Loupe

Loupe de lecture classique

Une loupe (du français loupe), également appelée loupe ou verre ardent , est une simple lentille convergente convexe de faible focale dotée d'une monture et d'une poignée ou d'un dispositif de mise en place. Si un objet se trouve dans la distance focale , une loupe crée une image virtuelle verticale de l'objet. ${\ style d'affichage f}$

histoire

L'effet d'agrandissement au moyen de l'eau a été utilisé par Sénèque l'Ancien depuis le 1er siècle . J. occupé. L'invention de la loupe en tant qu'appareil optique est attribuée au savant arabe Abu Ali al-Hasan Ibn Al-Haitham (latinisé Alhazen ) (XIe siècle, texte « Trésor de l'optique »). Le ménestrel Konrad von Würzburg adressa les vers suivants à la Vierge Marie au 13ème siècle : « Je t'ai comparée à une pierre cristalline... elle deviendrait plus grosse : si cette pierre la recouvrait et l'empiétait, si quelqu'un la coupait finement et voulait la tenir sur l'écriture, il verrait les petites lettres apparaître plus grosses à travers elle. »

Fonctionnalité

Les objets qui se trouvent au-delà du spectateur entre la loupe et le plan focal (c'est-à-dire dans la distance focale ) apparaissent plus gros à travers une loupe . Cet effet de loupe résulte d'une part du fait que l'on peut s'en accommoder sur un objet à une distance plus courte qu'il ne serait possible avec l' œil clairvoyant . D'autre part, la loupe fournit une image virtuelle agrandie. Le deuxième effet est également utilisé pour déterminer le grossissement ( voir ci-dessous ).

Utilisée comme aide visuelle , elle compense l' hypermétropie (hypermétropie) ou la presbytie (presbytie), car l'œil peut s'accommoder à l'infini avec une loupe (cela est souvent perçu comme relaxant par les personnes atteintes). L'utilisation d'une loupe, dans laquelle le spectateur voit une image virtuelle agrandie, ne doit pas être confondue avec la correction de l'hypermétropie ou de la presbytie. Lors de la correction, la lentille utilisée est également une lentille convexe, mais ici avec une focale nettement plus grande ou avec un pouvoir réfractif plus faible (« valeur dioptrique ») et se porte directement devant l'œil comme des lunettes ou des lentilles de contact. La lentille des lunettes ou la lentille de contact forme un système de lentilles ou une unité fonctionnelle avec l'appareil optique de l'œil.

Contrairement aux lunettes, la loupe n'a pas besoin d'être ajustée pour l'hypermétropie ou la presbytie. Par conséquent, chaque loupe de lecture peut toujours être utilisée comme solution de fortune pour les lunettes ou les lentilles de contact manquantes. La myopie (myopie) ne peut pas être corrigée avec une loupe.

Construction de l'image virtuelle

Construction d'une image virtuelle en regardant un objet (appelé ici objet) à travers une loupe. (Pour une explication voir texte)

Lors de la construction de l'image virtuelle (voir fig.), on utilise deux rayons qui émanent d'un point sur l'objet (ici : de la pointe de flèche de l'objet) : Le « rayon principal » - c'est-à-dire le rayon qui passe par le centre de la lentille va - n'éprouve approximativement aucune réfraction. Le "faisceau parallèle" (bleu sur la photo) devient un "faisceau focal" lorsque l'objectif est réfracté, c'est-à-dire qu'il passe par le point focal. Le spectateur, qui se trouve à droite de l'objectif sur l'illustration, suppose que la lumière se propage en ligne droite. Pour lui, la lumière semble émaner du point de croisement des lignes rouges tracées. Donc la pointe de flèche de l'image virtuelle est juste là.

L'objet doit être dans la distance focale ( ) pour le voir agrandi à travers la loupe. La loupe est idéalement tenue lorsqu'elle est nette ( ). Les rayons sont alors parallèles. L'objet semble être infiniment loin et l'œil peut confortablement s'adapter à une grande distance . Le grossissement résulte du rapport de l'angle de vue avec et sans aide visuelle. La portée visuelle claire est souvent choisie comme valeur de référence . ${\ style d'affichage f}$${\ displaystyle s_ {1} \ leq f}$${\ style d'affichage s_ {1} = f}$

Types de loupes et d'appareils associés

Formes spéciales : Au-dessus de la loupe pour film ou carte de crédit ( lentille de Fresnel ), en dessous du stylo à bille avec bâton de lecture intégré.

En plus des loupes spéciales, telles que les bâtons de lecture (loupe avec appui direct sur le matériel de lecture et grossissement dans une dimension), les pierres de lecture (également avec support direct mais agrandissement bidimensionnel), les loupes de mesure telles que B. compteurs de fils , loupes d' horloger , loupes , loupes avec systèmes de lentilles complexes ( aplanats , lentilles achromatiques , etc.), loupes de cartes de contrôle ( lentille de Fresnel ) u. V. une. il en existe deux types de base, qui diffèrent principalement par leur application :

Loupe de lecture

Les loupes de lecture grossissent généralement de 2 à 6 fois. Une autre caractéristique est leur champ de vision relativement large en raison d'un grand diamètre de lentille. Ce grand champ de vision permet de prendre une distance généreuse et variable entre la loupe de lecture et la tête (yeux) avec une distance constante entre la loupe de lecture et le matériel de lecture (objet). La lecture est donc possible dans une position confortable. La vision tridimensionnelle est possible si la distance entre la loupe de lecture et les yeux est suffisante et si le grossissement est faible.

Alors que la loupe de lecture classique est une grande lentille avec un cadre en métal et une poignée (pensez à l'apparence typique de Sherlock Holmes avec une loupe - il est piquant qu'il utilise toujours une loupe de lecture au lieu d'une loupe détaillée), la lecture moderne les loupes sont souvent éclairées (loupes lumineuses), entretoises ou autres dispositifs.

Les pierres de lecture et les bâtons de lecture (ces derniers ne s'agrandissant que dans une dimension comme une lentille cylindrique) sont plats sur la face inférieure et sont placés directement sur le matériel de lecture. Cela établit la distance entre le matériel de lecture et la face supérieure incurvée, ce qui est efficace pour la loupe, et la main ne peut pas trembler. Ces pierres de lecture sont lourdes selon leur volume.

Loupe de lecture : avec une loupe de lecture, le point focal est apparemment plus éloigné pour l'œil humain (objets dans le plan focal infini), ce qui signifie que le spectateur voit soit la loupe nettement, soit le contenu agrandi

Loupe de détail : Au-dessus d'un design commun et en dessous de son utilisation pratique. L'œil s'adaptant à la distance lors de la visualisation de l'image virtuelle, il est possible et utile de rapprocher la loupe très près de l'œil, ce qui augmente considérablement le champ de vision.

Loupe de détail

Loupe combinée : Huit grossissements différents sont possibles en tournant deux niveaux : de 2 à 28 fois. Pour obtenir un grossissement de 28x , cinq éléments en trois groupes sont nécessaires : deux lentilles à deux lentilles connectées achromatiques et une lentille plan- convexe

La loupe de détail a un grossissement typique de 5 à 15 fois - avec une très bonne qualité, un peu plus. La lentille a un petit diamètre (environ 1 à 3 cm), ce qui signifie que le champ de vision est très petit.

Cette petite conception nécessite une manière complètement différente de travailler avec la loupe de détail qu'avec la loupe de lecture. Alors que la distance entre l'objet et la loupe est également fixée ici, on essaie d'obtenir un champ de vision plus large en gardant une très faible distance entre la loupe et l'œil. Un cas typique est la loupe d'horloger , qui est serrée juste devant l'œil. Mais d'autres loupes détaillées (par exemple, des loupes pour l'observation de la nature des roches et des minéraux sur le terrain, ou des fleurs et des insectes sur le terrain) sont portées directement à l'œil afin de permettre un champ de vision plus large. L'utilisation correcte de telles loupes nécessite généralement un peu de pratique, car on n'est généralement pas habitué à placer des objets directement devant l'œil.

La vision tridimensionnelle n'est pas possible ici. À ce stade, cependant, il convient de faire référence à des loupes ou à des loupes binoculaires spéciales et par conséquent coûteuses.

Mesure / calcul de la distance focale

Mesure directe de la focale d'une loupe sur l'image d'une fenêtre à l'intérieur de la pièce : Les objets éloignés (ici : les maisons) deviennent nets lorsque l'objectif est à une distance de sa focale de la surface de projection.

La distance focale d'une loupe détermine son grossissement et est donc son paramètre le plus important. Pour calculer le grossissement (voir ci-dessous), la distance focale doit donc être connue.

À la lumière du soleil, la distance focale peut être déterminée avec une précision suffisante pour une utilisation quotidienne en utilisant la loupe pour minimiser la tache lumineuse circulaire qu'elle crée lors de l'imagerie sur une feuille de papier et en mesurant la distance entre la loupe et le papier. Cette distance correspond à la distance focale. Si aucune lumière solaire n'est disponible, la distance focale peut également être mesurée en utilisant l'image (réelle, à l'envers) d'objets distants, par exemple en utilisant l'image d'une fenêtre à l'intérieur de la pièce (voir à droite).

Une autre méthode de mesure pure est la détermination de la distance focale par autocollimation .

La distance focale peut être calculée avec précision (en supposant une bonne mesure correspondante) en utilisant plusieurs méthodes :

• avec l' équation de cartographie newtonienne (cela peut être dérivé de l' équation de la lentille )
• avec la méthode Bessel
• avec la méthode Abbe

Détermination du grossissement

Le grossissement (quantitatif) d'une loupe est donné comme valeur de référence par rapport à la vision à partir du champ visuel clair (appelé aussi champ visuel standard) .${\ displaystyle s_ {0} = 250 {\ rm {\, mm}}}$

Partie supérieure : visualisation d'un objet (flèche verticale) sans loupe. Les rayons (bleus) de la pointe et de la base de l'objet (ce dernier non représenté) frappent l'œil selon un angle (phi). La distance ici ne doit pas être inférieure au point proche de l'observateur. Partie basse : visualisation du même objet à la loupe (double flèche verticale). La distance entre l'objet et la loupe correspond à la distance focale (l'objet pourrait aussi être rapproché de la loupe - alors les rayons sortant de la loupe ne seraient pas parallèles). Dans le cas des rayons parallèles représentés, le spectateur voit l'image virtuelle comme infiniment distante. L'angle est plus grand avec une loupe que sans. Cela constitue l'effet grossissant de la loupe ( voir ci-dessous ). L'effet grossissant (angle ) est totalement indépendant de la distance entre le spectateur et la loupe.${\ style d'affichage \ varphi}$${\ style d'affichage d}$
${\ style d'affichage f}$${\ style d'affichage \ varphi}$${\ style d'affichage \ varphi}$

Un objet apparaît à cette distance à l'angle (nommé sur la figure ci-contre ; de plus, la portée visuelle nette sur la figure correspond à la distance ) : ${\ style d'affichage \ alpha}$${\ displaystyle \ varphi _ {0}}$${\ style d'affichage d}$

${\ displaystyle \ tan \ alpha = {\ frac {G} {s_ {0}}}}$

avec : taille de l'objet (taille de l'objet) en mm${\ style d'affichage G}$

L'œil est détendu lorsqu'il s'accommode à grande distance. C'est le cas pour une large plage d'images . Elle augmente à mesure que la distance de l'objet approche de la distance focale de la loupe. ${\ displaystyle s_ {2}}$${\ style d'affichage s_ {1}}$ ${\ style d'affichage f}$

Dans le cas limite , l'image agrandie apparaît à l'angle (nommé sur la figure ) : ${\ style d'affichage s_ {1} = f}$${\ displaystyle \ alpha _ {v}}$${\ style d'affichage \ varphi}$

${\ displaystyle \ tan \ alpha _ {v} = {\ frac {B} {s_ {2}}} = {\ frac {G} {f}}}$

Pour l'agrandissement suit : ${\ style d'affichage V}$

${\ displaystyle v = {\ frac {\ tan \ alpha _ {v}} {\ tan \ alpha}} = {\ frac {\ frac {G} {f}} {\ frac {G} {s_ {0} }}} = {\ frac {s_ {0}} {f}} = {\ frac {250 {\ rm {\, mm}}} {f}}}$

Ce calcul suppose que l'œil est détendu, c'est-à-dire H. est logé à l'infini. Il n'y a alors pas d'image virtuelle. Cependant, si vous fatiguez l'œil, vous pouvez pratiquement rapprocher l'objet de la loupe, de sorte qu'une image virtuelle soit créée à une distance de la portée visuelle minimale de l'œil en question. La loupe doit être proche de l'œil, les pouvoirs de réfraction de la loupe et de l'œil quasi-accommodé s'additionnent et le grossissement est : ${\ displaystyle f _ {\ rm {nah}}}$

${\ displaystyle v '= {\ frac {s_ {0}} {f}} + {\ frac {s_ {0}} {f _ {\ rm {nah}}}} = s_ {0} {\ frac { f + f _ {\ rm {nah}}} {f \ cdot f _ {\ rm {nah}}}}}$

Exemple 1

Une loupe avec une distance focale de 50 mm permet de voir un objet à une distance de 50 mm au lieu de la distance de la portée visuelle claire de 250 mm. Selon la définition, la loupe grossit 5 fois ( v = 250 mm / 50 mm ). L'œil quasi-accommodé d'une personne jeune ou myope permet des grossissements pratiques jusqu'à 7,5 fois, avec jusqu'à 5,5 fois. ${\ displaystyle f _ {\ rm {nah}} = 100 {\ rm {\, mm}}}$${\ displaystyle f _ {\ rm {nah}} = 500 {\ rm {\, mm}}}$

Exemple 2

La conversion suivante entre le grossissement et la distance focale (en dpt) est souvent donnée pour les loupes :

Grossissement = (dioptries / 4) + 1

Cette relation résulte directement de la relation de v' lorsque l'oeil s'accommode dans un champ visuel dégagé de 250 mm. Alors et v' = 2 * v. ${\ displaystyle f = \, f _ {\ rm {nah}} = 250 {\ rm {\, mm}}}$

Exemple:

v' (4 dioptries) = 2 ×

v' (8 dioptries) = 3 ×

v' (12 dioptries) = 4 ×

Utiliser la loupe comme loupe

Le nom verre brûlant vient du fait que la lentille convexe regroupe les rayons solaires incidents et augmente ainsi la densité énergétique de la lumière à tel point que des matériaux combustibles tels que du papier ou similaire peuvent être enflammés. Cette propriété de la lentille est également à l'origine des termes optiques foyer , plan focal , distance focale, etc.

Le diamètre de la lentille a la plus grande influence : plus il est grand, plus la lumière (puissance) est groupée. De plus, une distance focale plus courte de l'objectif (c'est-à-dire un grossissement plus élevé de la loupe) donne une image du disque solaire sur un point focal plus petit . Du fait de la luminance ainsi augmentée , la température atteignable s'élève lors de l' absorption de la lumière dans le milieu irradié. Un point idéal (comme point focal) ne peut jamais être atteint avec un vrai objectif , également à cause des défauts de l' objectif .

Si et à quelle vitesse un matériau peut être cuit dépend non seulement de la densité d'énergie fournie par le verre brûlant, mais aussi de la température d'inflammation du matériau et des conditions thermiques (épaisseur du matériau, conductivité thermique ) au point focal.

L'effet de verre brûlant est utilisé dans l' héliographe pour enregistrer l'ensoleillement d'une journée.

a conduit

Les loupes sont inflammables à la lumière directe du soleil, car elles peuvent enflammer des matériaux accidentellement touchés par l'image en mouvement du soleil. Les loupes qui ne sont pas utilisées doivent être munies d'un couvercle/bouchon protecteur ou conservées dans un contenant à l'épreuve de la lumière. Il existe de nombreux cas connus dans lesquels la décoration de loupes (y compris les lentilles photo) dans une vitrine de magasin a provoqué un incendie. D'autre part, l'effet de verre brûlé du verre brisé provenant de bouteilles jetées n'est pas suffisant pour déclencher des incendies de forêt.

liens web

Wiktionnaire : Lupe  - explications de sens, origines des mots, synonymes, traductions

Preuve individuelle

1. ↑ Mot-clé Duden "Lupe". Consulté le 10 juin 2015 . 
2. ^ Wolfgang Münchow : Histoire de l'ophtalmologie. 2e édition. Leipzig 1983, p.170 et suiv.
3. ↑ EMO-Optik Arthur Seibert Octoscop L. photo.net, consulté le 26 mai 2020 . 
4. ↑ Cette définition est nécessaire parce que, contrairement à des jumelles ou des télescopes, loupes et microscopes ont pas d' agrandissement , car ils longueurs carte à angles. Combien de fois grossit une loupe qui permet de visualiser 8 mm sous un angle de 11° ?
5. ↑ Une loupe sur le rebord de la fenêtre enflamme un appartement à Königsbronn. 26 décembre 2012, consulté le 10 juin 2015 . 
6. ↑ Lupe mis le feu. 19 février 2008, consulté le 1er juin 2021 . 
7. ^ Incendie à Betzenhausen : L'effet de verre brûlant était à blâmer. 28 mai 2010, archivé de l' original le 10 juin 2015 ; consulté le 1er juin 2021 . 
8. Le verre brisé peut-il provoquer des incendies de forêt ?