LOUPES ET OCULAIRES

112. Loupes simple et composée. La loupe simple consiste en une lentille convergente, destinée à fournir une image virtuelle et agrandie d'un objet qui doit être placé entre le foyer principal et la lentille.

Instrumenta d'optiqae

Une simple lentille biconvexe suffit pour de faibles grossissements, pour des grossissements plus considérables, il faut alors employer des combinaisons aplanétiques et achromatiques. Divers dispositifs ont été proposés dans ce but, la fig. 151 montre celui qui a été réalisé

Fig 151 Loupe apUnétiqne et achromatiqne de la n

1 C. Zbibs à Jéna.

par la maison Zeiss La loupe se compose d'une lentille biconvexe en crown, intercalée entre deux ménisques en flint.

Dans les loupes composées appelles doublets, le dispositif optique est formé de deux lentilles convergentes plan-convexes , dont les convexités sont en regard (fig. 152).

Fig. 163.

113. Grossissement de la loupe. Le grossissement donné par une loupe dépend non seulement de sa distance locale, mais encore de la position et des propriétés de l'œil de l'observateur. On sait en elTet que la vision n'est possible pour un œil normal que si l'objet se trouve placé à une distance qui n'est pas inférieure à 250 millimètres environ; c'est la distance minimum de vision distincte pour un œil normal. Pour voir un objet avec une loupe, il faut donc que l'image virtuelle de celui-ci soit à la distance minimum de vision distincte.

L'équation des foyers conjugués donnera pour la position de l'image A'B' (fig. 153) (1) J-^ = A.

ô représente la distance minimum de vision distincte, et a celle de la loupe L à l'œil (au point nodal antérieur 0 de cet organe).

Oculaire positif de Ramsden

On donne le nom de grossissement, au rapport entre la dimension de Timi^ A!B' et celle de l'objet AB vus tous deux à la distance minimum de vision distincte:

quantité qjai peut s'écrire en tenant compte de (1)

et comme a est généralement très petit vis-à-vis de d, on aura enfin:

La puissance P éCune loupe est une quantité qu'il ne faut pas confondre avec le grossissement, et qui sert à exprimer la valeur d'une loupe. C'est l'angle sous lequel on voit à travers la loupé un objet égal à l'unité. On aura donc, vu la petitesse des angles qui permet de les assimiler à leurs tangentes:

P= - - ou

et pour la même raison que précédemment, on pourra écrire cette relation sous la forme:

f ^ ô En comparant maintenant cette formule avec celle du grossissement 6 = l -\--^ nous obtiendrons enfin

114. Oculaire positif de Ramsden. Les oculaires sont des combinaisons de lentilles que l'on emploie dans divers instruments d'optique tels que lunettes, microscopes etc. Ils sont destinés à donner une image virtuelle, visible pour l'œil, d'une autre image réelle d'un objet fournie par un objectif. Il existe plusieurs types d'oculaires que nous examinerons successivement.

Celui de Ramsden est constitué par Fig. 154.

deux lentilles L et L\ La première dite frontale et de foyer /*, est placée de telle sorte que l'image

Instraments d'optique

réelle AB à examiner, se trouve entre cette lentille et son foyer.

Tout se passe alors pour l'observateur comme s'il recevait la lumière

émanant de Timage virtuelle ab fournie par la première lentille et agrandie une deuxième fois en A'B' par la seconde (fig. 154), qui est située de façon à ce que ab tombe entre elle et son foyer. Le système équivaut à une lentille unique (fig. 155), dont le foyer et les positions des

plans principaux n et tt' sont donnés par les formules (a. 105, p. 102). Le grossissement sera donné par la relation

A'B' An'

AB

An

Mais d'après l'équation des foyers conjugués nous aurons, si qn est le foyer du système:

Ain .

d'où:

ip r/)

en désignant par d la distance qui sépare la deuxième lentille L' du plan principal n\ En remplaçant d et (p par leurs valeurs tirées des équations données (a. 105 p. 102) nous aurons enfin:

ff

Dans la pratique on prend pour les oculaires de Ramsden f= f\

la distance x qui sépare les deux lentilles est alors x == ô- /*. On aura

donc pour le grossissement:

et la nouvelle distance focale serait d'après la formule:

En plaçant les deux lentilles de façon à ce que les convexités soient en regard, on réduit au minimum les aberrations sphérique et chromatique. Cet oculaire permet de plus de viser simultanément

Oculaire négatif d'Huygens

Fig. 156.

rimage réelle AB fournie par un objectif, et un réticule, micromètre, ou diaphragme, qui se trouveraient placés dans le môme plan, et seraient vus nettement dans ces conditions. Cette propriété précieuse est employée souvent dans les instruments d'optique. La figure 156 montre la coupe d'un oculaire de cette nature.

115. Oenlaire négatif d'Huygens. Il se compose également (fig. 157) de deux lentilles L et L', disposées de manière que l'image AB réelle que doit observer l'oculaire, vienne se former entre celles-ci. La lentille L modifie la marche des rayons pénétrant dans l'oculaire, ce qui détermine la formation de rimage en A'B\ car AB^ étant donné sa position, se comporte vis-à-vis de L comme une image virtuelle; celle-ci en fournira une autre A'B\ qui sera vue agrandie à travers la lentille oculaire L\ Le raisonnement fait à propos de l'oculaire de Ramsden s'applique entièrement ici, et on aurait de même:

ff

f et f étant les foyers des lentilles Fig 157.

L et L\ X la distance qui les sépare,

et d la distance minimum de la vision nette. Dans la pratique on prend

f = .1/ et X = 1/.

L'étude de l'aberration montre en outre qu'il faut employer des

lentilles plan-convexes, dont la convexité est tournée contre la lumière.

Le grossissement sera donc:

La lentille L est appelée lentille de champ, elle a pour effet d'agrandir le champ visuel de l'instrument, en ramenant l'image dans le champ d'observation. A puissance égale, un oculaire négatif a un champ supérieur à celui d'un oculaire positif.

Si, en même temps que l'image, l'oculaire doit permettre la vision d'un réticule, micromètre, ou diaphragme, ceux-ci devront se trouver dans le plan Fig. 158.

A' B' où se forme l'image après que les rayons ont traversé la lentille de champ. Les oculaires négatifs sont

Daparc à Pearce I. g

Instminents d'opUqae

employés dans les lunettes et particalièrement dans les microscopes. La figm*e 158 montre la coupe de cet appareil.

116. Oenlaires à trois Terres. Cet oculaire employé dans certaines lunettes (spectroscopes), est une combinaison des deux précédents. / *^}^\ ^ La première lentille fonctionne comme lentille

de champ, et ramène Timage réelle fournie par un objectif dans le champ d'observation d'un oculaire positif.

§ 3. LUNETTES ET COLLIMATEUR.

117. Collimatenr. Cet appareil est destiné à fournir dans certains instruments un faisceau de rayons parallèles. Il se compose essentiellement d'une lentille convergente achromatique L, au foyer de laquelle se place une fente étroite /*, dont on peut faire varier la largeur à Taide de la vis V (Gg. 159). La lentille est fixée à l'extrémité du tube t dans lequel peut glisser le tube /' qui porte la fente, cette disposition permet de faire varier la distance de la fente à la lentille, et de la placer exactement au foyer principal de celle-ci. Dans des appareils un peu plus perfectionnés, ce déplacement est réalisé à Taide d'une crémaillère.

118. Lunette. La théorie de cet instrument qui est très employé dans les appareils d'optique, nécessite quelques développements. Il se compose en principe de deux parties optiques distinctes, à savoir: l'objectif L, et l'oculaire L' (fig. 160). Chacune de ces parties est en réalité composée de plusieurs lentilles, que l'on peut, en vertu de ce qui a été dit, résumer à une lentille simple, de foyer équivalent.

La lunette sert généralement à observer des

1 - jl . objets très éloignés, dont l'objectif donne une image

"^^^ " ^ ^ A' B' qui vient se former dans le voisinage de Fig. 169. son foyer principal. Cette image se trouve placée

entre la lentille oculaire et son foyer principal; celle-ci en donne une image virtuelle A"B'\ agrandie et renversée (fig. 160). Cette image est visible pour Tœil placé derrière l'oculaire,

Lunette

et se forme pour lui à la distance d minimum de vision nette. La marche des rayons dans la lunette est représentée par la figure 160.

Fig. 160.

Le grossissement est toujours le rapport de la dimension apparente de rimage à celle de Pobjet AB, ou ce qui revient au même, le rapport entre les angles a,- et a^ sous lesquels ces deux images

sont vues:

Comme dans la lunette ces angles ne sont pas grands, on peut les confondre avec leurs tangentes et écrire:

" T>ff