Fiche 73 • Instruments d’optique
–S i l’objet est éloigné, il est caractérisé par son diamètre apparent α. On utilise le grossissement de l’instrument défini par :
Pour les instruments objectifs, la grandeur significative est le grandissement de l’instrument :
c) La lunette astronomique
c La lunette astronomique permet l’observation d’objets à l’infini sous un angle plus grand et
avec plus de luminosité. Elle associe les deux systèmes convergents suivants :
–u n objectif de grande distance focale (plusieurs mètres) donnant d’un objet
à l’infini
une image réelle agrandie
. Par la suite, l’objectif sera modélisé par une lentille
mince convergente (L 1 ) de centre optique O 1 , de foyers objet F 1 et image
(distance
focale ).
–u n oculaire jouant le rôle de loupe et donnant de l’image intermédiaire
une image
finale virtuelle
observable par l’œil. Par la suite, l’oculaire sera modélisé par une lentille mince convergente (L 2 ) de centre optique O 2 , de foyers objet F 2 et image
(distance focale ).
c Pour que l’observation visuelle soit confortable, l’image finale
doit être à l’infini (PR
de l’œil normal). Ainsi la lunette astronomique est un système afocal : elle donne d’un objet
à l’infini une image à l’infini. Le foyer image de l’objectif est donc confondu avec le foyer
objet F 2 de l’oculaire.
c Effectuons la construction d’un faisceau provenant d’un objet à l’infini vu sous un diamètre
angulaire 2α. Pour cela, traçons le cheminement des deux faisceaux issus des points extrêmes B et C de l’objet vus respectivement sous les angles α (en rouge) et – α (en noir) :
–L ’objet
étant à l’infini, son image
par la lentille (L 1 ) est dans le plan focal image
de l’objectif. Pour construire B i , on trace le rayon particulier arrivant sous un angle α en
passant par le centre optique O 1 . Ce rayon intercepte le plan focal image de la lentille
(L 1 ) en B i . De la même façon, on trace l’image C i de C par la lentille (L 1 ).
–
étant dans le plan focal objet de l’oculaire, l’image finale
est à l’infini. La direction des deux faisceaux parallèles émergents issus des deux points extrêmes B i et C i de
l’objet est obtenue en traçant les deux rayons passant par le centre optique.
α′ : angle sous lequel l’objet
est vu à travers l’instrument (rad).
α : angle sous lequel l’objet
est vu à l’œil nu.
G : grossissement (sans unité).
: taille de l’objet (m).
: taille de l’image (m).
γ : grandissement (sans unité).
G =
α
α
'
AB
AB
γ=
A'B'
AB
AB
A'B'
AB
AB ii
F 1
'
f 1
'
AB ii
A'B'
F 2
'
f 2
'
A'B'
F 1
'
BC
BC ii
BC ii
B'C'
227
–S i l’objet est éloigné, il est caractérisé par son diamètre apparent α. On utilise le grossissement de l’instrument défini par :
Pour les instruments objectifs, la grandeur significative est le grandissement de l’instrument :
c) La lunette astronomique
c La lunette astronomique permet l’observation d’objets à l’infini sous un angle plus grand et
avec plus de luminosité. Elle associe les deux systèmes convergents suivants :
–u n objectif de grande distance focale (plusieurs mètres) donnant d’un objet
à l’infini
une image réelle agrandie
. Par la suite, l’objectif sera modélisé par une lentille
mince convergente (L 1 ) de centre optique O 1 , de foyers objet F 1 et image
(distance
focale ).
–u n oculaire jouant le rôle de loupe et donnant de l’image intermédiaire
une image
finale virtuelle
observable par l’œil. Par la suite, l’oculaire sera modélisé par une lentille mince convergente (L 2 ) de centre optique O 2 , de foyers objet F 2 et image
(distance focale ).
c Pour que l’observation visuelle soit confortable, l’image finale
doit être à l’infini (PR
de l’œil normal). Ainsi la lunette astronomique est un système afocal : elle donne d’un objet
à l’infini une image à l’infini. Le foyer image de l’objectif est donc confondu avec le foyer
objet F 2 de l’oculaire.
c Effectuons la construction d’un faisceau provenant d’un objet à l’infini vu sous un diamètre
angulaire 2α. Pour cela, traçons le cheminement des deux faisceaux issus des points extrêmes B et C de l’objet vus respectivement sous les angles α (en rouge) et – α (en noir) :
–L ’objet
étant à l’infini, son image
par la lentille (L 1 ) est dans le plan focal image
de l’objectif. Pour construire B i , on trace le rayon particulier arrivant sous un angle α en
passant par le centre optique O 1 . Ce rayon intercepte le plan focal image de la lentille
(L 1 ) en B i . De la même façon, on trace l’image C i de C par la lentille (L 1 ).
–
étant dans le plan focal objet de l’oculaire, l’image finale
est à l’infini. La direction des deux faisceaux parallèles émergents issus des deux points extrêmes B i et C i de
l’objet est obtenue en traçant les deux rayons passant par le centre optique.
α′ : angle sous lequel l’objet
est vu à travers l’instrument (rad).
α : angle sous lequel l’objet
est vu à l’œil nu.
G : grossissement (sans unité).
: taille de l’objet (m).
: taille de l’image (m).
γ : grandissement (sans unité).
G =
α
α
'
AB
AB
γ=
A'B'
AB
AB
A'B'
AB
AB ii
F 1
'
f 1
'
AB ii
A'B'
F 2
'
f 2
'
A'B'
F 1
'
BC
BC ii
BC ii
B'C'
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