La lunette astronomique

Nom 1 :
Nom 2 :
Nom 3 :
Nom 4 :
date
Créativité
Compte
rendu
Schémas
Note
Classe
/6
/8
/6
/20
Extrait de Wikipédia : Galilée : né à Pise en 1564 et mort à Arcetri près de Florence, en 1642, c’ est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle,
célèbre pour avoir jeté les fondements des sciences mécaniques (étude des mouvements) ainsi que pour sa défense opiniâtre de la conception copernicienne
de l'univers, c’est à dire de l’idée que la terre tourne sur elle même et autour du soleil, n’est donc pas le centre de l’univers.
Nous sommes en mai 1609, Galilée reçoit de Paris une lettre du Français
Jacques Badovere, l'un de ses anciens étudiants, qui lui confirme une rumeur
insistante : l'existence d'une lunette permettant de voir les objets éloignés.
Fabriquée en Hollande, cette lunette aurait déjà permis de voir des étoiles
invisibles à l'œil nu, mais le secret de cette invention est bien gardé !
Galilée vous confie alors une boite contenant 4 lentilles appelées A, B, C et D,
et vous confie la mission de poursuivre le travail qu’il a commencé et de finir
de rédiger la lettre-réponse qu’il fait à son ami :
- Point 1 de la lettre :
coller la feuille jointe, compléter la liste du matériel,
réaliser l’expérience et terminer le compte rendu.
- Point 2 à 4 : répondre aux questions soulignées en rédigeant un compte
rendu comprenant : question, hypothèse, schéma, liste de matériel,
observation, si nécessaire un raisonnement (or, je sais que ….donc ……..
mais ……, et évidemment une conclusion.
Mon cher Galilée,
Je t’écris pour te faire part de l’avancement de mes recherches actuelles : j’essaie, non sans
difficultés, de percer le secret de la lunette des hollandais : Je ne t’apprendrais rien en te disant
que pour grossir un objet, il faut une lentille convergente, mais nous savons aussi que celle ci ne
permet pas de grossir un objet situé au delà d’une certaine distance (égale à sa longueur
focale), ce qui le rend inefficace pour regarder par exemple la Lune.
Voici ce que j’ai déjà pu découvrir à ce jour :
1. Il faut d’abord obtenir, avec une lentille à longue distance focale que l’on nommera
objectif, une image de l’objet lointain sur un calque disposé au foyer. Il faut ensuite
essayer de grossir cette image obtenue sur le calque avec une lentille que l’on appellera
oculaire, qui fonctionnera comme une loupe. On observe alors, à travers l’oculaire, le
paysage lointain agrandi, mais très flou et à l’envers. J’ai essayé avec des écrans de
plus en plus fins et surprise :
avec un écran presque transparent, on voit toujours à
l’envers, mais bien plus net ! A ton avis, à quoi peut bien servir l’écran transparent ?
Objectif
Image de la lune
Foyer
20 cm
écran transparent
ou translucide
oculaire
10 cm
2. Je ne disposais, pour l’oculaire, que d’une lentille de 10 cm de longueur focale .Peux tu
essayer d’obtenir un plus fort grossissement avec une autre lentille? A ton avis, faut-il une plus
grande ou une plus petite longueur focale ? A quelle distance de l’objectif faut-il la mettre ?
3. Par ailleurs, pour obtenir une image à l’endroit, j’ai entendu dire qu’ils disposaient l’oculaire
très près Faisceau
de l’objectif,
comme ceci Oculaire
:
parrallèle
Faisceau très convergent
Objectif inchangé
Malheureusement, ce montage ne
Faisceau convergent
fonctionne pas : il doit y avoir une erreur
dans mes informations. Mais j’ai une piste à
te soumettre : Avec ce que j’ai compris du
premier montage, je sais que l’on peut voir
15 cm environ
un objet lointain à travers deux lentilles,
lorsqu’un faisceau de lumière parallèle qui les
traverse, en ressort parallèle. (voir les
faisceaux de la figure ci-dessus)
Le problème semble ici que mon oculaire rend le faisceau non pas parallèle, mais encore plus
convergent. Existe-il une autre lentille, que l’on pourrait utiliser comme oculaire, qui permette d’obtenir
un faisceau parallèle avec un faisceau convergent ?
4. Un dernier détail si tu as encore le temps : j’ai constaté que les défauts des lentilles qui
rendent les images de mauvaise qualité sont plus importants en périphérie (sur le pourtour)
qu’au centre de celle-ci. Que pourrait-on utiliser pour ne laisser passer que les rayons du
centre de la lentille et bloquer les autres ?
Je suis impatient d’avoir de tes nouvelles : Peut être cet outil nous permettra-il d’observer le ciel
et peut être même de savoir enfin, si c’est l’univers qui tourne autour de la Terre, ou si c’est la
Terre qui tourne autour du soleil : te rends tu compte ? Ca changerais tout !
Jacques Badovere, le 3 mai 1609
Mon cher jacques,
Nous allons tenter, avec mes assistants, de répondre le plus précisément possible à tes
questions en employant la démarche scientifique, grâce à laquelle j’ai déjà pu comprendre
beaucoup de phénomène de la nature.
1. A quoi sert l’écran transparent ?
Hypothèse : Je pense qu’il ne sert à rien car les rayons de lumière le traversent sans former
d’image.
Expérience : Pour le vérifier, il suffit de l’enlever et de vérifier si la lunette fonctionne encore.
Liste de matériel :
Schéma :
Objectif : lentille ........................
de longueur focale ………
Oculaire : lentille ........................
de longueur focale ………
10cm
20 cm
…………….. pour mesurer la distance
entre les lentilles.
Observation : je vois que …………………………………………………………………………………………….
Objet lointain à observer (Lune)
objectif
oculaire
Conclusion : je conclue que………………………………………………………………………………...
Fin de l’histoire : Il est le seul à l'époque à réussir à obtenir une image droite grâce à
l'utilisation d'une lentille ……………………………….. en oculaire. Cette invention marque un
tournant dans la vie de Galilée. Le 21 août, venant à peine de terminer sa deuxième lunette (elle
grossit huit ou neuf fois), il la présente au Sénat de Venise. La démonstration a lieu au sommet du
Campanile de la place Saint-Marc. Les spectateurs sont enthousiasmés : sous leurs yeux,
Murano, située à 2,5 km semble être à 300 m seulement ! Galilée offre son instrument et en lègue
les droits à la République de Venise, très intéressée par les applications militaires de l'objet. En
récompense, Galilée est confirmé à vie à son poste de Padoue et son salaire est doublé. Il est
enfin libéré des difficultés financières. En quelques semaines, il découvre la nature de la Voie
lactée, dénombre les étoiles de la constellation d'Orion et constate que certaines étoiles visibles à
Carnet d’observation de Galilee
l'œil nu sont, en fait, des amas d'étoiles. Il étudie également les tâches solaires.
Le 7 janvier 1610, Galilée fait une découverte capitale : il remarque 3 petites étoiles à côté de Jupiter. Après quelques nuits d'observation, il
découvre qu'elles sont quatre et accompagnent la planète. Ce sont les satellites de Jupiter, qu'il nomme les étoiles Médicées. Le 10 avril, il fait
observer ces astres à la cour de Toscane. C'est le triomphe. Une nouvelle vision de l’univers est en train de naître…….. Malheureusement, ces
observations soulèvent beaucoup trop de remise en question de l’ordre établi, et il aura des problèmes avec l’inquisition. Il s’ensuivra même un procès
ou il devra abjurer, c'est-à-dire reconnaître qu’il s’est trompé. Même s’il restait lui-même convaincu de ses affirmations, pour échapper au bûcher, il
n’eut d’autres choix que de se rétracter. Mais le progrès scientifique était en marche, et rien ne pût l’arrêter.
Mon cher jacques,
Nous allons tenter, avec mes assistants, de répondre le plus précisément possible à tes
questions en employant la démarche scientifique, grâce à laquelle j’ai déjà pu comprendre
beaucoup de phénomène de la nature.
1. A quoi sert l’écran transparent ?
Hypothèse : Je pense qu’il ne sert à rien car les rayons de lumière le traversent sans former
d’image.
Expérience : Pour le vérifier, il suffit de l’enlever et de vérifier si la lunette fonctionne encore.
Liste de matériel :
Schéma :
Objectif : lentille ........................
de longueur focale ………
Oculaire : lentille ........................
de longueur focale ………
10cm
20 cm
…………….. pour mesurer la distance
entre les lentilles.
Observation : je vois que …………………………………………………………………………………………….
Objet lointain à observer (Lune)
objectif
oculaire
Conclusion : je conclue que………………………………………………………………………………...
Fin de l’histoire : Il est le seul à l'époque à réussir à obtenir une image droite grâce à
l'utilisation d'une lentille ……………………………….. en oculaire. Cette invention marque un
tournant dans la vie de Galilée. Le 21 août, venant à peine de terminer sa deuxième lunette (elle
grossit huit ou neuf fois), il la présente au Sénat de Venise. La démonstration a lieu au sommet du
Campanile de la place Saint-Marc. Les spectateurs sont enthousiasmés : sous leurs yeux,
Murano, située à 2,5 km semble être à 300 m seulement ! Galilée offre son instrument et en lègue
les droits à la République de Venise, très intéressée par les applications militaires de l'objet. En
récompense, Galilée est confirmé à vie à son poste de Padoue et son salaire est doublé. Il est
enfin libéré des difficultés financières. En quelques semaines, il découvre la nature de la Voie
lactée, dénombre les étoiles de la constellation d'Orion et constate que certaines étoiles visibles à
Carnet d’observation de Galilee
l'œil nu sont, en fait, des amas d'étoiles. Il étudie également les tâches solaires.
Le 7 janvier 1610, Galilée fait une découverte capitale : il remarque 3 petites étoiles à côté de Jupiter. Après quelques nuits d'observation, il
découvre qu'elles sont quatre et accompagnent la planète. Ce sont les satellites de Jupiter, qu'il nomme les étoiles Médicées. Le 10 avril, il fait
observer ces astres à la cour de Toscane. C'est le triomphe. Une nouvelle vision de l’univers est en train de naître…….. Malheureusement, ces
observations soulèvent beaucoup trop de remise en question de l’ordre établi, et il aura des problèmes avec l’inquisition. Il s’ensuivra même un procès
ou il devra abjurer, c'est-à-dire reconnaître qu’il s’est trompé. Même s’il restait lui-même convaincu de ses affirmations, pour échapper au bûcher, il
n’eut d’autres choix que de se rétracter. Mais le progrès scientifique était en marche, et rien ne pût l’arrêter.