chapitre 3: la lunette astronomique et le télescope

I) différence entre lunette et télescope

1) la lunette astronomique

schéma :

 

 

Une lunette astronomique est formée de deux lentilles convergentes possédant le même axe optique :

l'objectif de grande distance focale donne un objet AB éloigné une image A1B1 se trouvant dans son plan focal image.

L'oculaire de petite distance focale qui permet d'observer une image agrandie A2B2 de l'objet A1B1

 

C'est un instrument réfracteur car les rayons lumineux traversant l'objectif sont réfractés.

2) le télescope

Le télescope est constitué d'un miroir convergent (l’objectif) d'un miroir plan et d’une lentille convergente (l’oculaire)

 

L'objectif est un miroir concave parabolique (assimilée à un miroir convergent) de distance focale élevée. Il donne d'un objet AB éloigné une image A1B1 située dans son plan focal image. Vidéo

Un miroir plan incliné de 45 degrés par rapport à l'axe optique donne de l'objet  virtuel A1B1 une image réelle A2B2. Vidéo

A2B2 est l’objet pour l’oculaire. Son image A3B3 est agrandie et virtuelle.

Si A2B2 est dans le plan focal objet de l’oculaire A3B3 observée par l'œil est rejetée à l'infini. Vidéo

 

Chemin des rayons lumineux :

Le télescope est de type réflecteur : la lumière est réfléchie par l'objectif.

 

Exemple : tracé des rayons issus d’un point A provenant de l’infini. On considère le cas ou l’image A3 définitive est rejetée à l’infini.

II) caractéristiques d’une lunette astronomique

1) cas de la lunette afocale

Vidéo. Pour visualiser une image à travers une lunette il est préférable de le faire dans les conditions ou l'œil n'accommode pas. L'œil observe l'image A2B2 ,rejeté à l'infini d'un l'objet AB provenant de l'infini.

Pour réaliser cette condition le foyer objet F2 de l'oculaire doit être confondu avec le foyer image de l'objectif. Pour cela on fait varier la distance entre les deux centres optiques O1O2: on effectue la mise au point. La lunette est alors un système optique ne possédant pas de distance focale : la lunette est afocale.

 

Schéma:

 

Une lunette est afocale si elle donne d'un objet à l'infini une image rejetée à l'infini . Dans ces conditions:

 

O1O2= f'1+f'2

 

Avec f'1 et f'2 distances focales respectives de l'objectif et de l'oculaire

 

2) grossissement d'une lunette afocale

pour une lunette afocale le grossissement dit grossissement standard est :

 

G =  f'1/f'2  Vidéo

 

 

3) le cercle oculaire

Comme pour le microscope le cercle oculaire est l'image de l'objectif donné par l'oculaire. C'est à cet endroit qu'il y a un maximum de lumière et qu'on doit placer son œil.

 

III ) caractéristiques d'un télescope de Newton

1) télescope afocal

Comme pour la lunette astronomique le télescope est afocal si image A3B3 d'un objet AB provenant de l'infini est rejetée à l'infini. Vidéo

 

Pour un télescope afocal :

 

SO+OO3= f'1+f'3  Vidéo

 

SO: distance entre le sommet du miroir parabolique et le centre du miroir plan

OO3: distance entre le miroir plan et le centre optique de l'oculaire

f’1 : distance focale du miroir convergent

f’3 : distance focale de l’oculaire

 

schéma :

 

2) grossissement standard d'un télescope afocal

Le grossissement standard d'un télescope afocal a pour expression :

 

G =  f'1/f'3  Vidéo

 

Avec f'1 et f'3 distance focale respectives de l'objectif et de l'oculaire

3)le cercle oculaire

Le cercle oculaire est image de l'objectif donné par le miroir plan et l'oculaire. C'est à cet endroit qu'il y a un maximum de lumière et qu'on doit placer son œil.

 

Schéma :

Comme l'objectif est du type réflecteur, et qu'on peut techniquement construire de grand miroir parabolique, les pertes de luminosité sont plus faibles que dans le cas d'une lunette: le télescope est meilleur collecteur de lumière qu'une lunette.