[PDF] TP N° 20 : L’Œ IL ET LA LOUPE



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Grandissement et grossissement

Il s’agit ien d’une loupe : l’image est vi tuelle et ag andie dans les deux as Grossissement : 1 Quelle est la distance la plus petite, dans le as d’un



La loupe et le microscope - PC-STL

2 3 Grandeurs caractéristiques d’une loupe 2 3 1 Le grossissement Le grossissement G est défini par la relation suivante : α α' G = α : angle sous lequel est vu l’objet α’ : angle sous lequel est observé l’image par l’œil Le grossissement est différent du grandissement Grossir 10 fois revient à



Les instruments doptique

La loupe rapproché que la distance focale, l’image est virtuelle et agrandie, et il faut regarder à travers la lentille pour la voir: la lentille convergente agit comme une loupe Le grossissement d’une loupe Pour un objet rapproché, l’angle α dépend de la distance entre l’objet et l’observateur Nous définissons l’angle α



Exercice Optique G4-02 - Fabrice Sincère

Exercice G4-02 : grossissement d’une loupe Par définition le diamètre apparent d’un objet est l’angle α sous lequel il est vu par un observateur 1 Calculer le diamètre apparent d’un petit objet AB de 3 mm de haut observé à l’œil nu, s’il est situé à 25 cm de l’œil 2



La loupe - WebSelf

Chapitre 6 La loupe Y Salhi-Cours d’optique géométrique 51 cas où l’image à l’infini x 3 2 Le grossissement : Définition Le rapport ' est appelé le « grossissement » de la loupe Il est égal au rapport du diamètre apparent de l’image '(voir figure 3) sur celui de l’objet observé à la distance minimale de vision



TP n°12 Œil, loupe et lunette astronomique

Grossissement commercial d’une loupe Une loupe est une lentille CV placée à une distance de l’objet inférieure ou égale à sa distance focale On utilisera une lentille de 10 cm de focale pour réaliser la loupe On reprend le montage précédent, l’objet étant situé au PP de l’°il On modifie l’°il de manière à réaliser



Exercice Optique G4-03 - Fabrice Sincère

Exercice G4-03 : grossissement commercial d’une loupe Par définition, le diamètre apparent d’un objet est l’angle sous lequel on le voit 1 Calculer le diamètre apparent θ (en °) d’un timbre de taille 30 mm observé à l’œil nu, à 250 mm de distance 2



Etude dun instrument doptique: le Microscope

a) Définition du grandissement angulaire ou grossissement Dans le schéma expérimental ci-dessous, on utilise une seule lentille mince comme une loupe, c'est-à-dire avec l'objet positionné sur afin d'obtenir une image à l'infini pour une le foyer objet F



TP N° 20 : L’Œ IL ET LA LOUPE

où f’ est la distance focale de la loupe, et le vérifier expérimentalement c) Relation entre grossissement et puissance pour tout instrument d’optique Montrer que d’une façon générale G = d P (si d est la distance à laquelle l’objet est observé à l’œil nu) et que par conséquent Gc = dm,0 Pi



Loupe de botanistes et Loupe binoculaire

Ce type de loupe se vend chez les opticiens et coûte environ 25 euros C'est cher, mais c'est un objet fait pour durer une vie si on y prend soin Olivier FAURE 5 février 2002 : Pour une loupe, pourquoi ne pas se renseigner chez un fournisseur pour laboratoire ? Pour des prix

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Nathalie Van de Wiele - Physique Sup PCSI - Lycée les Eucalyptus - Nice

TP20 1

TP N° 20 : L'OEIL ET LA LOUPE

I. L'oeil.

1. Description de l'oeil normal.

Figure a : vue en coupe de l'oeil Figure b : oeil réduit

L'accommodation.

Pour qu'un objet soit perçu par l'oeil, il faut que son image soit reçue sur la rétine.

· Cette condition est réalisée pour la vision à l'infini (figure b ci-dessus) : le cristallin est alors au repos. Calculer la vergence du

cristallin au repos en fonction de la profondeur a du globe oculaire.

· Pour observer un objet rapproché, l'oeil accommode : les muscles du cristallin augmentent sa vergence. Exprimer la vergence du

cristallin observant un objet à la distance d de son centre optique en fonction de a et d .

On appelle punctum remotum PR le point le plus éloigné pouvant donner une image nette sur la rétine, l'oeil étant au repos. Pour l'oeil

normal (ou emmétrope) le PR est à l'infini (figure b ci-dessus) : la distance maximale de vision distincte Dm tend vers l'infini pour

l'oeil normal.

On appelle punctum proximum PP le point le plus proche pouvant donner une image nette sur la rétine, l'oeil accommodant au

maximum. Pour l'oeil normal le PP est à 25 cm de l'oeil : la distance minimale de vision distincte dm est de 25 cm pour l'oeil normal.

Calculer la vergence maximale de l'oeil normal.

2. Les défauts de l'oeil.

· Le cristallin de l'oeil myope est trop convergent ou la profondeur de son globe oculaire est trop grande (figure b ci- contre). · Le cristallin de l'oeil hypermétrope est trop peu convergent ou la profondeur de son globe oculaire est trop faible (figure c ci-contre). · La presbytie est une fatigue des muscles du cristallin qui survient avec l'âge : l'oeil complètement presbyte n'accommode plus.

3. Correction des défauts de l'oeil : étude expérimentale.

Nous raisonnons pour la vision à l'infini : l'oeil simulé étant composé d'une lentille de vergence + 8 d (simulant le cristallin) et d'un

écran (simulant la rétine).

Sur le banc d'optique, réaliser un objet à l'infini à l'aide de la lettre F et de la lentille convergente + 2 d (collimateur) ; placer l'oeil simulé

et le régler sur la vision à l'infini. a) Modélisation d'un oeil myope.

Augmenter la profondeur du globe oculaire en plaçant l'écran à 20 cm de la lentille. Montrer que le port d'une lentille de contact de

vergence - 3 d permet de rétablir la vision à l'infini. Vérifier le résultat par le calcul.

b) Modélisation d'un oeil hypermétrope.

Diminuer la profondeur du globe oculaire en plaçant l'écran à 10 cm de la lentille. Montrer que le port d'une lentille de contact de

vergence + 2 d permet de rétablir la vision à l'infini. Vérifier le résultat par le calcul.

Nathalie Van de Wiele - Physique Sup PCSI - Lycée les Eucalyptus - Nice

TP20 2

II. La loupe.

1. Une loupe est une lentille convergente de courte distance focale qui donne d'un objet réel de petites dimensions une image

virtuelle et droite, plus grande que l'objet. C'est l'instrument d'otique le plus simple qui permet d'augmenter le pouvoir séparateur de

l'oeil

2. Performances d'un instrument d'optique.

a) Grossissement. · Le grossissement d'un instrument d'optique est défini par G = ½q q'½ où q' est le diamètre angulaire sous lequel est vue l'image

de l'objet à travers l'instrument et q le diamètre angulaire sous lequel il est vu à l'oeil nu.

· Le grossissement commercial est défini pour une image vue au PR à travers l'instrument et un objet vu au PP à l'oeil nu pour l'oeil

normal ( d m,0 = 25 cm ). b) Puissance. · La puissance d'un instrument d'optique est définie par P = ½q' AB½ où q' est le diamètre angulaire sous lequel est vue l'image de l'objet à travers l'instrument et AB la taille de l'objet. Elle se mesure en dioptries. · Si l'image est à l'infini, on parle de puissance intrinsèque Pi .

3. Etude expérimentale d'une loupe.

a) Conditions d'observation. Une lentille de vergence + 3 d constitue la loupe ; la lettre F constitue l'objet.

Regarder l'objet à travers la loupe : entre quelles limites faut-il placer l'objet AB par rapport à la loupe pour observer une image A'B'

nette. Vérifier que cette image est droite et plus grande que l'objet. Faire la construction correspondante.

b) Observation grâce à l'oeil simulé réglé à l'infini.

Dans la réalité, la distance focale de l'oeil normal au repos est de 16 mm et la distance focale typique d'une loupe est de 30 mm .

On peut envisager, pour une simulation sur le banc d'optique, de multiplier ces distances par un facteur 10 : la distance focale de l'oeil

simulé serait de 16 cm et sa vergence V = 1 / f' = 6,25 d ; la distance focale de la loupe simulée serait de 30 cm et sa vergence de V = 1

/ f' = 3,33 d . Nous nous approcherons au mieux de ces valeurs en choisissant pour la loupe une lentille de vergence V1 = + 3 d (comme

ci-dessus) et pour l'oeil simulé une lentille de vergence V2 = + 8 d (comme au I).

Placer sur le banc la loupe simulée et l'oeil simulé réglé sur la vision à l'infini, en choisissant une distance entre les centres optiques de

la loupe ( O

1 ) et de l'oeil ( O2 ) quelconque. Régler la position de l'objet (lettre F ) par rapport à la loupe pour observer une image nette

sur la rétine.

Représenter cette situation sur un schéma : nommer A'B' l'image de l'objet AB donné par la loupe et A''B'' l'image définitive

formée sur la rétine. Sur ce schéma, définir l'angle q' sous lequel est observé l'objet à travers la loupe, l'exprimer en fonction de A''B''

et de O

2A'' et l'évaluer expérimentalement.

· Grossissement.

Evaluer l'angle q sous lequel l'oeil voit l'objet sans la loupe (l'exprimer en fonction de AB et de AO2 et le mesurer

expérimentalement). En déduire le grossissement G de la loupe dans les conditions ci-dessus.

L'angle q' mesuré ci-dessus grâce à l'oeil simulé étant celui sous lequel un oeil réel verrait l'objet à travers la loupe de vergence V1 ,

calculer le grossissement commercial G c de cette dernière.

· Puissance.

Nous sommes dans les conditions de mesure de la puissance intrinsèque de la loupe P i : l'exprimer en fonction de A''B'' , AB et O

2A'' et la calculer.

Nathalie Van de Wiele - Physique Sup PCSI - Lycée les Eucalyptus - Nice

TP20 3

Reprendre le schéma précédent. Montrer que Pi = 1 f' où f' est la distance focale de la loupe, et le vérifier expérimentalement. c) Relation entre grossissement et puissance pour tout instrument d'optique. Montrer que d'une façon générale G = d P

(si d est la distance à laquelle l'objet est observé à l'oeil nu) et que par conséquent Gc = dm,0 Pi

et le vérifier expérimentalement pour la loupe. d) Cas de l'oeil au foyer objet de la loupe, profondeur de champ du système oeil - loupe.

Vérifier expérimentalement que si O2 est en F'1 alors q' est indépendant de la position de l'objet par rapport à la loupe mais que cette

dernière diminuant, il faut écarter l'écran pour observer une image nette : l'oeil accommode. Faire la construction correspondante.

Dans les limites d'accommodation, pour l'oeil réel, l'image donnée par la loupe doit être entre le PP et le PR : · la latitude de mise au point est l'intervalle des positions de l'objet telle que l'image soit visible par l'oeil ; · la profondeur de champ (profondeur d'accommodation) est la différence entre ces deux distances. Montrer que pour l'oeil normal la profondeur de champ du système oeil - loupe vaut f dm' ,2 0 où f' est la distance focale de la loupe : elle

est d'autant plus petite que la vergence de la loupe est grande. On appliquera pour cela la formule de conjugaison de la loupe avec

origine aux foyers (formule de Newton) pour déterminer les positions A

1 et A2 (voir la figure).

Placer votre oeil au foyer image de la loupe et mesurer la profondeur de champ, que constatez-vous ? Recommencer l'expérience en prenant pour loupe une lentille de vergence + 8 d . Conclure. e) Pouvoir séparateur du système oeil - loupe.

Appelons qm le pouvoir de résolution de l'oeil ( qm = 10-3 rad ). Un objet est résolu pour l'oeil si ½q'½ > qm . Exprimer la taille minimale

de l'objet AB

min que l'oeil peut voir à travers la loupe en fonction de la puissance intrinsèque de celle-ci et de qm .

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