Microscopes optiques et loupes binoculaires L1 SDV - S2 PDF

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Notes de cours MTB...

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Méthodes et Techniques en Biologie

14/01/2020

Microscopes optiques et loupes binoculaires Objectifs : - Les dimensions typiques d’une mouche, d’une bactérie, d’une cellule épithéliale, d’un cheveu, d’un virus - Le fonctionnement de l’oeil - Le fonctionnement d’un loupe - Le principe d’un microscope et d’une loupe binoculaire, leurs intérêts respectifs - Le grandissement latéral et grossissement - Les caractéristiques principales d’un objectif - L’importance du réglage de Koehler pour l’illumination et sa mise en oeuvre pratique - La différence entre dessin et schéma d’une observation optique

1) Pourquoi utiliser un microscope ou une loupe binoculaire ? Pour voir des objets de la nature difficilement discernables à l’oeil nu. Exemples d’ordre de grandeur :

Microscope et loupe binoculaire assurent une vision agrandie/grossie des objets par rapport à la vision directe de l’oeil. 2) La vision directe de l’oeil

Le diaphragme = iris permet l’adaptation au niveau de la luminosité. Il s’ouvre pendant l’obscurité et se réduit en pleine lumière. Le cristallin est capable d'accommodation. Il se bombe pour voir plus loin. La rétine permet la détection en couleurs. Foyer principal objet F est le point objet dont l’image se forme à l’infini. Foyer principal image F’ est le point image qui forme une image dont l’objet se trouve à l’infini. Voir cours d’optique S1

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→ Grossissement de l’objet sur la rétine en approchant l’objet.

→ Grossissement de l’objet sur la rétine en approchant l’objet mais il existe une distance limite, le punctum proximum ~ 25 cm.

3) Grossir un objet avec une loupe On forme une image intermédiaire agrandie et non inversée, en plaçant l’objet entre le plan focale objet et la lentille convergente. Les rayons vont alors divergés après la lentille, donc il se forme une image virtuelle, agrandie, non inversée.

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Définition du grossissement (ou grandissement angulaire) : objet → image (image → image)

image petite obtenue x grossissement = objet gros initial Les oculaires sont des loupes de grossissement ~10x ou Goculaire = 10. C’est un grossissement insuffisant.

4) Grossir un objet avec un microscope Pour un microscope “simple” avec un objectif et un oculaire :

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On insère une lentille de tube pour avoir des rayons parallèles pour pouvoir insérer des composés optiques :

Grossissement global du microscope vu par les oculaires : Gmicroscope = oculaire x objectif (x lentille de tube) Grandissement latéral de l’objectif : Gobjectif = himage / hobjet → Eclairage de l’échantillon : la lampe émet de la lumière sur laquelle est accolée la lentille de la lampe puis à un condenseur (LC). La lumière traverse l’objet par transmission. L’objectif de l’éclairage est qu’il soit uniforme dans le plan de l’objet-échantillon, et qu’il soit limité à la zone de l’objet-échantillon à observer. On réalise le réglage de Koehler : - Uniforme dans le plan de l’objet : l’image de la lampe ne doit pas se superposer à celle de l’objet observé. La formation de l’image de la lampe doit être dans le plan focal avant du condenseur. Conjugaison de la lampe avec le diaphragme d’ouverture (DO). Il permet de faire rentrer une certaine quantité de lumière sur l’échantillon (limite l’ouverture d’un faisceau centré). Déplacement axial de la lampe à faire au changement de lampe. - Limité à la zone de l’objet à observer : Conjugaison du diaphragme de champ (DC) avec le plan de l’échantillon et la rétine et réglage de DC (déplacement axial du condenseur À FAIRE). Il permet de limiter la taille et la position de la zone d’observation. - Avec cohérence contrôlée : en modulant l’ouverture de DO pour améliorer la qualité des détails de l’image.

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→ Caractéristiques  de l’objectif :

→ Ouverture numérique de l’objectif : ON = n x sin⍺ avec n indice de réfraction du milieu d’immersion et ⍺ l’angle du cône de lumière collecté par l’objectif. Plus ON est grand, plus la distance de travail est courte et plus l’image est lumineuse.

5) Grossir un objet avec une loupe binoculaire C’est comme 2 microscopes accolés qui permet une vision en relief en voyant une image en profondeur (stéréomicroscope). 6) Résolution optique du microscope Prise en compte du caractère ondulatoire de la lumière (interférences et diffraction). Image de 1 point lumineux formé à travers le dispositif optique d’un microscope : tâche de diffraction d’Airy. Distance limite de séparation entre deux points lumineux est donné par le critère de Rayleigh : d = 0,6λ/NA avec NA = ON Résolution optique ou pouvoir séparateur = capacité à distinguer deux points adjacents. Plus la distance limite de séparation est faible, plus la résolution optique est grande. Quand ON augmente, le pouvoir séparateur augmente, donc la distance limite de séparation diminue. Le microscope résout la séparation entre deux points de 0,2 µm d  e distance. 5

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7) Avantages / Inconvénients

8) Observation en champ clair (brightfield)

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9) Réaliser un dessin Le dessin est une représentation fidèle de l’observation, sans couleur. 10) Réaliser un schéma Le schéma est une représentation symbolique rendant compte des liens existants entre plusieurs éléments.

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