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 Spé Physique – Produire des images, observer – Séance 5 LE TELESCOPE
Activité 1: Etude d’un article scientifique
Questions :
La lunette (doc.1)
1. Comment nomme-t-on la lentille située du côté de
l’objet ? Celle située du côté de l’œil ?
2. D’après le document 1, quelle est la distance entre les
deux lentilles ?
3. Où se forme l’image intermédiaire, donnée par l’objectif,
d’un objet très éloigné ?
4. Où doit se situer l’image définitive pour que l’œil puisse
l’observer sans se fatiguer ?
5. Pour avoir un fort grossissement, comment faut-il choisir
les distances focales de l’objectif et de l’oculaire ?
Le télescope (doc. 2)
1. Dans le télescope, le miroir primaire est parabolique. Où
se forme l’image intermédiaire donnée par ce miroir, d’un
objet très éloigné ?
2. Quelle est la forme du miroir secondaire ? Quel est son
rôle ?
3. Où doit se situer le foyer objet de l’oculaire pour observer
une image définitive à l’infini ?
4. Qu’est-ce qui différencie les deux instruments ? Pourquoi
qualifie-t-on le télescope de réflecteur et la lunette de
réfracteur ?
Activité 2 : Principe de fonctionnement
1. Etude graphique de la formation des images
On considère un objet AB se trouvant à l’infini. Le point A est sur l’axe du miroir principal et le point B est vu sous un diamètre
apparent θ .
Nous allons d’abord construire A1B1 de l’objet AB formée par le miroir principal.
Puis l’image A2B2 formée par le miroir secondaire.
Enfin l’image définitive A’B’ formée par l’oculaire.
2011/2012 1 Spé Physique – Produire des images, observer – Séance 5 Première étape : formation de l’image A1B1
Miroir primaire
B И l’infini
F’1
A И l’infini
S
C
Deuxième étape : formation de l’image A2B2
Miroir primaire
Miroir secondaire
F’
1
S
O
C
Troisième étape : formation de l’image définitive A’B’
Miroir primaire
Miroir secondaire
B И l’infini
F’1
A И l’infini
C
S
O
F’2
oculaire
O2
F2
2011/2012 2 Spé Physique – Produire des images, observer – Séance 5 2. Relation entre les distances focales, grossissement et cercle oculaire
Relation entre les foyers :
Lorsque le télescope fonctionne dans les conditions précédentes il est dit afocal, c'est-à-dire que pour un objet AB observé à l’infini,
l’image définitive A’B’ est également observée à l’infini.
Montrer que, lorsque le télescope fonctionne dans ces conditions, on a
SO + OO2 = f’1 + f’2
où f’1 et f’2 sont respectivement la distance focale du miroir principal et de l’oculaire.
Grossissement :
Comme pour le microscope on définit le grossissement du télescope par la relation
G=
θ
θ'
Montrer que le grossissement d’un télescope s’exprime par la relation
G=
f '1
f '2
Que faut-il pour que le grossissement d’un télescope soit le plus grand possible ?
Cercle oculaire :
Le cercle oculaire d’un télescope est l’image du miroir principal (objectif) donnée par l’ensemble miroir « secondaire-oculaire ».
Faire la construction permettant de déterminer la position et la taille du cercle oculaire du télescope.
Quel est l’intérêt du cercle oculaire ?
2011/2012 3 Spé Physique – Produire des images, observer – Séance 5 LE TELESCOPE
f 1'
B∞
L’objectif du télescope est un miroir concave (souvent de forme
parabolique).
L'oculaire, comme dans la lunette astronomique, joue le rôle
d'une loupe dans l'examen de l’image fournie par l’objectif.
Le faisceau lumineux entrant dans le télescope est réfléchi par
l’objectif puis dévié par un petit miroir plan vers l’oculaire.
A∞
F’1
A1
C
θ
’
B∞
S
B1
A∞
Modélisation du télescope par un miroir concave sphérique et une lentille mince
( )
θ ' ≅ tan θ ' =
A1B1
'
1
CF
=
A1B1
'
1
SF
=
A1B1
f1'
(6)
A1
B1
Le miroir sphérique de centre C donne de l’objet AB situé à l’infini (A∞ B∞) une
image A1B1 située dans le plan focal F’1 de ce miroir.
B2
A2
L’image A1B1 devient objet pour le miroir plan qui en donne une image A2B2 symétrique par rapport à son plan.
()
θ ≅ tan θ =
A2B2
f2'
f 2'
(7)
B2
F2
A2
β
oculaire
L’image A2B2 devient objet pour l’oculaire qui en donne une image définitive A’B’.
B '∞
Cette image définitive est rejetée à l’infini car l’objet A2B2 est dans le plan focal objet F2 de l’oculaire. Cette position est caractéristique
du télescope afocal.
B∞
Le grossissement standard
A∞
On appelle grossissement d'un télescope le rapport du
diamètre apparent de l'image finale au diamètre apparent
θ'
de l'objet observé à l'œil nu : G =
θ
G=
S
B∞
F’2
A∞
Dans le cas du télescope afocal, on a :
(6) et (7) :
F’1
f 1'
f 2'
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