TP Lunette Astronomique

Lycée des Eucalyptus PCSI
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TP O4 : Modélisation de lunettes
Nom, prénom 1 :
Nom, prénom 2 :
Notation
Autonomie des élèves et
respect des consignes
AUT
A
B
C
D
E
Notation
Ensemble du TP
Note : /20
I. Objectif du TP
L’objectif de ce TP est de vous faire réaliser différentes lunettes.
II. Modélisation d’une étoile lointaine et d’un oeil émmetrope
1- Quel système optique peut-on utiliser pour simuler un objet à l’infini (comme une étoile loin-
taine par exemple) ?
2- Dans le modèle de l’œil emmétrope, où se forme l’image d’un objet situé à l’infini ?
3- Faire un schéma du montage : objet réel AB, système optique et œil emmétrope.
4- Réaliser le montage sur le banc optique : système optique + œil. On prendra une lentille de vergence
V0 = 8 δ pour modéliser le cristallin de l’œil.
5- Mesurer l’angle α sous lequel est vu l’objet par l’œil. (incertitude ?)
6- Appeler le professeur pour validation
Appel n°1
Réaliser le montage optique de l’œil emmétrope
REA
A
B
C
D
E
III. La lunette astronomique
La lunette astronomique est un instrument d’optique utilisé pour observer des objets célestes comme des étoiles
par exemples. Comme toutes les lunettes, elle est constituée d’un objectif L1 et d’un oculaire L2 caractérisés par
leur distance focale f1’ et f2’.
La lunette astronomique est un instrument afocal
1. La lunette astronomique est formée de deux lentilles convergentes de distances focales f’1 et
f’2. Où doit se situer l’image intermédiaire ? Exprimer la distances D entre les centres optiques des
deux lentilles O1 et O2 en fonction de ces distances focales.
2. Exprimer le grossissement angulaire théorique de la lunette en fonction de ces distances focales
puis en fonction des vergences V1 et V2 des lentilles L1 et L2.
3. Choisir les lentilles parmi celle à votre disposition de manière à avoir un grossissement maximal.

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4. Faire le schéma correspondant sur votre compte-rendu.
5. Réaliser le montage optique en conservant le système précédent (objet simulé à l’infini + œil).
On se servira de l’écran pour vérifier que l’image intermédiaire est au bon endroit.
Appel n°2
Réaliser le montage optique d’une lunette astronomique
REA
A
B
C
D
E
6. Mesurer l’angle α’ sous lequel est vu l’objet au travers de la lunette. (incertitude ?)
7. Calculer le grossissement angulaire réel et le comparer au théorique.
IV. La lunette de Galilée
Une lunette de Galilée est instrument d’optique constitué d’un objectif modélisé par une lentille convergente et
d’un oculaire modélisé par une lentille mince divergente. C’est un instrument afocal.
1. Où doit être réalisée l’image intermédiaire ? Faire un schéma optique de la lunette en faisant
apparaitre la distance focale image f’3 de l’objectif et la distance focale objet f4 de l’oculaire.
2. Réaliser le montage en choisissant astucieusement les deux lentilles.
Appel n°3
Réaliser le montage optique de la lunette de Galilée
REA
A
B
C
D
E
3. Mesurer l’angle α’’ sous lequel est vu l’objet au travers de la lunette. (incertitude ?)
4. Exprimer alors le grossissement du microscope et le calculer.
5. Quelle différence majeure pouvez-vous observée entre la lunette astronomique et la lunette de Gali-
lée ? Expliquer pourquoi on appelle cette lunette la « lunette d’opéra » (deux raisons).

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V. Annexes
A/ Liste du matériel :
paillasse élève
• banc optique
• source de lumière blanche
• objet métallique : mire micrométrique.
• lentilles convergentes (1 x 3 δ, 3 x 8δ, 1 x 20 δ)
• lentilles divergente (1 x -6 δ/-8 δ)
• écran
• supports pour lentilles
• Barre pour fixer distance lentille-écran
paillasse prof
B/ Capacités expérimentales ciblées :
• Éclairer un objet de manière adaptée.
• Choisir une ou plusieurs lentilles en fonction des contraintes expérimentales, et choisir leur focale
de façon raisonnée.
• Optimiser la qualité d’une image (alignement, limitation des aberrations, etc.).
• Estimer une valeur approchée d’une distance focale.
C/ Documents annexes :
_ FM1 Mesures et incertitudes
_ FM2 Compte-rendu
_ Cours O3 et O4.