Définition d'une loupe
Une loupe, ou loupe simple, est une lentille convexe utilisée pour aider l'œil à voir des objets difficiles à distinguer directement, comme les petits caractères. On l'appelle loupe simple car son grossissement est limité. Dans la leçon suivante, vous découvrirez des loupes plus complexes, comme les microscopes , les télescopes terrestres et les télescopes spatiaux.
Comment fonctionne une loupe
Vu de près, un objet paraît grand, tandis que vu de loin, il paraît petit. Les objets proches paraissent grands car l'image qui se forme sur la rétine est grande. Inversement, le même objet vu de loin paraît petit car l'image qui se forme sur la rétine est petite. Ainsi, la taille d'un objet perçu par l'œil dépend de la taille de l'image qui se forme sur la rétine. La taille de cette image dépend elle-même de l'angle formé entre l'œil et l'objet, comme illustré ci-dessous.
Les objets éloignés de l'œil paraissent plus petits car l'angle de champ (θ) est plus petit (figure 1.1). Inversement, les objets proches de l'œil paraissent plus grands car l'angle de champ (θ) est plus grand (figure 1.2). On peut en conclure que la taille perçue d'un objet peut être augmentée ou diminuée en augmentant ou en diminuant l'angle de champ (θ). Cet angle augmente lorsque l'œil se rapproche de l'objet, et diminue lorsqu'il s'en éloigne.
La discussion précédente peut s'appliquer à d'autres situations. Si vous rencontrez une écriture si petite qu'elle est difficile à lire, comment la rendre lisible ? D'après ce qui précède, vous pourriez rapprocher l'écriture de vos yeux afin d'augmenter l'angle entre l'écriture et votre œil, ce qui la rendrait plus grande et plus lisible. Il est important de savoir que le punctum proximum d'un œil normal , c'est-à-dire la distance minimale à laquelle il peut faire la mise au point, est de 25 cm. Par conséquent, si la distance entre l'écriture et l'œil est inférieure à 25 cm, l'écriture apparaîtra floue. Même une écriture lisible à 25 cm paraît floue lorsqu'elle est rapprochée à une distance inférieure à 25 cm. Qu'en est-il des écritures illisibles à moins de 25 cm ? Alors, comment rendre lisible une écriture avec des caractères aussi petits ? Bien sûr, vous aurez besoin d'un instrument optique capable de grossir l'écriture.
instruments optiques tels que miroir plat, miroir concave dan miroir convexe On ne peut pas utiliser un miroir pour lire un texte car il n'est pas transparent. En revanche, la lentille est transparente et permet donc de lire un texte. Dans la leçon… image de lentille concaveIl est expliqué qu'une lentille concave ne peut que réduire l'image d'un objet. En revanche, dans le sujet image de lentille convexe Il est expliqué qu'une lentille convexe peut agrandir l'image d'un objet. Du fait de son pouvoir d'agrandissement, lentille convexe peut être conçu comme une loupe.
Observez les deux images suivantes. Sur la figure 1.3, l'objet est vu directement à l'œil nu ; il apparaît petit car l'angle entre l'œil et ses deux extrémités est faible. Sur la figure 1.4, l'objet est observé à travers une loupe. La loupe forme une image et l'agrandit ; ce que l'œil voit est donc l'image. L'image de l'objet observée à travers la loupe paraît plus grande car l'angle formé entre l'œil et ses deux extrémités est plus important.
Pour que l'œil de l'observateur puisse voir l'image à travers la loupe, celle-ci doit être virtuelle (c'est-à-dire située devant la loupe ou du même côté que l'objet, comme illustré sur la figure 1.4). Concernant les images formées par une lentille convexe, il a été expliqué que pour qu'une image soit virtuelle, la distance objet (s) doit être inférieure ou égale à la distance focale (f).
Légende :
s = distance de l'objet
s' = distance de l'image
h = hauteur de l'objet
h' = hauteur de l'ombre
F = point focal de la loupe
θ = l'angle entre la lentille et les deux extrémités de l'objet. Sur la figure 1.3, la lentille en question est l'oculaire, tandis que sur la figure 1.4, il s'agit d'une lentille convexe utilisée comme loupe.
Sur la figure 1.3 (vue de profil), l'objet se trouve à gauche et l'œil de l'observateur à droite. Sur la figure 1.4 (vue de profil), l'objet et son image formée par la lentille convexe se trouvent à gauche et l'œil de l'observateur à droite.
Comment utiliser une loupe
Lorsque la distance objet (s) est égale à la distance focale (f), l'image est virtuelle et sa distance (s') est infinie. L'infini représente la distance maximale de l'image virtuelle car point lointain La distance de vision normale est infinie. En revanche, la distance minimale de l'image virtuelle est de 25 cm car point proche La longueur normale d'un œil est de 25 cm.
Lorsque l'œil observe une image virtuelle à l'infini (le point le plus éloigné), il est en accommodation minimale, c'est-à-dire que ses muscles ciliaires sont au repos maximal. Pour cela, la distance entre l'objet et la loupe doit être égale à la distance focale de la loupe. Si la distance focale de la loupe est de 25 cm, alors la distance entre l'objet et la loupe est de 25 cm.
En revanche, lorsque l'œil perçoit une image virtuelle à une distance de 25 cm (point le plus proche), il accommode au maximum. muscle ciliaire de l'œil Dans les conditions les plus extrêmes, si la distance focale de la loupe est de 25 cm, l'œil perçoit une image virtuelle à une distance de 25 cm lorsque la distance de l'objet est identique à celle calculée ci-dessous.
Formule pour lentilles courbes et miroirs :
1/s = 1/f – 1/s'
Description : s = distance objet, f = distance focale, s' = distance image = point le plus proche = 25 cm
Une loupe est une lentille convexe, donc sa distance focale est positive. L'image est virtuelle, donc s' est négatif.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Si la distance focale de la loupe est de 25 cm, l'œil perçoit une image virtuelle à 25 cm de distance lorsque la distance de l'objet est de 12,5 cm. La distance entre l'objet et la loupe ne doit pas être inférieure à 12,5 cm, car l'image produite par la loupe ne sera pas visible clairement.
Que se passe-t-il si la distance focale de la loupe est de 50 cm ? Si la distance focale de la loupe est de 50 cm, l’œil perçoit une image virtuelle à une distance de 25 cm lorsque la distance de l’objet est identique à celle indiquée dans le calcul ci-dessous.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
s = 50/3 = 16,67 cm
Si la distance focale de la loupe est de 50 cm, l'œil perçoit une image virtuelle à 25 cm de distance lorsque la distance de l'objet est de 16,7 cm. La distance entre l'objet et la loupe ne doit pas être inférieure à 16,7 cm, car l'image produite par la loupe ne sera pas visible clairement.
Grossissement de l'angle de la loupe
L'image d'un objet observée à travers une loupe est-elle plus grande lorsque l'œil a une accommodation minimale ou maximale ? Quelle lentille est la plus efficace comme loupe : une lentille convexe à grande distance focale ou une lentille convexe à petite distance focale ? Vous trouverez les réponses à ces questions après avoir appris la formule d'une loupe.
