PH 13 1 S Instruments d`optique 1 LA LOUPE 1.1

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Instruments d'optique
1
LA LOUPE
1.1 Desciption et fonctionnement
La loupe est une lentille convergente d'épaisseur suffisante (C>5∂, on verra pourquoi à la fin)
On utilise la loupe en plaçant l'objet observé entre le point focal objet et la lentille
B'
I
B
A'
F
A
F'
O
On voit nettement sur ce schéma que A'B' est plus grand que AB, mais A'B' est plus loin que
AB.
Sur le schéma ci-dessous, on voit que, pour l'œeil, A'B' est vu plus grand que AB.
B'
G
I
B
A'
F
A
F'
O
1.2 Caractéristiques
Grossissement
notons α l'angle sous lequel est observé l'objet sans lentille. Au PP, donc à environ 25 cm, tg α
= AB/0,25. Si α est faible tg α = α = AB/0,25
notons α' l'angle A' œil B'
G = α/α'
G dépend de l'endroit où l'on place l'objet et l'œil. Le calcul de G est complexe et peu utile.
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11/05/2009
Michel Plantier
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Grossissement commercial
On place l'œil au foyer image de la lentille et l'image de l'objet à l'infini, donc l'objet sur le
foyer objet. On a donc tg α' = A'B'/MA' = 2AB/2f = AB/f
Si les angles ont faibles, α = AB/0,25 et α' = AB/f
2
G = α'/α' = 0,25/F
G = 1/4f
En utilisant la vergence :
G = C/4
LA LUNETTE ASTRONOMIQUE
2.1 Desciption et fonctionnement
La lunette astronomique est destinée à observer un objet très lointain (à l'infini). Cet objet est
vu sous un angle α, très faible. Le but est de le voir sous un angle α' beaucoup plus grande que
α.
La lunette est constituée d'un objectif (une lentille de grande distance focale) qui crée en son
foyer une image de l'objet observé.
Cette image est observée avec une deuxième lentille, qui joue le rôle de loupe, à courte distance
focale.
L1
L2
B'
F'2
A'
F2
F'1
On voit clairement sur le schéma ci-dessus que l'image formée en F1 est vue grossie, sous un
angle nettement supérieur à α, pour un œil approximativement placé en F'2.
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2.2 Caractéristiques (cas de la lunette afocale)
Définition d'une lunette afocale
Sur la lunette ci-dessus, un objet à l'infini donne une image positionnée en A'B' : A'B' peut être
considéré comme le point focal de la lunette.
Cas particulier : si F2 et F'1 sont confondus :
L1
L2
F'2
F'1
F2
Puisque l'image A'B' est au foyer de L2, Les rayons provenant de B sortent tous parallèles : B'
est vu à l'infini, sous un nouvel angle α' nettment supérieur à α.
Il n'y a pas de foyer image dans ce dispositif optique : il est dit afocal.
Grossissement
Le grossissement G de la lunette astronomique est G = α'/ α
Si α' est petit (donc α est petit)
α' = A'B'/f2
α = A'B'/f1
D'où
G = f2/f1
formule à connaître
Cercle oculaire
Toute la lumière issue de l'étoile passe à l'intérieur de la monture de L1.
Cette monture a une image formée par L2 : toute la lumière passera par cette image :
Toute la lumière issue de l'étoile et rentrant dans la lunette passe dans L1. Donc les rayons,
provenant de l'intérieur de l'objet L1 convergeront à l'intérieur de cette image, donc dans le
cercle oculaire. C'est là qu'il y a la plus forte concentration de lumière, la plus forte luminosité.
Pour avoir la meilleure vision de l'étoile, il faut placer l'œil dans le cercle oculaire (d'où
son nom). Propriété à connaître
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LE TELESCOPE
2.1 Desciption et fonctionnement
Le téléscope a été imaginé par Newton pour résoudre les problèmes de chromatisme : la
elumière rouge ne suit pas exactement le même trajet que la lumière bleue. Ceci nuit à la
qualité de l'image.
Newton a eu l'idée de remplacer la lentille par un miroir sphérique. Problème : pour observer
l'image, il faur alors se placer entre le miroir et l'étoile. Pas idéal.
Un deuxième miroir n(»miroir secondaire» permet d'observer l'image en se tenant à côté du
téléscope.
M1
L1
F'
M2
A1
B1
B2
A2
L
Le Miroir M1 forme une image A1B1, réelle. Le miroir M2 forme une image A2B2 de A1B1,
identique à A1B1, mais placée différemment.
L'oculaire L2 permet d'obtenir une image nette de A2B2.
Si le foyer de l'oculaire se situe sur A2B2. on obtient un système afocal
2.2 Caractéristiques
Grossissement
G = f1/f2
avec :
f1 est la distance focale du miroir M1
f2 est la distance focale de l'oculaire
Propriété à connaître
Cercle oculaire
Toute la lumière issue de l'étoile passe à l'intérieur de la monture de M1.
Cette monture a une image formée par L2 : toute la lumière passera par cette image
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Pour avoir la meilleure vision de l'étoile, il faut placer l'œil dans le cercle oculaire (d'où
son nom). Propriété à connaître
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L'ŒIL (hors programme)
a) L'œil sain au repos
b) Lœil sain en vision rapprochée
c) L'œil sain : les limites naturelles
d) L'œil myope au repos
c) L'œil myope : champs de vision et correction
e) L'œil hypermétrope au repos
f) L'œil hypermétrope : champs de vision et correction
g) L'œil prespyte : champs de vision et correction
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