube — peut toujours être ajustée. Le fait de changer la longueur du tube change-t-il le grossissement global (du système) du microscope, même si la focale d'aucune des deux lentilles ne change ?

Prédictions à évaluer

• Non, la longueur du tube n'affecte pas le grossissement global, seules les distances focales individuelles des objectifs le font.
• Seule la distance focale de l'oculaire compte, pas la distance à laquelle il se trouve de l'objectif.
• Oui : augmenter la longueur du tube rapproche l'oculaire de son propre point focal (par rapport à l'image réelle formée par l'objectif), ce qui augmente le grossissement propre de l'oculaire et se multiplie en un grossissement global du système plus grand.

Rôles des variables

Ce que vous définissez  :

• Longueur du tube L (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Grossissement du système M

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage du microscope et appuyez sur Réinitialiser. L'objectif (f_o = 8 cm, à une distance d'échantillon fixe) forme une image réelle ; l'oculaire a f_e = 25 cm.
2. Activez la lecture du grossissement du système (le M global de la chaîne d'images des deux lentilles).
3. Réglez la longueur du tube (séparation objectif-oculaire) pour chaque essai et enregistrez le grossissement du système résultant.

Équation gouvernante

Grossissement du système du microscope composé — M = m₁·m₂·…

Le grossissement global d'un microscope composé est le produit des grossissements d'image propres de l'objectif et de l'oculaire, M = m_o × m_e — chacun obtenu à partir de l'équation des lentilles minces en utilisant la chaîne réelle d'images des deux lentilles, et non une formule idéalisée de grossissement angulaire.

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

• Pour un essai, trouvez d'abord la distance image de l'objectif d_i1 à partir de 1/f_o = 1/d_o1 + 1/d_i1 (d_o1 = 9,6 cm, f_o = 8 cm — reste la même quelle que soit la longueur du tube). Trouvez ensuite la distance objet de l'oculaire d_o2 = L − d_i1, et sa distance image d_i2 à partir de 1/f_e = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f_e = 25 cm). Enfin M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Comparez M au tableau.
• Expliquez pourquoi le grossissement propre de l'objectif reste constant sur les trois essais, tandis que le grossissement de l'oculaire — et donc le grossissement global du système — change avec la longueur du tube.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Comparez le grossissement du système de cette expérience au M = N/f de l'expérience à simple loupe. Expliquez pourquoi enchaîner deux images réelles de lentilles peut multiplier le grossissement bien au-delà de ce qu'une seule lentille pourrait produire.
• Les vrais microscopes étaient historiquement standardisés sur des longueurs de tube spécifiques (comme 160 mm) afin que les objectifs et les oculaires de différents fabricants puissent être mélangés et assortis de manière prévisible. Expliquez pourquoi la normalisation de la longueur du tube — pas seulement la focale de chaque lentille — est importante pour les pièces de microscope interchangeables.

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

1. Bienvenue dans le microscope
2. Sélectionnez la lentille objetif
3. Appuyez sur Lecture
4. Grossissement en deux étapes
5. Ouvrez le panneau des Propriétés
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