TP6 - Signaux physiques PCSI -Lycée Brizeux Réalisation d'une lunette astronomique Compte-rendu à rendre à la fin des 2h Se fixer des objectifs • Mettre à profit les compétences acquises en cours et en TP d'optique pour réaliser une lunette astronomique. S'approprier Construction d’un objet à l’infini Pour construire un objet à l'infini, il suffit de placer un objet dans le plan principal objet d'une lentille convergente. ➔ Faire un schéma illustrant la réalisation de l'objet à l'infini. Construction d’un œil fictif Il est constitué d’un écran jouant le rôle de la rétine et d’une lentille convergente jouant le rôle du cristallin. L’œil fictif accommode à l’infini ( position de repos de l’œil ). ➔ Où doit être positionner l'écran ? Faire le schéma de l'expérience modélisant l'observation de l’œil à l'infini. La lunette astronomique Schéma de principe: La lunette astronomique est un système afocal qui permet l'observation d'objets lointains. F'2 = F3 Le grossissement angulaire: Par définition G= α ' α étant l’angle sous lequel arrive un rayon incident dans la lunette et α’ l’angle sous lequel émerge le α rayon. ➔ Quel est le signe de G ? Déterminer l’expression de G en fonction de f2’ et f3’. Le cercle oculaire: Le cercle oculaire est l’image de la monture de l’objectif donnée par l’oculaire. Cette image est appelée pupille de sortie de l’instrument. C’est une image réelle située un peu au-delà du foyer image de l’oculaire. C'est à cet endroit que l'image définitive est la plus lumineuse. ➔ Déterminer graphiquement la position du cercle oculaire. Vérifier graphiquement que tous les rayons passant par l’objectif passe à l’intérieur du cercle oculaire de diamètre noté d. ➔ La monture de la lentille modélisant l'objectif est un cercle de diamètre D . Déterminer la relation entre G, D et d. La lunette de Galilée La lunette de Galilée est une lunette astronomique dont l'oculaire est constitué d'une lentille divergente. ➔ Présenter ➔ La le schéma de principe de cette lunette formule du grossissement est-elle la même ? Quel est le signe de G dans ce cas ? 1 Analyser On souhaite réaliser le montage illustrant le fonctionnement d'une lunette astronomique. On dispose du matériel suivant : • Des lentilles de vergences suivantes : +100 (en 2 exemplaires);+200 et +300. • Une lunette à réticule autocollimatrice • Un écran - Un miroir - Un banc d'optique- Différents objets pouvant se fixer sur un support – une lampe de lumière blanche. ➔ La lentille L1 de focale +200 sert à fabriquer l' objet à l'infini. Établir un protocole expérimental pour réaliser cet objet ? ➔ La lentille L4 de focale +100 modélise l’œil. Comment procéder expérimentalement pour fabriquer l’œil ? ➔ Quelle lentille modélisera l'objectif ? Quelle lentille modélisera l'oculaire ? Calculer le grossissement théorique de la lunette Gth. ➔ Faire un schéma, à l'échelle,sur papier millimétré, du montage en supposant que l'objet mesure 1cm de haut. ➔ Établir un protocole permettant de positionner correctement les lentilles L 2 et L3. ➔ Comment procéder pour repérer le cercle oculaire avec le matériel à disposition? Réaliser ➔ Réaliser la lunette sans positionner l’œil. ➔ Repérer le cercle oculaire, faire une première détermination de G exp1 ➔ Ajouter les éléments modélisant l'oeil, vérifier le sens de l'image définitive. ➔ Faire une deuxième détermination expérimentale de Gexp2. Valider ➔ Comparer Gth et Gexp1 et Gexp2. Faire un calcul d'erreur. Commenter vos réalisations expérimentales. Matériel par paillasse ➔ Des ➔4 lentilles de vergences suivantes : +100 (fois 2) , +200 et +300. supports de lentille ➔ Une lunette à réticule autocollimatrice ➔ Un écran+son support ➔ Un miroir ➔ Un banc d'optique ➔ Différents ➔ Une objets pouvant se fixer sur un support : F sur dépoli + L lampe de lumière blanche. 2