Instruments d`optique
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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 ' y y d où d : f d f 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 : d . Le grandissement optique f1 f 2 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 f1 . Les lunettes astronomiques d’amateur possèdent un objectif de distance f2 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). Appareil photographique Les grandeurs caractérisant l’appareil photographique sont la distance focale de l’objectif et son ouverture. La distance focale de l’objectif, formé de plusieurs lentilles convergentes et divergentes pour diminuer les défauts des lentilles, est de 50mm. Si elle est plus petite on l’appelle « grand angle », si elle est plus grande on l’appelle « téléobjectif ». Les objectifs « zoom » ont la distance focale variable. Le rôle de l’objectif est de créer sur la pellicule photographique sensible à la lumière une image nette de l’objet observé. La mise au point s’effectue par un déplacement des lentilles de l’objectif par rapport à la pellicule. Grâce au diaphragme on peut varier la quantité de la lumière qui pénètre dans l’appareil et aussi la qualité de l’image – sa profondeur de champ. La durée pendant laquelle la pellicule est exposée à la lumière est appelée durée d’exposition. Cette durée est réglée par l’obturateur.
