Académie d'Aix-Marseille Pédagogie
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OBSERVER LE MOUVEMENT BROWNIEN

Martial Aude et Jean-Claude Desarnaud
Professeurs

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Le mouvement Brownien est le nom donné aux mouvements aléatoires de particules de petites dimensions (quelques micromètres) sous l'effet des impacts des molécules du fluide dans lesquelles elles sont en suspension.

Matériel nécessaire à une observation collective :

  • Caméscope connecté en direct sur un téléviseur ou mini-caméra
  • Microscope optique permettant un grossissement d'environ 400 x (objectif SP40 et oculaire P.10x), équipé de sa source de lumière.
  • Manchon en tissu sombre.
  • Lame et lamelle de verre.
  • Lait entier.
  • Compte-gouttes.

Protocole expérimental

Réglages du matériel d'observation

  • Disposer sur la platine du microscope une lame de verre portant une préparation quelconque qui servira aux réglages.
  • Faire la mise au point à l'œil, en choisissant des grossissement croissants jusqu'à 400 fois.
  • Fixer le caméscope sur un pied photographique et le raccorder à la prise péritel du téléviseur ou d'un magnétoscope.
  • Disposer son objectif tout contre l'oculaire du microscope en veillant à aligner les axes optiques des deux instruments.
  • Pour éliminer les lumières parasites, entourer d'un manchon en tissu sombre le raccord optique entre le microscope et le caméscope.
  • Régler l'orientation, l'intensité et la focalisation de la source de lumière du microscope.
  • Jouer sur le zoom du caméscope pour tenter d'obtenir une image grande et suffisamment lumineuse sur l'écran du téléviseur.

Préparation de l'émulsion

Le lait est une émulsion qui contient en suspension, entre autres substances, de microscopiques globules de graisse dont les dimensions vont de 1 à 10 µm.

Tel quel, le lait donnerait une préparation opaque : il faut le diluer de 10 à 30 fois dans de l'eau distillée.

Déposer une goutte de lait dilué sur la lame, recouvrir avec la lamelle et disposer la préparation sur le porte objet du microscope.

Affiner la mise au point de l'image grâce à la molette du microscope.

Observation et enregistrement

 

Généralement on observe d'abord un mouvement d'ensemble des globules de graisse, ce mouvement est dû à la convection provoquée notamment par le dispositif d'éclairage qui chauffe la préparation.

A ce mouvement d'ensemble se superpose un mouvement aléatoire, rapide et de faible amplitude de chacune des particules qui, lui, est dû aux chocs des molécules d'eau sur les globules de graisse.

brownien1.jpg (42103 octets)

 

L'enregistrement du mouvement Brownien sur le graphe ci contre a été obtenu en repassant l'enregistrement vidéo image par image sur une durée de 3 secondes. L'origine du repère est lié à l'un des globules; on a relevé pour chaque image la position relative d'un autre globule.
brownien2.jpg (53459 octets)