06 Télescope de Newton

TS - Spécialité – Optique n°6 Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - http://labotp.org
TELESCOPE DE NEWTON
•
••
• Objectif: étudier le fonctionnement d'un télescope de type Newton.
I. PRESENTATION D'UN TELESCOPE DE NEWTON
• Observer le télescope de Newton du laboratoire.
1) Quels sont les 3 systèmes optiques qui composent le télescope de Newton ?
• Orienter le télescope vers un objet lointain et observer l'image obtenue.
2) Caractériser l'image obtenue.
• Un télescope de Newton comprend trois systèmes optiques:
- un miroir primaire  : miroir parabolique 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.
• Le miroir primaire   capte la lumière de l'astre observé et la renvoie
vers le miroir secondaire   qui, à sont tour, la réfléchit vers l'oculaire  .
Le miroir secondaire plan   permet de faire sortir l'image du tube du
télescope.
• La mise au point est réalisée en déplaçant l'oculaire par rapport au
miroir secondaire plan.
• Un télescope est caractérisé par deux nombres (114 / 900 par exemple).
Ici 114 est le diamètre du miroir primaire en mm et 900 est la distance
focale du miroir primaire en mm.
• La différence fondamentale entre lunette astronomique et télescope
provient de l'objectif: c'est une lentille convergente dans une lunette
alors que c'est un miroir convergent dans un télescope. La fabrication de
grands miroirs est plus facile que celle de grandes lentilles: c'est la raison
pour laquelle les plus grands observatoires sont dotés de télescopes et non
de lunettes astronomiques.

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II. ETUDE GRAPHIQUE
1) Images
• Dans cette étude le miroir parabolique de l'objectif est modélisé par un miroir sphérique convergent.
• Schématiquement, la correspondance entre objet et image pour les trois systèmes optiques est:
• Le schéma du télescope est représenté sur la feuille de papier millimétré.
a) Où se forme l'image intermédiaire A
1
B
1
de l'objet A
∞
∞∞
∞
B
∞
∞∞
∞
donnée par le miroir primaire M
1
? Pourquoi ? Construire l'image A
1
B
1
sur
le schéma.
Remarque: les rayons ne traversent pas le miroir plan M
2
!! Ils passent de part et d'autre de ce petit miroir dont les dimensions ont été
exagérées pour la construction des images.
b) L'image A
1
B
1
devient objet pour le miroir plan M
2
qui en donne une image A
2
B
2
.. Comment est orientée l'image A
2
B
2
par rapport à
l'objet A
1
B
1
? Construire A
2
B
2
sur le schéma
c) L'image A
2
B
2
devient à son tour objet pour l'oculaire L
2
qui en donne une image définitive A'
∞
∞∞
∞
B'
∞
∞∞
∞
. Où doit se trouver A
2
B
2
pour
que l'image définitive A'
∞
∞∞
∞
B'
∞
∞∞
∞
soit située à l'infini ? En déduire la position du foyer objet F
2
de L
2
et celle du foyer image F '
2
.
Construire l'image définitive A'
∞
∞∞
∞
B'
∞
∞∞
∞
.
d) Dans les conditions précédentes, le télescope est dit afocal: justifier cette affirmation.
2) Grossissement
• Le grossissement G du télescope est égal au rapport: G =
'
θ
θ
avec:
θ
θθ
θ': angle sous lequel est vu l'image définitive de l'objet à travers le télescope.
θ
θθ
θ: angle sous lequel est vu l'objet à l'œil nu (diamètre apparent) . θ
θθ
θ est aussi l'angle d'incidence des rayons issus de l'objet.
a) Placer les angles θ
θθ
θ et θ
θθ
θ' sur le schéma précédent.
b) Démontrer que pour un télescope afocal: G =
'
2
'
1
f
f
.
3) Cercle oculaire
• Le cercle oculaire du télescope est l'image du miroir par le système miroir plan – oculaire.
a) Construire, sur le second schéma, l'image du miroir M
1
par le miroir plan M
2.
On note M'
1
cette image.
b) Construire sur le cercle oculaire à partir de M'
1
.
c) Quelle est l'intérêt de placer son œil au niveau du cercle oculaire ?
miroir plan
objectif
image
objet
à l'infini
A
∞
∞∞
∞
B
∞
∞∞
∞
A
1
B
1
objet
A
2
B
2
image
oculaire
objet
A'
∞
∞∞
∞
B'
∞
∞∞
∞
image
définitive
à l'infini

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L
2
O
2
S
F '
1
C
O
M
2
M
1
B
∞
S
F '
1
C
O
M
2
M
1