TD Microscopies Exercice résolution optique de l'oeil On assimile l'œil une lentille convergente le cristallin et on suppose que la distance cristallin rétine est mm Sur la rétine on trouve deux types de détecteurs ponctuels les bâtonnets sensibles faible luminosité et les cônes sensibles forte luminosité La distance entre ces cellules est m Calculer le pouvoir de résolution de l'œil ou séparation angulaire minimale et en déduire la résolution optique de l'œil pour un objet situé cm

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TD 1 Microscopies Exercice 1 : résolution optique de l'oeil On assimile l'œil à une lentille convergente (le cristallin) et on suppose que la distance cristallin-rétine est 20 mm. Sur la rétine, on trouve deux types de « détecteurs ponctuels », les bâtonnets (sensibles à faible luminosité) et les cônes (sensibles à forte luminosité). La distance entre ces cellules est 2,2 µm. Calculer le pouvoir de résolution de l'œil (ou séparation angulaire minimale) et en déduire la résolution optique de l'œil pour un objet situé à 25 cm. Exercice 2 Soit un microscope optique de longueur de tube 160 mm muni d'un objectif de grandissement 40 et d'un oculaire de grossissement 15. 1) Quel est le grossissement commercial du microscope. 2) Quelle est la distance focale de l'oculaire? Placer les deux foyers de l'oculaire sur le schéma et situer l'image intermédiaire si l'image finale est à l'infini. 3) Quelle est la distance focale de l'objectif ? 4) Quelle est la taille de l'image intermédiaire d'un objet de longueur 0.2 mm ? micromètre objectif au 1/ 100 mm micromètre oculaire Nobj Noc 5) Pour estimer la taille d'objets micrométriques, on utilise généralement un oculaire muni de graduations. L'étalonnage de l'oculaire est réalisé à l'aide d'un micromètre placé devant l'objectif et comportant par exemple 100 traits/mm.

  • micromètre oculaire

  • longueur d'onde

  • droite ? gauche

  • grossissement commercial du microscope

  • taille de l'image intermédiaire

  • propriété optique

  • nanocristaux fluorescents


Publié le : mardi 19 juin 2012
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TD 1 Microscopies Exercice 1 : résolution optique de l’oeil On assimile l’œil à une lentille convergente (le cristallin) et on suppose que la distance cristallin-rétine est 20 mm. Sur la rétine, on trouve deux types de « détecteurs ponctuels », les bâtonnets (sensibles à faible luminosité) et les cônes (sensibles à forte luminosité). La distance entre ces cellules est 2,2 µm. Calculer le pouvoir de résolution de l’œil (ou séparation angulaire minimale) et en déduire la résolution optique de l’œil pour un objet situé à 25 cm.
Exercice 2 Soit un microscope optique de longueur de tube 160 mm muni d’un objectif de grandissement 40 et d’un oculaire de grossissement 15.
1) Quel est le grossissement commercial du microscope. 2) Quelle est la distance focale de l’oculaire? Placer les deux foyers de l’oculaire sur le schéma et situer l’image intermédiaire si l’image finale est à l’infini. 3) Quelle est la distance focale de l’objectif ? 4) Quelle est la taille de l’image intermédiaire d’un objet de longueur 0.2 mm ? 5) Pour estimer la taille d’objets micrométriques, on N micromètreobj utilise généralement un oculaire muni de graduations. objectif au L’étalonnage de l’oculaire est réalisé à l’aide d’un 1/ 100 mm micromètre placé devant l’objectif et comportant par exemple 100 traits/mm. Une fois étalonné, le micromètre est remplacé par l’échantillon à étudier.micromètre oculaire N oc
a)Dans le cas ci-dessus, déterminer la taille correspondant à une graduation de l’oculaire. b)En déduire le diamètre réel d’un cheveu de largeur 5 graduations 6) On souhaite observer un objet de diamètre d=1µm. L’oeil ayant une résolution de 100μm, quel est le grandissement minimal à prendre pour l’objectif. 7) On suppose imager des nanocristaux fluorescents (boites quantiques de CdSe de taille 10 nm) et être certain d’isoler un seul nanocristal. Sachant que ceux-ci émettent dans le vert, quelle devra être la distance minimale entre 2 nanocristaux observés avec un objectif d’ouverture numérique de 1,3 Exercice 3: Comparer la profondeur de champ d’un objectif d’ouverture numérique 0.8 pour une longueur d’onde de 550 nm et celle d’un microscope électronique pour M = 50, 1000 et 10000 (on donne w=10 mm et A = 100µm) . Exercice 4 : On utilise un SEM pour lequel la longueur d'onde des électrons est 0.027 nm. Quelles sont l'énergie cinétique et la tension d'accélération correspondantes ? Exercice 5 : Parmi les 2 images ci-dessous, identifier celle faite en électrons rétrodiffusés et celle faite en électrons secondaires. Quelle précaution aurait-on du prendre pour avoir un contraste chimique ?
a
b
Exercice 6:
Un alliage métallique à base de Cerium et d’Or est obtenu après solidification d’un liquide de composition 33,34 % at. Au (cf diagramme ci-contre).
A température ambiante on obtient un échantillon avec plusieurs phases dont les deux principales sont Ce2Au et CeAu. La surface est ensuite analysée au microscope électronique à balayage. Préciser si l’image ci-dessous est faite en électrons secondaires ou en électrons rétrodiffusés. Quelle est la précaution à prendre ? Attribuer les domaines «A »et «B »à Ce2Au ou CeAu sachant que les numéros atomiques du cérium et l’or sont respectivement 58 et 79.
eutectiq
« A »
« B »
TD 2 Microscopies 1) Quelle doit être la distance entre une surface de W(100) et une pointe STM pour avoir une probabilité de transmission par effet tunnel de 50%? On donneφ=4.56 eV et on prendra Vext=3V et E=0.
2) Quelles sont les techniques appropriées à l’étude topographique d’échantillons métalliques ? Même question pour un échantillon isolant. 3) On souhaite imager des molécules (protéines,…) adsorbées physiquement sur la surface d’un biomatériau. Quel est selon vous le mode AFM le mieux adapté ? 4) Le LAIMAN développe depuis peu des matériaux composites pour l'optique comprenant des nanocristaux d'iodate de lithium incorporés dans une matrice de verre amorphe. Ci-dessous, est représentée une image topographique obtenue simultanément avec deux images LFM correspondant à des balayages gauche-droite et droite-gauche. A
 topographieLFM (gauchedroite) LFM(droitegauche) B D'après vous, laquelle des structures A ou B correspond à la présence de nanocristaux d'iodate de lithium dans la matrice de verre. Expliquer.
5) Résolution apparente en AFM
Lorsqu'on souhaite imager des échantillons de taille semblable ou inférieure au rayon de courbure de la pointe AFM (Rtip), l'image topographique est corrélée avec les dimensions géométriques de la pointe. Montrer que pour un échantillon de rayon Rsamplelargeur la apparente mesurée w vaut :
w = 2x = 4*RtipRsample
tip
6) La production de nanoparticules métalliques est de nos jours un enjeu car ces structures ont des propriétés optiques, catalytiques, …. , très intéressantes.Une image AFM (1.35*1.35 2 µm )en mode contact intermittent est représentée ci-dessous sur laquelle on observe des nanoparticules d'or de largeur moyenne 30 nm et de hauteur moyenne 3 nm. Compte tenu de l'exercice précédent et des données constructeur (Rtip =10 nm), ces dimensions vous semblent-elles cohérentes ? Estimer alors le rayon de courbure de la pointe.
7) Compléter les légendes
7.2)
7.1) ………image of F-actin on Sapphire (0.8*0.8µm²) F-actin is an imortant ctoskeletal rotein,de ositedhere on a polished sapphire
L’image de gauche (5*5 µm²) correspond à la topographie d’un disque magnétooptique sur laquelle apparaît 3 pistes d’enregistrement. L’image de droite réalisée en mode ……………..met en évidence les bits de ce disque. 7.3)
Cette image en mode …………….montre la résolution atomique d’une surface de Pt(111). Une impureté, probablement un atome de C, est aussi visible dans la partie supérieure de l’image.
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