Un oeil peut être modélisé par une lentille convergente de focale variable (pour représenter la cornée et le cristallin) et un écran (rétine photosensible).
La distance lentille-écran est fixe et vaut environ 16,7 mm.

Au repos, l'oeil normal voit net à l'infini. Un point à l'infini donne un point image sur la rétine et la focale vaut:

Pour un objet plus proche, le cristallin se bombe et la focale diminue. Pour l'oeil normal, la distance maximale de vision nette est à l'infinie ("Punctum Remotum" PR=+) et la distance de vision la plus proche est ("Punctum Proximum": PP=0.25m)


Une lentille convergente joue le rôle de loupe lorsqu'elle donne d'un objet proche une image virtuelle droite et agrandie.
Pour un meilleur confort, c'est à dire sans accomodation, on cherche à avoir l'image à l'infini. Ceci revient à placer l'objet dans le plan focale objet de la loupe.
On note le grossissement de la loupe:

L'oeil est placé au PP de l'objet (0.25m)


On peut donc dire:



Un microscope est constitué de 2 systèmes optiques convergents placé sur un même axe.
Leur focale sont petites par rapport à la distance qui les sépare.
L'objectif comporte des indications de grandissement. L'oculaire des indications de grossissement.


Le rôle d'un microscope est de grossir les objets:

• L'objectif du microscope donne une image réelle renversée et agrandie
• Cette image constitue un objet grossi par l'oculaire qui joue ici un rôle de loupe

On modélise donc notre Microscope par 2 lentilles convergentes, une lentille que l'on apelle ici L₁ (Objectif) et une autre L₂ (Oculaire).



Le grossissement est:

θ' est l'angle sous lequel est vue l'image, graphiquement on voit qu'elle correspond à peu près à (tan a est environ égal à a pour des petites mesures):


θ est l'angle sous lequel est vu l'objet du microscope lorsque l'oeil est au PP=25cm, elle correspond à:

Ainsi, en remplacant on peut dire que:

Ce grossissement est donc égal au produit du grandissement de l'objectif en valeur absolue par le grossissement de l'oculaire.


Le cercle oculaire est l'image du bord circulaire de l'objectif par l'oculaire, c'est l'endroit où l'oeil capte le plus de lumière, c'est à dire la section la plus étroite des faisceaux sortant du microscope.
Pour un microscope, il a généralement un diamètre inférieur à la pupille de l'oeil.



Son rôle est de grossir un objet AB que l'on peut considérer à l'infini du point de vue optique. Elle est constituée de deux lentilles convergentes "L₁" (Objectif) et "L₂" (Oculaire) placées sur un même axe.
La lumière entre par l'objectif. Plus son diamètre est grand plus elle collecte de lumière et elle percoit des objets lumineux.


L'image A₁B₁ donnée par l'objectif de l'objet AB à l'infini est située dans le plan focale image de L₁ et a pour dimensions f₁ x alpha avec alpha angle sous lequel est vu AB

Plus la focale de l'objectif est grand plus l'objectif agrandit.



L'image A₂B₂ donnée par l'oculaire est virtuelle et à l'infini (pour éviter que l'oeil n'accomode) Il joue donc le rôle de loupe. Plus sa focale est courte plus la lunette grossit.



Le grossissement standard est:

Ou θ' est l'angle sous lequel on voit l'image et θ l'angle sous lequel l'objet est vu à l'oeil nu.
On peut facilement remarquer en faisant un schéma que:


Donc :


Le cercle optique est l'image de l'objectif donnée par l'oculaire.



Son rôle est le même que celui d'une lunette astronomique: c'est à dire grossir un objet AB considéré à l'infini. L'idée est de remplacer la lentille de l'objectif par un miroir parabolique convergent de focale f₁.
Un deuxième miroir plan est chargé de renvoyer l'image obtenue par le miroir concave dans l'oculaire servant ici de loupe, et de focale f₂.
Dans le téléscope de Newton l'image est renvoyée avec un angle de 90°.
Les remarques sur le diamètre et la focale du miroir principal sont identiques à celles sur l'objectif de la lunette.


L'image de AB par le miroir principal se situe dans son plan focal, soit dans le plan focal objet de l'oculaire du fait du miroir plan.
A₁B₁ se trouve par le téléscope afocal à la distance f₂ de l'oculaire.
Soit d₁+d₂=f₁+f₂



Démonstration identique à celle de la lunette astronomique. C'est à dire:


Le cercle oculaire est l'image du miroir principal par l'oculaire.