Réalisation d`une lunette astronomique

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.
Le grossissement angulaire:
Par définition
G=α'
α
α étant l’angle sous lequel arrive un rayon incident dans la lunette et α’ l’angle sous lequel émerge le
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 le schéma de principe de cette lunette
➔ La formule du grossissement est-elle la même ? Quel est le signe de G dans ce cas ?
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F'2 = F3

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 L2 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 Gexp1
➔ 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 lentilles de vergences suivantes : +100 (fois 2) , +200 et +300.
➔ 4 supports de lentille
➔ Une lunette à réticule autocollimatrice
➔ Un écran+son support
➔ Un miroir
➔ Un banc d'optique
➔ Différents objets pouvant se fixer sur un support : F sur dépoli + L
➔ Une lampe de lumière blanche.
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