Objectifs : Savoir que dans un télescope l`image intermédiaire

Mme GRISARD
CHAPITRE : . . . . .
Classe : Tale S
Physique A : Produire des images,
observer
La lunette astronomique
dimanche 16 avril 2017e
1
Objectifs : Savoir que dans une lunette astronomique l’image intermédiaire donnée par l’objectif constitue un objet pour
l’oculaire. Construire l’image intermédiaire et l’image définitive d’un objet plan perpendiculaire à l’axe
optique. Déterminer, à partir d’une construction à l’échelle, les caractéristiques de l’image définitive donnée
par la lunette astronomique. Construire la marche d’un faisceau lumineux à travers une lunette astronomique.
Savoir définir et calculer le diamètre apparent. Savoir utiliser la définition du grossissement et exploiter son
expression. Connaître la définition du cercle oculaire, son intérêt pratique, et savoir le construire. Réaliser et
exploiter un montage permettant d’illustrer le fonctionnement de la lunette astronomique (choix des lentilles,
réglage du montage, mesure des grandeurs permettant de valider le modèle).
I. Qu’est-ce qu’une lunette astronomique ?
a) Rôle d’une lunette astronomique
Construire d’un objet lointain une image lointaine agrandie.
b) Description d’une lunette astronomique
1) L’objectif peut être modélisé par une lentille mince convergente (dans les conditions de
Gauss) de grande distance focale (f’1 de l’ordre du mètre), qui donne de l’objet AB une
image intermédiaire A1B1 a distance finie.
2) L’oculaire est un système équivalent à une lentille convergente (f’2 de l’ordre du
centimètre), qui donne de l’objet intermédiaire A1B1 une image définitive A’B’ située à
distance suffisamment grande pour être observée par l’œil.
II. Caractéristiques d’une lunette astronomique
a) Caractéristiques d’une lunette astronomique
 L’objet est situé à l’infini. L’image intermédiaire A1B1 se forme donc dans le plan focal image
de l’objectif.
 Pour une vision optimale, l’image intermédiaire A1B1 doit être située dans le plan focal objet de
l’oculaire pour que l’image finale se forme à l’infini et que l’œil puisse l’observer sans fatigue.
Dans ces conditions, la lunette astronomique est dite afocale : elle donne d’un objet situé à
l’infini une image rejetée à l’infini. Pour cela, la distance entre les deux lentilles O1O2 est égale
à la somme de leurs distances focalesf’1 + f’2.
Remarque : Si la distance objectif-oculaire est supérieure à la somme des distances focales,
l’image se forme alors derrière la lentille, et on peut l’observer sur un écran. C’est le cas
lorsqu’on veut observer le Soleil, car l’observation du Soleil à travers un instrument
d’optique est dangereuse pour l’œil.
b) Construction d’une image
Image intermédiaire par la première lentille (objectif) :
Image définitive par la lentille convergente (oculaire) :
(L2)
(L1)
B
A
B1
A1
(L2)
(L1)
B
A
B1
A1
B’
A’

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c) Grossissement
Le grossissement de la lunette astronomique est le rapport G = ’ / , où  est le diamètre apparent
(angle  sous lequel on voit un objet AB à l’œil nu) et ’ est l’angle sous lequel l’œil voit l’image
définitive de l’objet à travers la lunette astronomique.
Remarque : Le grossissement de la lunette astronomique G = ’ /  vérifie la relation :
G = f’1 / f’2, où f’1 représente la distance focale de l’objectif (lentille L1) et f’2 représente
la distance focale de l’oculaire (lentille L2).
d) Cercle oculaire
Définition : Le cercle oculaire est l'image de la monture de l'objectif (lentille L1) donnée par
l'oculaire. C’est l'endroit où il faut placer l'œil pour observer l’image dans les
meilleures conditions.
En effet, le cercle oculaire est une région où la quantité de lumière est maximale. C’est la section
commune à tous les faisceaux qui émergent du télescope. C’est là que la pupille recevra le plus de
lumière.
Remarque : Le diamètre du cercle oculaire du télescope d vérifie la relation : d = D / G, où D est le
diamètre de l’objectif.