AB

royer F, (0(. iî3) da Kjsième optiqiM formr' par l'ocDlain d'HujghcDi ctl à

arrière de la pr« mière lentïllr L.

puisque c'eti i eetta distance que doit Un placé robjet virlDel pour que

UDa image a l'ioAni-

Qnant ta attoot

fojer F^ i) est pbci

detritr«la>i R-da U praaiin

INSTRUMENTS D'OPTIQUB 419

Cet oculaire présente Tavantage, comme nous le verrons plus loin, de donner un champ considérable aux instruments d'optique composés où il est employé, et de corriger la courbure de rimage fournie par Tobjcctif au lieu de l'exagérer comme le fait l*oculaire de Kepler.

Aussi se sert-on de Toculaire d'Huyghens, de préférence même à Toculaire de Ramsden, dans les microscopes et les lunettes quand celles-ci ne servent pas à viser. On ne peut pas, en effet, viser un réticule réel avec cet oculaire, puisqu'il ne permet de voir que des objets virtuels (*).

14. MICROSCOPE COMPOSÉ. — 1* Principe et description. — Le microscope composéy ou simplement microscope^ est un oculaire positif très puissant; il se compose : 1® — d'un objectif, sembable à celui du microscope solaire, destiné à donner d'un petit objet une image réelle renversée et très grande ; 2* — d'un oculaire destiné

La distance focale f du système est donnée par f z=-^z=. — r; par con-

♦Jf'quent, le premier plan principal P est situé à la distance --- r du premier

foyer F,, c'est-à-dir»* à une distance r derrière la seconde lentille L' ; il passe donc par le foyer H commun aux deux lentilles. Le second plan principal,

4tant situé à une distance •-- r du second foyer F« , tombe au milieu de la

distance qui sépare les deux lentilles. On voit que non seulement le deuxième plan principal est en avant du premier, mais qu'en outre les deux foyers sont placés entre les deux plans principaux.

(1) On place bien parfois un réticule ou une division sur verre entre les deux lentilles de l'oculaire négatif, à Tendroit où doit se former l'image réelle de Tobjet donnée par la première lentille pour Otre vue nettement par un œil normal. Un pareil œil voit alors nettement à travers la seconde lentille, fonctionnant comme loupe, le réticule et l'image réelle. Mais un œil myope, dans ce cas, voit confusément, et si, en déplaçant Toculaire, il peut voir nettement rimage réelle qui se forme alors plus près de la seconde lentille, il ne saurait voir nettement le réticule qui est fixe.

Cet inconvénient ne se présente pas avec les oculaires positifs : Torsqu'on a amené l'image réelle fournie par un objectif à se former dans le plan du réticule, quelle que soit la vue de l'observateur, quand il aura disposé l*oculaire de façon à voir nettement l*image, il verra en même temps nettement le réticule.

i regarder cette image. Ces pièces optiques sont placées aux deux extrémités d'un tube T iftg. lîil sur l'axo duquel elles sont centrées. Ce lube est noirci intèrieuremenl pour éviter la

rêfli'\iLin des rayons *ur les parois. Il est porté par une ^î*siêre 0 qui pormet de l'approcher plus ou moins de l'objet. !..'•; verres plans entre lesquels cet objet est placé reposent

INSTRUMENTS DOPTIQUE 481

sur un porte-objet P, percé d'un trou pour permettre d'éclairer l'objet par-dessous. Comme dans le microscope composé les rayons lumineux sont reçus directement dans Tœil, on n'a pas besoin d'employer une lumière aussi vive que pour le microscope solaire ; la lumière diffusée par le ciel ou par un mur suffit parfaitement. Elle est renvoyée par un miroir concave M, qui fait converger sur l'objet le faisceau lumineux qu'il reçoit. Quand cet objet est opaque, il est éclairé par-dessus, à Taido d'une lentille convergente.

Ainsi que dans le microscope solaire, la mise au point se fait en approchant plus ou moins l'objet de l'objeciif, ou, ce qui revient au même et est plus commode, en approchant plus ou moins tout le microscope de l'objet, grâce à la glissière G qui porte le lube T. Un très petit déplacement relatif de l'objectif par rapport à l'objet amène, comme nous Tavons vu, un (lé|>1acement considérable dans la position de l'image réelle ; or, celle-ci doit être comprise entre deux plans très i^approchés pour être vue nettement a travers Toculaire ; on comprend, par conséquent, qu*une vis de rappel soit indispensable pour parfaire la mise au point. Celte vis V permet de faire varier graduellement la position de la glissière G qui porte le tube T, par rapport au porte-objet F qui est invariablement fixé au pied de l'appareil.

L'objectif, comme celui du microscope solaire, est composé par deux, trois ou môme quaire lentilles assez rapprochées. Ces lentilles sont plan-convexes et tournent leur face plane du côté de l'objet. Il vaut mieux qu'elles soient achromatiques ; pourtant, nous verrons plus loin que l'oculaire permet de corriger en partie le défaut d'achromatisme de l'objectif.

Plus les objectifs sont convergents, plus ils donnent de forts grossissements, plus aussi leur première lentille doit être placée près de l'objet. La nécessité de recouvrir les petits objets transparents placés dans un liquide, par une lamelle de verre, limite le grossissement puisque la distance de l'objectif à l'objet doit être supérieure à l'épaisseur de la lamelle. En introduisant entre l'objectif et cette lamelle une goutte d'eau qui adhère a l'un et a l'autre par capillarité, on ne change pas le grossissement, mais on doit un peu soulever le microscope pour la nouvelle mise au point : les objectifs à immersion peuvent donc être plus con-

^8â LIVRE V. — CHAPITRE VU

vergents. En déplaçant convenablement la première lentille de l'objectif (objectif â correction), on arrire à mieux corriger les aberrations que dans un objectif uoa imnei^ de même convergence.

L'invention des objectifs à immersion et à correclion a permis de reculer très notablement la limite de la puissance du microscope.

Quant à l'oculaire, c'est toujours l'oculaire négatif d'Hnygfa«H qui est employé, car c'est celui qui donne, à puissance Agale, le champ le plus vaste, ainsi que nous l'établirons plus loin. L'oculaire d'Huyghens donnant une image droite de l'image renversée fournie par l'objectif, le microscope donne une image reuvenéa des objets. ,

La llgui-e las représente la construction de l'image dans le cas simpliflé où l'objectir et l'oculaire sont formés chacun d'une seule lentille infiniment mince. La figure 126 représente la construction dans le cas où l'oculaire est celui d'Huyg^ensrt oii l'objectif est formé de deux lentilles; P, et P, représmleat les plans principaux du système objectif Fi et F, ses foyen. P', et P'j représentent les plans principaux de l'ocubire d'Huyghens, et F'^ son second foyer (•).

|1) Dans f.r» figures el dans Ui suivanUi nou« repréMatotiB pu da IraiU pleJna li:e rsions, par une eucceasioD de tralli les prolonguoeaU *■ rayons, el par une alltrnativ« de pointa el de Inils daa rayon* qui Eliflc paient ai l'objoctif ou les piécea optiques d*jk (raTeraJes par 1* I«Œi«« «laicDt plus lar^a, la conaidération de pareils rajons clant wHiTeBl «Sa pour faire la cooelruclion de l'image.

S° Puissance bt grossiesehent. — La puissance ell e grossissement du microscope composé sont définis comme pour tous les autres oculaires (voir g 7).

L'objectif donn<3 d'une dimension lim'aire A de l'objet égale ù l'uniléde longueur une image réelle de longueur g, en désignant par j^le grossissement de l'objeclif. Si p repré^^eiitela puissance de t'oculairc, l'angle soufi lequel on voil rima;:e de A à travers le microscope est gp ; telle eal donc In piiiissance F du microscope :

La puissance du microscope composé est le produit da grossissement de F objectif par la puissance de f oculaire. En désignant par D la dislam-e minima de vision distincte de

l'œil de l'observateur, |r est la puissance mavima de l'œil, et

le grossissement G du microscope, étant le rapport de aa puissance à la puissance maxima de l'œi), est donné par

(2) G = PD = 9pD

Le grossissemnet da microscope est le produit du grossissement de robjectif {g) par le grossissement (pD) de tocuhire.

Nous avons vu, du reste, (§ 5) qu'en appelant / la di^%tance de Timage réelle au point nodal postérieur de l'objectif et f la distance focale de celui-ci, on a :

(3) ff=j:-l

doit

ii)

On voit qu'on a intérêt au point de vue du grossissement : i"" — à rendre l grand, c'est-à-dire à avoir un long tube (*) ; 2* — à avoir un objectif très convergent ; 3** — à avoir un oculaire d'une grande puissnnce.

Les microscopes possèdent généralement plusieurs objectifs de rechange, plus ou moins convergents, et plusieui*s oculaire!^, plus ou moins puissants. C'est en changeant d'oculaires et surtout d'objectifs qu'on fait varier la puissance de rinstrumenl.

3*" DisQL'K ociLAiRK. — Daus uii microscopc composé Toculaire est toujours un système optiijuç convergent (au moins pour le côté par où pénètre la lumière quand Toculairo fait partie du mici^oscope). Or, la lentille qui constitue l'objectif, ou, si celui-ci est formé de plusieurs lentilles, la dernière de ces lentilles (celle (jui est h» plus près de l'oculaire) peut être considérée comme un objet ; cet ob,ct étant placé bien au delà du premier foyer de l'ocidaire, Cv'lui-ci en donne une image réelle située un peu au delà de son second foyer, et qui est de très petite dimension, puisqu'elle est notablement plus petite que l'objet,

it Comme un tube lon>: serait pvnant pour rnn(?er rinstrumenl dans uw boiio, le tube do? microscopes se compose, en général, de deux partie» r«o- (raiii Tuno dans Tauiro. On (lout ainsi* à volonté, augmenter ou diminuer b di-tniict> de Tobj^vlir .1 rooulaire, ce qui e<t parfois commode pour obtaair un Krossi<S4'nuM)l d'une valeur deierminee.

INSTRUMENTS DOPTIQUE 485

c*est-à-(lire que la lentille objective. Cette image est du reste très brillante comme l'objectif lui-môme; on rappelle le disque oculaire.

Tou8 les rayons qui traversent l'objectif peuvent être considérés comme émanant d'un point de la dernière lentille de cet objectif; parmi eux tous ceux ({ui traversent aussi Toculaire traverseront nécessairement le disque oculaire, au point même qui est Timage de celui où ils ont traversé la dernière lentille objective. Tous les rayons (pii ont traversé l'instrument passant par le disque oculaire, pour voir à Iravers le microscope, il faut ilisposer l'œil de façon que ce petit disque tombe dans l'ouverture de la pupille, ce qui est facile, vu que celle-ci a un diamètre supérieur à celui du disque oculaire (') ; alors, les rayons qui ont traversé l'instrument frappent tous la rétine.

4® Champ. — On appelle champ la région dont tous les points peuvent être vus à la fois à travers le microscope. Nous allons démontrer que, ([uelle que soit la mise au point, cette région est contenue à l'inlérieur d'un cône de révolution ayant pour axe, l'axe de l'instrument et pour sommet le premier point nodal de l'objectif; l'angle générateur de ce cône est ce qu'on appelle la valeur du champ.

Considérons les rayons lumineux issus d'un môme point A de l'objet ; après avoir traversé l'objectif ils forment un cône ayant pour base celui-ci et pour sommet l'image réelle A' du point A fournie par l'objectif. Ce cône est d'angle très petit à cause du faible diamètre de l'objectif, vis-à-vis de sa distance à l'image A'. Aussi les rayons issus de A qui ont traversé l'objectif et qui tombent sur l'oculaire sont-ils tous très voisins de l'axe secondaire correspondant au point A. Far conséquent, si cet axe rencontre la première lentille de l'oculaire, un certain nombre de rayons issus de A traversent tout l'instrument (voir g 6) : le

(1) Quand Tceil est placé convenablement poar voir, la cornée transparaota donne du disque oculaire, qui fonctionne par rapport à elle comme objet virtuel, une image réelle ; c'est cette image, un peu plus petite encore que le disque oculaire lui-même, qui doit toml>er dans l'ouverture de la pupille.

point A est dans le champ. Si, au contraire, cet axo secondai» ne rencontre pas la première lentille de l'oculaire, les autns rayons issus de A et qui ont traversé l'objectif ne rencontrent pas, en général, l'ociilnlre : aussi admettrons-nous qu'un pareil point n'est pas vu à travçrs l'instrument, ce qui ne peutitre inexact que pour quelques points formant une zone très Arolt» sur les bords du champ (').

D'après cela, noue obtiendrons le champ de l'iastrainent par li consiruction suivante. Menons le cône A^N^B, (Bg. 127) qui a

pour sommet le second point nodal N, du système objectif et qui s'appuie sur le contour A^, de la première lentille L de l'oculpire; menons un second cône A|N,B, ayant pour sommet le premier point nodal N, du système objectif, parallèle au cône AjNjB, et do sens invei-se {*) : ce second cône contient le champ. En effet, tout point pris à l'intérieur de ce cane AiN,B| est sur un axe secondaire qui rencontre la première lentille de l'oculaire, tout point pris au dehors est dans le cas contraire.

(1) On poutTuil r?|i6ler exaclemcnl. du sujcl du microecope, ce qn* nom exposons plus loin, au aujcl d<? ta lunelle ■stronomique (| t7 <■), sur !• champ dca poials vu.v ea pleine /umijreet surte cAjm/>r'z(rêa«. Mais, dans le «as du microscope, ces deux champs ont des vileura si *oUiiiei, qv'it est inulilu, au point de vue pratique, ds les distinguer du chêmp ao/ea doni nous indiquons ici ta construction.

(il Ces deux denii-cûnes forment les deux nappes d'un même c4a« dM« Je cas oii l'objcclif, étant Taruié par uoe seuJelentitt* iaQuiment mue*, t m* deux points nodaiii N, et N, confondus avec le centre optique.

INSTRUMENTS D'OITIQUE 487

En désignant par L la distance CN, du second point nodal N, à la première lentille de l'oculaire (flg. 128), par R le rayon

CA de colle-ci et par c la valeur du champ AN^C, on a la rolation :

En désignant par p la distance de l'objet au premier point nodal, la surface s de cet objet qui est dans le champ est donnée par:

R« (î) « = »t (p tang c)* = 7t î*» j-^

et, comme p difTère très peu de la dislance Tocale / de l'objectif,

Si l'on ne change que l'objectir, R et L conservent les mêmes valeurs, et l'on voit que la surface s varie sensiblement en raison

inverse du carré de la convergence |

) l'objectif employé

{i bis), exaclemcnl en raison inverse du carré du grossisfiement qu'il fournit (2).

Pour trouver comment varie le champ avec l'ocutaire employé, il faut savoir que les opticiens adoptent un rapport constant entre le rayon d'une lentille oculaire et sa distance focale: le rayon est pris environ égal au sixième <te la distance focale ; il

y aurait, en effet, des aberrations de sphéricité trop grandes si le rayon excédait cette fraction. Désignons par k ce rapport

constant, sensiblement égal à - ; le rayon R d'une lentille de

distance focale F étant égal à kF, la formule (2) devient :

Comme un oculaire d'un même type a une puissance qui varie en raison inverse de la distance focale F de sa première lentille, on voit que, pour un même objectif, et pour des oculaires de môme type, l'étendue de la surface vue varie en raison inverse du carré de la puissance de Toculaire.

Il est très intéressant de comparer, au point de vue du champ, les oculaires de types différents et de même puissance.

Dans ce qui suit, pour plus de simplicité, nous supposerons toujours rœil accommodé pour voir à Tinflni.

1** — Dans le cas de Toculaire de Kepler, c'est-à-dire d'une simple loupe, on a, en appelant P la puissance:

et l'on a en outre :

donc la surface vue <| est donnée par :

2* — Dans le cas de l'oculaire de Ramsden on a :

P=li

INSTRUMENTS D'OPTIQUE 4d9

d*oii| pour la surface vue s^ :

On voit qu'à puissance égale, l'oculaire de Ramsden donne un champ plus vaste que celui de Kepler : le rapport - est un

peu plus grand que — *

8^ — Dans le cas de l'oculaire négatif d*Huyghens, on a :

et

d*où| pour la surface vue $3 :

Ainsi, la surface vue «3 dans le cas de l'oculaire d'Huyghens est plus de quatre fois la surface «1 vue avec un oculaire de Kepler de môme puissance. On comprend, dès lors, pourquoi l'oculaire d'Huygliens est toujours l'oculaire employé pour les microscopes (^).

(1) Cest pour cela que la première lentille d'un oculaire d'HuygheDS a reçu des opliciens le nom de lentille de ch»mp^ car, en renlevant, le microscope oe possède plus qu'un oculaire simple; il est alors un peu plus puissant, il est vrai, mais la surface vue se trouve réduite à moins du quart de ce qu'elle était.