Lunette astronomique: Qu'est-ce que la lunette astronomique? Une lunette astronomique est un instrument optique permettant d'augmenter la taille apparente et la luminosité des objets du ciel lors d'une observation. 1) L historique de la lunette astronomique: -Beaucoup peuvent croire que c est Galilée qui a inventé la lunette astronomique, seulement c est faux. C est Hans Lippershey, artisan opticien hollandais qui l a inventé au XVIII ème siècle. Et en 1608, il présente la première démonstration concrète d'une lunette astronomique. -Galilée (1564-1642 : Il a réalisé sa propre lunette astronomique avec beaucoup de soin, en polissant une lentille concave et une convexe. D un diamètre de 30mm et grossissant entre 20 et 30x. Grâce à cette lunette il a découvert que la Lune avait des cratères, montagnes et mers ; que la Voie Lactée est faite d étoiles, etc Durant les XVII et XVIIIème siècle apparaissent les «longues lunettes à faire peur aux gens» Elles sont au début le résultat d'un bricolage empirique, et sont imparfaites. Mais les opticiens s attachent à trouver de nouvelles formules pour que l image de la lunette astronomique soit de meilleures qualités. -Kepler (1571-1630) : C est ça formule qui va être adoptée, elle est basée sur 2 lentilles convexes (objectif et oculaire). -Hevelius (1611-1687) : Il fabrique une «machine céleste» qui mesure 46m de long, seulement cette lunette astronomique ne lui servira guère. -Huygens (1629-1695) : Il découvre les anneaux de Saturne ainsi que son plus gros satellite, Titan. Grâce à sa lunette qui mesure 37m, il découvre des détails de Mars comme la calotte polaire. Les lunettes géantes sont bien difficiles à manœuvrer et elles sont bien imparfaites. - La lunette astronomique de Lick (1888) fera 89 cm de diamètre pour 17 m de focale. -Celle de Yerkes (1897), toujours en service aujourd'hui, fait 1 m de diamètre et 19 m de focale. Ces lunettes sont parfaites pour étudier les planètes et les étoiles doubles. Combinées à la photographie, les lunettes installées dans le monde entier permettent d'élaborer une carte photographique du ciel. Cependant pour les grands observatoires, les lunettes n ont plus d avenir : la spectroscopie et la photographie exigent des instruments plus lumineux et il est impossible de couler, polir et soutenir des lentilles au bout de tubes de 20 m de long. Les télescopes à miroir, plus compacts et plus facile à réaliser (une seule surface à polir) vont l'emporter. Les astronomes aussi délaissent planètes et étoiles pour se tourner vers les objets moins lumineux, ces objets pâles et flous qu'on nomme alors du terme générique
les " nébuleuses " et pour lesquels il faut des instruments de grand diamètre. Ce sont ces derniers qui révéleront la véritable nature de ces objets. Délaissées par les grands observatoires, les lunettes ont encore de beaux jours devant elles parmi les astronomes amateurs. C'est que ces instruments procurent en général des images piquées, bien contrastées et supérieures à un télescope à miroir de même diamètre, avec une remarquable finesse d'image après une mise à température rapide. Un télescope associe un (ou plusieurs) miroir objectif avec une lentille (ou un groupe de lentilles) oculaire => principe de base = réflexion de la lumière. Une lunette astronomique associe une lentille objectif (ou un groupe de lentilles) avec une lentille (ou un groupe de lentilles) oculaire => principe de base = réfraction de la lumière. 2) L évolution de la lunette astronomique: Hans Lippershey: Première démonstration d'une lunette astronomique. Galilée: il établit la lunette d'approche comme instrument d'observation astronomique Huygens de 37m. 1629-1695 Yerkes. 1897 1608 1609 1571-1630 Kepler: Direction apparente de l'objet. 1641 Hevelius. 1888 Lick. 3) Composition de la lunette astronomique Une lunette astronomique est composée de deux systèmes optiques convergents comprenant : - un objectif: de grande distance focale (de l'ordre du mètre), qui donne l image d'un objet éloigné (paysage, étoile.). - un oculaire: de courte distance focale (de l'ordre du centimètre) qui joue le rôle de loupe.
L objectif et l oculaire sont disposés de part et d autre d un tube fermé. Ce tube peut être fixe ou télescopique comme dans le cas des longuesvues de marine. L oculaire se situe du côté de l œil et il est de petite dimension. L objectif se situe de l autre côté et il est, généralement, de plus grande dimension que l oculaire. Ces premières lunettes d'approche, terrestre ou astronomique, ont possédé un objectif convexe et un oculaire concave, dû au principe de hasard de leur invention par des lunetiers. Le diamètre de l'objectif détermine la quantité de lumière pénétrant dans l'appareil et donc, la clarté de l'objet. Le pouvoir séparateur, aptitude à donner deux images distinctes de deux points objets, dépend également du diamètre de l'objectif. La focale de l'objectif détermine le grossissement observé au travers de l'objectif. Plus précisément, la focale représente la distance en millimètres qui sépare le capteur du centre optique de l'objectif. Les plus récentes possèdent objectif et oculaire convexes. L'oculaire concave donne une image droite permettant l'usage en longue-vue terrestre et un raccourcissement de la longueur du tube par rapport à la focale de l'objectif. L'assemblage de deux de ces lunettes de petite taille crée l'appareil dit jumelles de Galilée. Alors que pour l'oculaire convexe, on obtient un retournement de l'image (haut et bas) et un allongement par rapport à la longueur de la focale de l'objectif. On peut faire une lunette simple avec deux loupes. Une grande, à foyer assez lointain servant d'objectif, et une petite, à foyer rapproché servant d'oculaire. En effet, l'objectif et l'oculaire sont deux systèmes optiques convergents, c'est-à-dire qu'ils concentrent (focalisent) les rayons lumineux, à la manière
d'une loupe. Ces deux systèmes convergents ont comme caractéristiques principales le diamètre et la distance focale. La distance focale est la distance entre le centre du système optique convergent (par exemple le centre de la lentille d'une loupe) et le foyer (le point où des rayons lumineux provenant de l'infini convergent). Les lunettes modernes ont toutes des objectifs et des oculaires composés de plusieurs lentilles. Le grossissement de la lunette est calculé en divisant la distance focale de l'objectif par celle de l'oculaire. 4) Le rôle : La lunette astronomique joue le double rôle de : Collecter la lumière Effectuer un zoom sur un objet qui ne soit pas un point. Le rôle d une lunette astronomique est de donner des images grossies d objets lointains dont le diamètre apparent est insuffisant pour être observé à l œil nu. La lunette astronomique sert à l'observation des astres (objets situés à l'infini) 5) LEXIQUE : Lentille concave : lentille ayant une surface creuse. Lentille convexe : lentille courbée vers l extérieur (par opposition à concave). Spectroscopie : analyse qui permet de déterminer les constituants d'un corps par l'étude de leur spectre d'absorption. Oculaire : système optique complémentaire de l'objectif.
6) Calculs : Avant tout, il faut calculer la distance focale 1/C pour chaque lentille donc: 1/2= 0,5m 1/3= 0,34m 1/4= 0,25m 1/6= 0,117m 1/8= 0,13m 1/11= 0,09m Pour ensuite ajouter les longueurs des lentilles: Ex: lentille +3doptrie + 11 doptrie= 0,34+0,09 = 0,43 m Lentille de convergence: +3 dipotrie +11 dioptrie=0,43m=bien Lentille de convergence:+3 dioptrie +8 dioptrie=0,47m= bien Lentille de convergence: +2 dioptrie +11 dioptrie=0,59= excellent Lentille de convergence: +2 dioptrie +8 dioptrie=0,63= ne marche pas.