Chapitre 13: Le microscope 13.1 Introduction Le microscope est une évolution de la loupe, utilisée dès le XIIème siècle. A Delft (Pays-Bas) Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) est le premier à fabriquer un microscope formé par une bille de verre (équivalent à une lentille biconvexe).. Vers 1650, les microscopes incorporent plusieurs lentilles convexes mais la mauvaise qualité des matériaux provoque des aberrations chromatiques et géométriques. Vers 1757, John Dollond, à Londres, corrige les aberrations chromatique avec une lentille convexe et une lentille concave faites à partir de matériaux différents.

13.2 Constitution d’un microscope La constitution d’un microscope est la suivante: oculaire mise au point rapide et lente objectif porte-échantillon condenseur

13.3 Objectif de microscope L’objectif est une lentille convergente de distance focale égale à quelques millimètres. Puissance Rapport entre le diamètre apparent de l’image et la dimension réelle de l’objet. La puissance est exprimée en dioptries. Distance de visée distance entre l’image A’ et la position de l’œil O’. A’ B’ O’ a’

Le diamètre apparent de l’image est: donc la puissance s’écrit: On définit usuellement Pi la puissance intrinsèque de la lentille car elle ne fait pas intervenir l’opérateur à travers la distance de visée:

Le grossissement de la lentille est défini par: Si l’objet est placé à la distance minimale pour la vision nette de l’œil (Punctum Proximum), alors: Le grossissement est donc aussi donné par: On définit alors le grossissement commercial Gc déterminé pour un œil emmétrope placé au foyer image, dm = 25 cm , en utilisant la puissance intrinsèque P = Pi, de telle sorte que: A’ B’ O’ a’

Le diamètre de l’objectif est D = 6.25 mm. Ouverture numérique Produit du sinus de l’angle incident maximal possible pour un rayon et de l’indice optique du milieu incident. A0 u0 Attention: il ne faut pas confondre l’ouverture numérique (ON) et le nombre d’ouverture ou ouverture (NO). Exemple: Soit un objectif travaillant dans l’air d’ouverture f/8 et de focale 50 mm réalisant l’image d’un objet placé à 80 mm. Le diamètre de l’objectif est D = 6.25 mm. Le nombre d’ouverture est NO = 8 et l’ouverture numérique 0.078.

Indications d’un objectif de microscope: Les indications mentionnées sur un objectif de microscope sont de la forme X(grandissement) / (ouverture numérique) Par exemple, un objectif X10 / 0.2 est un objectif de grandissement 10 et d’ouverture numérique 0.2 Résolution Distance limite en-dessous de laquelle deux objets ne sont plus distingués. l longueur d’onde de la lumière (spectre visible 400 < l < 800 nm) Le calcul exact de la résolution d’un instrument fait appel au phénomène de diffraction de la lumière.

13.4 Oculaire L’oculaire d’un microscope est une lentille permettant un grossissement de l’image. Il fonctionne usuellement sur le principe d’une loupe. Le grossissement commercial Gc d’un oculaire est généralement compris entre 5 et 25. C’est l’indication mentionnée sur l’oculaire.

13.5 Image à travers un microscope La construction de l’image d’un objet à travers le microscope est la suivante: A B a A1 B1 F’1 F2 F’2 a’

Le grossissement du microscope est donné par: en introduisant le diamètre apparent d’un objet situé à la distance minimale de mise au point de l’œil, c’est-à-dire le Punctum Proximum (dm = 25 cm). Enfin, la puissance du microscope est donnée par:

13.6 Cercle oculaire On appelle cercle oculaire l’image de l’objectif par l’oculaire. Tout rayon issu de l’objet et passant par l’objectif passera nécessairement à travers le cercle oculaire. L’œil ou le détecteur sera placé de préférence à cette position afin de collecter toute la lumière. A B a A1 B1 F’1 F2 a’ F’2 cercle oculaire

Cours disponible sur internet: http://lasim.univ-lyon1.fr/recherche/onlisno/onlisno.html Rubrique: Enseignement Cours L1 Optique Géomètrique (fichiers .pdf classés par chapitre 1-13)