La loupe simple : le grossissement angulaire
1 · Prédire
Une simple loupe, utilisée avec un œil détendu, place son objet exactement au point focal de la lentille. Un objectif à focale plus courte donne-t-il un grossissement angulaire plus élevé ou plus faible ?
- Une distance focale plus courte donne un grossissement plus faible.
- Le grossissement ne dépend pas de la distance focale de l'objectif.
- Plus élevé : une distance focale plus courte vous permet de vous rapprocher beaucoup plus de l'objet que ne le permettrait le point proche de l'œil sans aide, produisant ainsi une taille angulaire apparente plus grande.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage de la loupe simple et appuyez sur Réinitialiser. L'objet se trouve exactement au point focal de l'objectif (vision avec un œil détendu, image virtuelle à l'infini).
- Activez la lecture du grossissement angulaire.
- Réglez la distance focale de l'objectif pour chaque essai et enregistrez le grossissement angulaire résultant.
3 · Collecter les Données
| Distance focale de l'objectif f (cm) | Grossissement angulaire M |
|---|---|
| 5.00 | |
| 10.00 | |
| 15.00 |
Tracez M (axe y) par rapport à 1/f (axe x) pour vos trois essais. La droite passe-t-elle directement par l’origine ?
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez M = N/f avec la distance standard du punctum proximum N = 25 cm. Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi une distance focale plus courte donne un grossissement plus élevé : elle permet à l'œil détendu de voir l'objet de beaucoup plus près que son propre point proche sans aide ne le permettrait jamais, ce qui permet à l'objet de sous-tendre un angle beaucoup plus grand.
5 · Approfondir
- Les loupes à focale très courte (donnant un M élevé) ont également des distances de travail très courtes (l'objet touche presque l'objectif), ce qui devient peu pratique au-delà d'un certain grossissement. Expliquez pourquoi les loupes de bijoutier et les loupes à main simples dépassent rarement environ 10×–20×.
- Pour un grossissement beaucoup plus élevé que celui qu'une simple lentille peut pratiquement atteindre, les concepteurs optiques se tournent vers des systèmes composés (comme l'expérience du microscope composé). Expliquez pourquoi l'enchaînement de deux étages à grossissement modéré, plutôt que d'utiliser un seul objectif à focale extrêmement courte, est la solution pratique.
La physique derrière cette expérience
Grossissement angulaire de la loupe simple
Une loupe utilisée avec un œil détendu et son objet au point focal atteint un grossissement angulaire M = N/f, où N = 25 cm est la distance standard du punctum proximum. Une distance focale plus courte signifie un grossissement plus élevé.