Définition de loupe
Une loupe est une lentille convexe utilisée pour aider l'œil à voir un objet difficilement observable directement. On l'appelle loupe simple car son pouvoir de grossissement est limité . Dans la leçon suivante, vous découvrirez des loupes plus complexes, comme les microscopes.
fonctionnement
Vu de près, un objet paraît grand, tandis que vu de loin, il semble petit. Les objets proches paraissent grands en raison de la grande taille de leur image formée sur la rétine. Inversement, vu de loin, un même objet paraît petit car la taille de son image sur la rétine est réduite. Ainsi, la taille perçue d'un objet dépend de la taille de son image sur la rétine. La taille de cette image dépend également de l'angle formé entre l'œil et l'objet, comme illustré dans la figure 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 est plus grand (Figure 1.2). On peut en conclure que la taille perçue d'un objet peut être augmentée ou diminuée en modifiant l'angle de champ (θ). Cet angle augmente lorsque l'œil se rapproche de l'objet et diminue lorsqu'il s'en éloigne.
L'analyse ci-dessus peut s'appliquer à d'autres problèmes. Si vous rencontrez un alphabet si petit que vous avez du mal à lire le texte, comment faites-vous ? D'après ce qui précède, vous pourriez rapprocher les lettres de vos yeux afin d'agrandir l'angle formé entre les lettres et vos yeux, ce qui rendrait le texte plus lisible. Il faut savoir que la distance minimale de vision nette pour un œil normal est de 25 cm.
Par conséquent, si la distance entre les lettres et l'œil est inférieure à 25 cm, les lettres apparaissent floues. Des lettres lisibles à 25 cm de distance paraissent floues lorsqu'on les rapproche à une distance inférieure à 25 cm. Comment, dès lors, lire des lettres écrites en très petits caractères ? Il faut bien sûr utiliser un instrument optique capable de les grossir.
Les instruments optiques tels que les miroirs plans, concaves et convexes ne permettent pas de lire l'alphabet car ils ne sont pas transparents. En revanche, les lentilles sont translucides et permettent donc de lire l'alphabet. Dans la leçon sur la formation d'images par une lentille concave, il est expliqué qu'une lentille concave ne peut que réduire l'image d'un objet. Concernant la formation d'images par une lentille convexe, il est expliqué qu'une lentille convexe peut agrandir l'image d'un objet ; elle peut ainsi être utilisée pour fabriquer des loupes.
Sur la figure 1.3, les objets sont observés directement à l'œil nu. Ils apparaissent petits en raison de l'angle formé entre l'œil et les deux extrémités de l'objet. Sur la figure 1.4, l'œil observe les objets à travers une loupe. La loupe permet de former et d'agrandir l'image, de sorte que ce qui est vu par l'œil est une image. L'image de l'objet observé à travers la loupe paraît plus grande car l'angle formé entre l'œil et les deux extrémités de l'image est plus important.
Pour que l'œil de l'observateur puisse voir le image dans le cadre du loupe, le image doit être virtuel (le image est devant le loupeou de la image est du même côté que l'objet, comme sur la figure 1.4). Concernant la formation d'images par le pour les lentilles convexes, il a été expliqué que pour les image être virtuel, le objet La distance (do) doit être inférieure ou égale au point focal longueur (F).
s = faire = la distance de l'objet
s' = di = la distance de l'image
h = ho = la hauteur de l'objet
h' = hi = la hauteur de l'image
F = le point focal
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), les objets et leur image formée par une lentille convexe se trouvent à gauche et l'œil de l'observateur à droite.
Comment utiliser loupe
Lorsque la distance objet (do) est égale à la distance focale (f), l'image est virtuelle et sa distance (di) est infinie. L'infini représente la distance maximale de l'image virtuelle car le punctum rebâti de l'œil normal est infini. En revanche, la distance minimale de l'image virtuelle est de 25 cm car le punctum proximum de l'œil normal se situe à 25 cm.
Lorsque l'œil perçoit une image virtuelle à l'infini (point éloigné), l'accommodation est minimale, c'est-à-dire que les muscles ciliaires sont au repos maximal. Pour cela, la distance entre l'objet et la loupe doit être égale à la distance focale. Si la distance focale de la loupe est de 25 cm, la distance entre l'objet et la loupe est de 25 cm.
À l'inverse, lorsque l'œil perçoit une image virtuelle à une distance de 25 cm (point le plus proche), les muscles ciliaires sont contractés au maximum. Si la distance focale de la loupe est de 25 cm, l'œil perçoit alors une image virtuelle à 25 cm lorsque la distance de l'objet correspond au résultat du calcul ci-dessous.
L'équation de la lentille et du miroir convexe :
1/do = 1/f – 1/di
do = distance objet, f = distance focale, di = distance image = point le plus proche = 25 cm
La loupe est une lentille convexe, sa distance focale est donc positive. L'image virtuelle est formée, sa distance image (di) est donc négative.
1/faire = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 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 entre l'objet et la loupe est de 12.5 cm. La distance entre l'objet et la loupe ne doit pas être inférieure à 12.5 cm, sinon l'œil ne peut plus voir l'image produite par la loupe.
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 cette distance correspond au résultat du calcul ci-dessous.
1/faire = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
do = 50/3 = 16.67 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 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.
