Le microscope

qu'est ce que c'est ?

Le microscope optique est un outil d'observation qui utilise la propriété des lentilles convergentes pour grossir l'image d'un objet de l'ordre du millimètre au micromètre

Comment ça marche ?

1.On cherche à observer un objet sans effort d'accommodation.Pour cela, on effectue le mis au point.
2.Le mis au point exploite 2 systèmes optiques :

L'objectif

L'oculaire

1- un objet A₀B₀ et placé sur la platine.
2- Ensuite l'objectif forme une image A₁B₁ intermédiaire, agrandie et renversée.
3- Enfin l'oculaire forme une image A₂B₂ définitive à l'infini.

  • petite distance focale f'
  • fournit une image A₁B₁ agrandie, renversée et réelle de l'objet A₀B₀
  • équivalent à une lentille convergente
  • forme une image A₂B₂ virtuelle, agrandie et droite par rapport à l'objet A₀B₀ et renversée par rapport à A₁B₁

Propriétés

La distance entre l'objectif et l'oculaire : Intervalle optique Δ = F'₁F₂

Invariable

Le grandissement de l'objectif γ (ø) :
|γ| = A₁B₁ / A₀B₀

Le grossissement d'un microscope
(pour de petits angles)


  • défini par G = α' / α avec :
    -> α' l'angle sous lequel on perçoit l'image A₂B₂ de l'objet A₀B₀ (rad)
    -> α l'angle sous lequel on voit l'objet à l'oeil nu à une distance minimum de vision distincte dm=0,25m (rad)
  • Par trigonométrie :
    -> tan α' = A₁B₁ / O₂F₂ = A₁B₁ / f'₂ ≃ α'
    -> tan α = A₀B₀ / dm = A₀B₀ / 0,25 ≃ α
  • Par conséquent :
    G = α' / α
    = A₁B₁ / f'₂ / A₀B₀ / dm
    = A₁B₁ / f'₂ × dm / A₀B₀
    = A₁B₁ / A₀B₀ × dm / f'₂
    G = γobj × Goc

Le pouvoir de résolution

  • C'est le plus petit angle entre deux points que le microscope peut mesurer entre.
  • Plus il est faible, plus les détails sont importants et meilleure est la qualité de l'image.

Pour l'oeil humain, sa valeur est de 3 × 10⁻⁴ rad

Le phénomène de diffraction

  • Plus le diamètre de l'objectif est élevé, plus la diffraction est faible et plus le pouvoir de résolution est faible.
  • pour qu'il y ait résolution, les taches centrales de diffraction provenant des faisceaux de deux objets doivent être séparées par une distance minimal d'un demi de leur diamètre
  • α = 1,22 × λ / D avec :
    α Le pouvoir de résolution (rad)
    λ Longueur d'onde utilisée
    D Diamètre de l'objectif du microscope

Le microscope atomique permet lui d'observer des objets à l'échelle atomique à l'aide d'un levier flexible à l'extrémité duquel une pointe très fine qui balaie l'espace à observer et dont les mouvement sont étudiés par réflexion d'un faisceau de lumière.
Avantage : il n'est pas limité par le phénomène de diffraction

Exemple d'application :
Analyse visuelle des cellules de testicules humains