\documentclass[class=book,preview=false,crop=false]{standalone}

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\setcounter{chapter}{10}
\begin{document}
\chapter{Instruments optiques}

\section*{Ressources utilisées}

\begin{itemize}
\item Cours en ligne \href{http://www.edu.upmc.fr/physique/lp103ElectOpt/doc_opt/optique.pdf}{\texttt{http://www.edu.upmc.fr/physique/lp103ElectOpt/doc\_opt/optique.pdf}}
\item \textsc{Houard}, \textit{Optique, une approche expérimentale} pour ce qui est de la culture et des images
\item Ressources SPCL, académie de Montpellier
\item \textsc{Sextant} \textit{Optique expérimentale} et \textsc{Duffait} \textit{Expériences d'optiqu} pour ce qui serait de l'expérimental
\item \textsc{Grécias}, T\& D, PCSI
\end{itemize}

\section*{Pré-requis}
\begin{itemize}
\item Lentille convergente 
\item Miroirs plan, sphérique
\item Tracé de rayons lumineux
\item Relation de conjugaison et formule du grandissement
\item Notion de diffraction
\item Modélisation de l'\oe il
\end{itemize}

\section*{Éléments imposés possibles}
\textit{Very Large Telescope} ; miscroscope et modèle optique ; la lunette de \textsc{Galilée} ; caractéristiques (grandissement, grossissement, profondeur de champ, pouvoir séparateur...)

\section*{Introduction pédagogique}
\begin{description}
\item[Niveau] Terminale STL SPCL
\item[Difficultés] Comprendre comment un instrument optique peut être simplement décrit par des lentilles et une source, sans oublier les limites associées ; lorsque plusieurs lentilles seront impliquées, le tracé des rayons se fera pas à pas, sans parachuter le résultat (et sera refait en TD) [idéalement sur flexcam].

  Aussi, on pourra se référer aussi souvent que nécessaire à des schémas synoptiques pour étudier ces objets et appliquer les lois utiles.
\item[Travaux dirigés]
  Revoir les différents tracés, en partant de simple (loupe) vers plus compliqué...
\item[Travaux pratiques]
  Mise en place du montage du microscope, modélisation de l'\oe il...
\end{description}

La leçon se traite de façon appliquée en Terminale STL (Science et technologies du laboratoire) spécialité SPCL (Sciences Physiques et Chimiques en laboratoire.)
Les pré-requis annoncés permettent de dissocier l'étude en deux cours principaux : un cours sur les concepts et les objets/relations simples (lentilles, conjugaison...) et un cours sur les applications avec une véritable démarche scientifique (modélisation, simplification, limites...).

L'idée sera d'ancrer la compréhension des instruments dans leur réalisation pratique en TP, si possible, en formant éventuellement des groupes puis des évaluations par présentation des montages.
L'étude d'instruments optiques pourra être approfondie au travers d'étude de documents sur des instruments complexes, comme le téléscope \textsc{Hubble} par exemple.

La difficulté ira croissant et on en profitera pour introduire les grandeurs à étudier sur des objets d'abord simples tels qu'une loupe.

\remarque{Attention, ne sont au programme que le miscroscope et le télescope ; pas de mentions d'autres associations comme le lunettes (astronomiques, de \textsc{Galilée}...)}

\section*{Introduction}

\remarque{Suivre ce qui est fait dans le programme de terminale SPCL.}

\section{Voir plus grand}

\subsection{Utilisation d'une loupe}
[Tracé lentille convergente puis objet réel entre O et F]
\remarque{Voir schéma sur site perso.}
On peut définir le grossissement qui est le rapport de l'angle par lequel on voit l'image par l'angle par lequel on voit l'objet sans la loupe.
On en profite alors pour définir le grossissement commercial :
\begin{equation}
  G_c = \frac{\alpha '}{\alpha_m},
\end{equation}
avec $\alpha '$ l'angle par lequel l'\oe il voit l'image sans accomoder (image à l'infini, objet sur le plan focal objet) et $\alpha_m$ l'angle le plus grand par lequel l'\oe il voit l'objet nette (objet au PP de l'\oe il).

[Faire le calcul en refaisant un schéma pour le cas commercial, avec schéma synoptique ?]

\exemple{application numérique pour $dm = \SI{25}{\centi\meter}$ et $f' =  \SI{10}{\centi\meter}$, on trouve un grossissement commercial de 2,5}

Quand on souhaite lire plus précisemment un texte très petit, cela semble suffisant... pour étudier une cellule végétale, ça ne l'est pas !
Alors comment s'en sortir avec des lentilles de focales raisonnables ?

Dans la suite, nous allons étudier des systèmes plus complexes qui sont en fait des associations de lentilles.
Celle-ci permettent cependant de reproduire le comportement d'objets utilisés au laboratoire, que ce soit en biologie ou en astrologie par exemple (microscope et téléscope).

\subsection{Utilisation d'un microscope}
\textit{On pourra utiliser les ressources SPCL de l'académie de Montpellier.}

Le miscroscope est un instrument d'optique destiné à observer des objets ou des détails d'objtes dont les taille sont de l'ordre du micromètre.
\remarque{Penser à faire une application numérique en fin de sous-partie.}
\remarque{
\textit{S'inspirer du \underline{Optique : une approche expérimentale}, \textsc{Houard}}.
\textit{Aussi traité dans \underline{Optique expérimentale}, \textsc{Sextant}}
}

\begin{description}
\item[Objectif] association convergente de lentilles (modélisée par une lentille convergente, notée $\mathcal{L}_1$ de distance focale $f_1'$).
  Il s'agit de la partie optique qui recueille la lumière issue de l'objet observé.
\item[Oculaire] association convergent de lentilles (modélisée par une lentille convergente, notée $\mathcal{L}_2$ de distance focale $f_2'$).
  Il s'agit de la partie optique derrière laquelle on place l'\oe il pour observer l'image formée par l'instrument.
\end{description}
[Schéma synoptique du microscope, insister sur le fait que les raisonnements seront les mêmes ! mais découpés]
\remarque{Voir schéma sur site perso.}

\remarque{Aller plus loin : voir la notion de profondeur de cham et de position/dimension du cercle oculaire, livre de prépa.}

\section{Voir plus loin}
\subsection{Lunette astronomique}
\histoire{\textsc{Galilée} en 1609}
\textit{Traité dans le \textsc{Duffait}, \underline{expériences d'optique}.}

\subsection{Téléscope}

\remarque{Limites des téléscopes ? Particulièrement front d'onde déformé par atmosphère...

Solutions : hors atmosphère, optique adaptative (miroirs déformables).}

\section*{Conclusion}

% \appendix
% \chapter{Schémas à réaliser}
% \begin{figure}
  % \centering
  % \includegraphics[scale=0.4]{loupe.jpg}
% \end{figure}
\end{document}