Instruments d`optique

Instruments d’optique
1) loupe
2) microscope
3) lunettes
a) réfracteurs (de Kepler, de Galilée)
b) réflecteurs (de Newton, de Cassegrain)
4) appareil photographique
La loupe, le microscope et les lunettes sont les appareils « subjectifs ». Ils agrandissent l’angle
d’observation  et on peut définir le grandissement angulaire par
'
où ’ est l’angle sous
lequel on voit l’objet à travers l’instrument et  est l’angle sous lequel on voit l’objet à l’œil
nu d’une distance de 25 cm (à l’œil nu pour les lunettes).

Loupe
La loupe est formée par une lentille mince convergente. On place l’objet tout près du foyer
objet de la lentille, à une distance inférieure à la distance focale. L’image est toujours droite,
agrandie et virtuelle. Il faut regarder dans l’instrument optique pour observer l’image.
Le grandissement angulaire de la loupe peut être exprimé par
f
d
d
y
f
y : '
où d
représente la distance de 25 cm. Le grandissement maximal est de 6. Puis les défauts des
lentilles sont trop grandes.

Microscope
Le microscope est formé par deux lentilles convergentes (objectif et oculaire). On place
l’objet près du foyer objet de l’objectif (mais a>f) et l’image intermédiaire donnée par cette
première lentille est donc agrandie, réelle et renversée. Cette image sert comme l’objet pour la
deuxième lentille. L’oculaire est une loupe (l’image intermédiaire est alors plus près du centre
optique de l’oculaire que son foyer) qui permet d’observer cette image intermédiaire. L’image
finale reste alors renversée, elle est agrandie pour la deuxième fois et cette fois-ci elle est
virtuelle et nous devons regarder dans l’instrument pour l’observer.
Pour son grandissement angulaire on peut déduire :
21 f
d
f
. Le grandissement optique
maximal est de 1000 (pour un microscope particulier on obtient environ 2000 – la limite pour
le domaine optique).

Lunettes réfracteurs
La première lunette était construite par Galilée en 1606 pour observer les satellites de Jupiter.
Ces lunettes sont aussi formées par deux lentilles. L’objectif est une lentille de distance focale
assez grande, l’oculaire est une lentille servant à observer l’image formée par la première
lentille dans son foyer image. Dans le cas de l’instrument de Galilée, l’oculaire est une lentille
divergente est l’image donnée par la lunette est droite. Par contre dans l’instrument de Kepler,
l’oculaire est une lentille convergente est l’image est alors renversée.
Le grandissement angulaire de n’importe quel type de lunettes réfracteurs est exprimé par la
formule
2
1
f
f
. Les lunettes astronomiques d’amateur possèdent un objectif de distance
focale d’ordre d’un mètre, et un oculaire de distance focale de l’ordre du centimètre. Alors
=100.
La plus grande lunette astronomique du monde, mise en service en 1897, se trouve à Yerkes
(USA). La distance focale de l’objectif (de diamètre 102cm) est égale à 19,4m.

Lunettes réflecteurs
Dans ces appareils, la lentille de l’objectif est remplacée par deux miroirs (concave et plan)
comme dans l’appareil de Newton et par deux miroirs (concave et convexe) comme dans
l’appareil de Cassegrain.
Les plus grands télescopes sont :
télescope Hale de 508 cm de diamètre du mont Palomar (1948) ;
télescope Zelentchuk de 6m de diamètre dans le Caucase ;
où bien les miroirs multiples :
miroir de Keck sur le mont Maura Kéa à Hawaï (10m) ;
miroir Silla au Chilli (4 miroirs de 8,2m).