le téléscope de Newton
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LE TÉLESCOPE DE NEWTON NEWTON En 1672, soixante ans environ après l'utilisation historique d'une lunette par Galilée (1564-1642), Isaac Newton (1642-1727) met au point un nouvel instrument pour les observations astronomiques. Les télescopes de type Newton font toujours partie des instruments proposés aux astronomes. 1. Étude du télescope de Newton Voici la description fournie par le fabricant du télescope. "La différence majeure entre un télescope de Newton et une lunette astronomique réside dans leur principe optique : le télescope de type Newton est constitué d'un miroir concave placé au fond d'un tube, qui réfléchit et concentre la lumière vers un second miroir plan incliné à 45°, dit secondaire, qui la renvoie vers l'oculaire. Le télescope permet l'observation des détails des bandes nuageuses de Jupiter, des reliefs de la Lune et des planètes plus difficiles comme Mars, dont vous distinguerez la topographie. Il est livré avec 2 oculaires de 31,75 mm et un objectif, dit chercheur, 6x30 mm (grossissement X diamètre de l'objectif)" Télescope de Newton 114 / 900 mm (diamètre, focale). Grossissement de 36X et 138X. Questions 1.1. À l'aide du document ci-contre, identifiez sur la photo les différents éléments optiques constitutifs du télescope décrit. 1.2. Quelle est la distance focale du miroir principal du télescope ? 1.3. Comment procéder pour modifier le grossissement du télescope ? Est-ce différent de la lunette ? 1.4. Le diamètre apparent de Jupiter observé depuis la Terre est au maximum de 47". Calculez le diamètre apparent de Jupiter vu par le télescope à son plus fort grossissement. 1.5. L'expression du grossissement du télescope en fonction des paramètres de l'objectif et de l'oculaire est identique à celle de la lunette. Calculez les distances focales des deux oculaires fournis avec le télescope. 1.6. Soit F2 le foyer objet de l'oculaire. Le télescope étant afocal, donnez la position de l'image du foyer F1 du miroir principal par le miroir secondaire. tsspeo5_02.doc Page 1 sur 2 JFC 2. Grossissement. On veut construire un télescope de type Newton à l'aide d'un miroir primaire sphérique de diamètre d'ouverture D = 40 mm et de rayon de courbure R = 30 cm. 2.1. Quelle est la distance focale f'1 du miroir primaire ? 2.2. Le miroir plan secondaire, incliné à 45° par rapport à l'axe du miroir primaire, est placé à 10 cm du sommet S de ce dernier. Grâce à lui, à quelle distance de l'axe du miroir primaire est rejeté le foyer F'1 ? On repère par F"1 la nouvelle position du foyer. 2.3. On place l'oculaire, de focale 12 mm, en faisant coïncider son foyer objet F, avec le foyer F1". Schématisez en taille réelle le dispositif miroir primaire secondaire / oculaire. Grâce à un filtre spécial, on observe le Soleil dont le centre est dans le prolongement de l'axe du miroir primaire. En représentant le Soleil par son diamètre apparent α construisez sur le schéma précédent l'image A1B1 qu'en donne le miroir primaire seul. Sur ce même schéma, placez l'image A1'B1' qu'en donne ensuite le miroir secondaire. Construisez l'image finale fournie par l'oculaire. Où se situe-t-elle ? Indiquez sur le schéma l'angle α' sous lequel on observe l'image finale. 2.4. Exprimez α en fonction de la distance focale du miroir primaire et de la grandeur A1B1 de l'image intermédiaire du Soleil. Exprimez α' en fonction de la distance focale de l'oculaire et de A1B1 Établissez alors une relation permettant de calculer le grossissement G du télescope défini par G = α' / α 2.5. On pourrait déplacer le miroir secondaire pour le rapprocher du foyer du miroir principal ; quel serait l'intérêt de cette modification ? Comment la position de l'oculaire est-elle déplacée dans ce cas ? quel peut-être alors l'inconvénient de la modification ? B" B θ F1 θ θ F B' 2 θ′ θ′ tsspeo5_02.doc Page 2 sur 2 JFC
