Term S spécialité. Produire des images, observer. TP : Le télescope

Term S spécialité.
Produire des images, observer.
TP : Le télescope de Newton
Objectif : Etudier le fonctionnement du télescope de Newton.
I)
PRESENTATION DU TELESCOPE DE NEWTON.
Un télescope de Newton comprend trois systèmes optiques :
- un miroir primaire : miroir sphérique de grande distance focale et de grand
diamètre pour capter le maximum de lumière. C’est l’objectif du télescope.
- un miroir secondaire : petit miroir plan orienté à 45° par rapport à l’axe optique
du miroir primaire.
- une lentille convergente de courte distance focale. C’est l’oculaire du télescope.
- La différence fondamentale entre lunette et télescope provient de l’objectif qui n’est
plus un système convergent constitué de lentilles, mais un miroir concave.
- La mise au point s’effectue en déplaçant l’oculaire par rapport au miroir secondaire
plan.
- Le télescope a pris une place prépondérante dans les observatoires car il est possible
de construire des miroirs de tailles très supérieures à celles des lentilles (jusqu’à 10
mètres actuellement).
II)
ETUDE GRAPHIQUE.
1) Modélisation du télescope
2) Images.
-
L’objectif donne de l’objet A∞B∞ une image intermédiaire A1B1.
A1B1 sert d’objet pour le miroir plan qui en donne une image intermédiaire A2B2.
A2B2 sert d’objet pour l’oculaire qui en donne l’image définitive A’∞B’∞.
objectif
A∞B∞
objet
image
image
image
Miroir plan
A1B1
objet
A2B2
oculaire
A’ ∞B’ ∞
objet
Le schéma du télescope est fournie en annexe et sera complété progressivement.
Répondre à la question 1 sur la feuille réponse.
Remarque : Les rayons ne traversent pas le miroir plan M2 !! Ils passent de part et
d’autre de ce petit miroir dont les dimensions ont été exagérées pour la construction des
images.
Répondre aux questions 2 à 4 sur la feuille réponse.
3) Grossissement.
Le grossissement G du télescope est égal au rapport G =
θ'
avec :
θ
θ’, angle sous lequel est vu l’image définitive à travers le télescope.
θ, angle sous lequel est vu l’objet à l’œil nu (diamètre apparent).
Répondre à la question 5 sur la feuille réponse.
4) Le cercle oculaire.
Le cercle oculaire du télescope est l’image du miroir primaire par le système
miroir plan - oculaire.
Répondre aux questions 6 à 8 sur la feuille réponse.
Feuille réponse.
Nom :
Prénom :
Question 1. Où se forme l’image intermédiaire A1B1 de l’objet A∞B∞ donnée par le miroir
primaire M1 ? Justifier. Construire A1B1 sur le schéma.
Question 2. Comment qualifiée A2B2 par rapport à A1B1. Construire A1B1 sur le schéma.
Question 3. Où doit se trouver A2B2 pour que l’image définitive A’B’ soit rejetée à
l’infini ?
En déduire la position du foyer objet F2 de L2 et celle du foyer image F’2. Construire
A’∞B’∞ sur le schéma.
Question 4. Dans les conditions précédentes le télescope est afocal. Justifier cette
affirmation.
Question 5. Placer les angles θ et θ’ sur le schéma. Démontrer que pour un télescope
afocal : G = f’1/f’2.
Question 6. Construire sur le second schéma, l’image du miroir primaire M1 par le miroir
plan M2. On note C1D1 cette image.
Question 7. Construire le cercle oculaire C’D’ à partir de C1D1.
Question 8. Quel est l’intérêt de placer son œil au niveau du cercle oculaire ?