2. DESCRIPTION DE QUELQUES INSTRUMENTS
On étudie dans ce paragraphe des associations optiques formées de doublets permettant
des grandissements ou des grossissements importants. Pour l’observation à courte distance, nous décrivons le fonctionnement du microscope. Pour l’observation à grande
distance, en dehors des téléobjectifs, il existe deux grandes familles d’instruments
optiques, les lunettes et les télescopes, avec plusieurs variantes dans chaque groupe.
Nous en ferons une étude non exhaustive.
2.1. Microscope
Le grossissement d’une loupe ou d’un oculaire de bonne qualité et ne présentant que
peu d’aberrations ne peut dépasser quelques dizaines. L’utilisation d’un microscope permet d’observer des objets nécessitant de plus forts grossissements. Comme avec les
loupes et les oculaires, l’image finale virtuelle peut être rejetée à l’infini. Quand un œil
emmétrope regarde dans un microscope, il n’a pas à accommoder. On peut aussi amener l’image finale à des distances plus courtes pour une observation plus minutieuse.
On réduit le microscope
à deux lentilles minces
de distances focales f
1
et f
2
(figure 10.10).
L’objectif (L 1 ) a généralement une distance
focale très courte, de
l’ordre de quelques millimètres ; l’oculaire (L 2 )
est également à courte
distance
focale,
de
quelques centimètres.
On forme successivement les images de l’objet AB : on a une image intermédiaire, réelle, A
B
à travers L 1 puis une image finale,
virtuelle, A
B
à travers L 2 . Dans son mode de fonctionnement normal, pour que
l’image finale soit à l’infini, A
B
doit être au foyer F 2 . Le déplacement du microscope
par rapport à l’objet permet d’atteindre cette position. L’intervalle optique = F
1 F 2
est fixe et varie selon les modèles de 15 à 20 cm.
Optique
296
Par exemple, si l’on veut que l’oculaire
ait une distance focale de 1 cm, il faut
prendre a = 0,44 cm , ce qui donne
f
1 = f
2 = 1,3 cm . La puissance intrinsèque
correspondante est égale à P i = −100 δ.
Son grossissement intrinsèque commercial
est G = −P i /4 = 25 . Les éléments cardinaux de l’oculaire de Ramsden {3, 2, 3}
sont dessinés sur la figure 10.9.
F 2
F 1
L 2
L 1
F
F '
F' 2
F' 1
H
H'
Figure 10.9 • Éléments cardinaux
de l’oculaire de Ramsden.
S 1
S 2
A
B
A''
B''
F 2
F' 2
F' 1
O
θ'
(1)
(2)
Objectif
Oculaire
A'B' à l'infini
(virtuel)
L 1
L 2
Figure 10.10 • Le microscope.
On étudie dans ce paragraphe des associations optiques formées de doublets permettant
des grandissements ou des grossissements importants. Pour l’observation à courte distance, nous décrivons le fonctionnement du microscope. Pour l’observation à grande
distance, en dehors des téléobjectifs, il existe deux grandes familles d’instruments
optiques, les lunettes et les télescopes, avec plusieurs variantes dans chaque groupe.
Nous en ferons une étude non exhaustive.
2.1. Microscope
Le grossissement d’une loupe ou d’un oculaire de bonne qualité et ne présentant que
peu d’aberrations ne peut dépasser quelques dizaines. L’utilisation d’un microscope permet d’observer des objets nécessitant de plus forts grossissements. Comme avec les
loupes et les oculaires, l’image finale virtuelle peut être rejetée à l’infini. Quand un œil
emmétrope regarde dans un microscope, il n’a pas à accommoder. On peut aussi amener l’image finale à des distances plus courtes pour une observation plus minutieuse.
On réduit le microscope
à deux lentilles minces
de distances focales f
1
et f
2
(figure 10.10).
L’objectif (L 1 ) a généralement une distance
focale très courte, de
l’ordre de quelques millimètres ; l’oculaire (L 2 )
est également à courte
distance
focale,
de
quelques centimètres.
On forme successivement les images de l’objet AB : on a une image intermédiaire, réelle, A
B
à travers L 1 puis une image finale,
virtuelle, A
B
à travers L 2 . Dans son mode de fonctionnement normal, pour que
l’image finale soit à l’infini, A
B
doit être au foyer F 2 . Le déplacement du microscope
par rapport à l’objet permet d’atteindre cette position. L’intervalle optique = F
1 F 2
est fixe et varie selon les modèles de 15 à 20 cm.
Optique
296
Par exemple, si l’on veut que l’oculaire
ait une distance focale de 1 cm, il faut
prendre a = 0,44 cm , ce qui donne
f
1 = f
2 = 1,3 cm . La puissance intrinsèque
correspondante est égale à P i = −100 δ.
Son grossissement intrinsèque commercial
est G = −P i /4 = 25 . Les éléments cardinaux de l’oculaire de Ramsden {3, 2, 3}
sont dessinés sur la figure 10.9.
F 2
F 1
L 2
L 1
F
F '
F' 2
F' 1
H
H'
Figure 10.9 • Éléments cardinaux
de l’oculaire de Ramsden.
S 1
S 2
A
B
A''
B''
F 2
F' 2
F' 1
O
θ'
(1)
(2)
Objectif
Oculaire
A'B' à l'infini
(virtuel)
L 1
L 2
Figure 10.10 • Le microscope.