Chapitre 5 : Le télescope de Newton

Transcription

1 Terminale pécialité Chapitre 5 : Le télescope de Newton s : - avoir que l image intermédiaire donnée par le miroir concave est un objet pour le système miroir plan - oculaire; - Construction graphique de l image intermédiaire et déinitive d un objet plan perpendiculaire à l axe optique ; - Construction de la marche d un aisceau lumineux ; - avoir utiliser et exploiter l expression donnée du grossissement ; - avoir déinir et calculer le diamètre apparent ; - Connaître la déinition du cercle oculaire, son intérêt pratique et savoir le construire. I. Présentation Le télescope de Newton est un instrument d optique permettant d observer les astres. La diérence avec la lunette astronomique provient de l objecti qui est ici un miroir concave (parabolique ou sphérique). Un télescope comprend deux systèmes optiques convergents de même axe optique: - lobjecti qui est un miroir concave de grand diamètre et de très grande distance ocale (de lordre du mètre) et de grand diamètre pour capter beaucoup de lumière et agrandir l image. Le miroir concave est aussi appelé miroir principal. - loculaire, ensemble de lentilles convergentes, qui joue le rôle dune loupe dont la distance ocale est de quelques centimètres. Il est mobile par rapport à l objecti. L astre observé est situé à l inini, il émet une lumière qui est captée par le miroir principal (l objecti). Tous les rayons se réléchissent au niveau du oyer image de l objecti. Un petit miroir plan (miroir secondaire) incliné à 45 par rapport à l axe optique de l objecti renvoie la lumière réléchie sur le côté vers l oculaire. II. Caractéristiques du télescope de Newton II.. Modélisation du télescope de Newton On peut modéliser le télescope de Newton par l association : - d un miroir sphérique concave (objecti ou miroir principal) de grande distance ocale ; - d un miroir plan (miroir secondaire) qui renvoie les rayons réléchis vers l oculaire ; - d une lentille mince convergente (oculaire) de aible distance ocale ; Le miroir sphérique (objecti) permet d obtenir une première image intermédiaire A B de l objet AB situé à l inini. Les rayons sont alors réléchis et renvoyés dans son plan ocal image (en F ). ère Partie Page sur 6

2 Terminale pécialité ocal image F = A B Les rayons réléchis arrivent au niveau du miroir plan (miroir secondaire) incliné à 45 par rapport à l axe optique de l objecti et on obtient ainsi une deuxième image intermédiaire A B. F = A 45 B B F = A 45 B B F = A O F La lentille (l oculaire), dont l axe optique est perpendiculaire à celui de l objecti, donne l image A B de A B. C est l image déinitive qui sera observée par l œil. L oculaire joue le rôle de loupe. Pour que l œil observe l image déinitive A B sans accommoder il aut que l image intermédiaire A B se trouve dans le plan ocal objet de la lentille (de l oculaire). Ainsi on aura donc A = F et A = F et le système sera qualiié de système aocal (car l image d un objet situé à l inini est renvoyée à l inini). ère Partie Page sur 6

3 Terminale pécialité B A B F = A O F B A F = A 45 B B F = A O F On a ainsi l enchaînement suivant : AB concave A B plan A B Lentille convergente A B (Image en F pour (Image en F pour l objecti le miroir plan Objet pour le miroir Objet pour plan) l oculaire) (Objet à l inini) (Image pour l oculaire) ère Partie Page 3 sur 6

4 Terminale pécialité II.. Marche d un aisceau lumineux Pour tracer la marche d un aisceau lumineux on trace les deux rayons limites issus du point B s appuyant sur les bords de l objecti. B A F = A B B F = A O F II.3. Grossissement standard du télescope de Newton On appelle G le grossissement standard du télescope, il est déinit par le rapport suivant : G = : angle sous lequel est vue l image déinitive A B à travers le télescope sans accommoder, en rad : angle sous lequel est vue l objet à l œil nu (c est son diamètre apparent), en rad A B A B Dans ces conditions on a : tan = = ; OF AB AB AB tan = = = DB F F = A B D ère Partie Page 4 sur 6

5 Terminale pécialité ce qui conduit à A B G = = soit G = (résultat identique à la lunette astronomique) A B II.4. Cercle oculaire M M M F F M O M F M Cercle Le cercle oculaire correspond à l image de l objecti du télescope à travers l oculaire. C est à cet endroit qu il aut placer la pupille de l œil : - pour recevoir le maximum de lumière ; - pour avoir la vue la plus étendue possible de l image. La position du cercle oculaire se déduit de la relation de conjugaison de Descartes : = et O = O F + F = + O O Le diamètre du cercle oculaire se déduit du grossissement standard du télescope : F F MM M M G = = = = = O F O F M M M M ainsi on a ère Partie Page 5 sur 6

6 M M = Diamètre du cercleoculaire = Diamètre de lobjecti Terminale pécialité ère Partie Page 6 sur 6