I] DESCRIPTION D`UN TELESCOPE

A. Produire des images, Observer
TP4 TELESCOPE
TS/Spé phys-chi – 2009-2010 1
Merci à Nathalie
I. DESCRIPTION D’UN TELESCOPE :
1) Document
« Il existe deux grandes familles d'instruments pour l'observation du ciel : les lunettes et les télescopes. Leur
différence de conception tient essentiellement au chemin optique emprunté par la lumière dans l'appareil.
Les lunettes se résument à un tube portant une lentille (ou un groupe de lentilles) à chaque extrémité. La plus
grosse, tournée vers le ciel, est l'objectif : elle capte la lumière et concentre les rayons La deuxième lentille,
l'oculaire, permet d'observer une image.
Le grossissement d'une lunette est égal à la distance focale de l'objectif divisée par celle de l'oculaire.
Dans un télescope, le trajet optique de la lumière est fondamentalement différent de celui d'une lunette. Son
principe de fonctionnement repose sur un jeu de miroirs. Le plus important, dit miroir primaire (ou miroir
principal), est un miroir concave qui capte la lumière et la dirige
vers un second miroir, le miroir secondaire qui, à son tour, la
réfléchit vers l'oculaire. Le grossissement d'un télescope se
calcule de la même manière que pour une lunette.
Il existe plusieurs types de télescope qui diffèrent par la
nature du miroir secondaire. Dans les télescopes dit de Newton,
le miroir primaire réfléchit et concentre la lumière vers le
miroir secondaire qui est un miroir plan incliné à 45° sur l’axe du
miroir principal.»
D'après Sciences et Vie, n° 1007,
août 2001.
Remarques :
- Dans le cadre de notre étude le miroir principal est sphérique concave.
- Quel que soit le dispositif utilisé, une partie de la lumière est arrêtée par le petit miroir plan mais cela
correspond à une fraction négligeable de lumière.
2) Position des images intermédiaires
¿ Avec un télescope, on observe des objets à l’infini. Où se trouve l’image intermédiaire A1B1 donnée par le
miroir principal ?
¿ Que dire de la position de l’image intermédiaire A2B2 de A1B1 donnée par le miroir plan ?
3) Télescope afocal
Avec un télescope afocal l’image finale donnée par l’oculaire est rejetée à l’infini et l’œil observe donc
sans accommoder.
¿ La mise au point permet de se retrouver avec un télescope afocal. En quoi consiste ce réglage ?
 )
4) Schéma du télescope : schéma 1
On prendra un miroir principal sphérique de rayon
CS
= 24cm. On prendra un oculaire de focale
'
22FO
= 2cm
 Calculer f’1.
Un télescope est constitué de miroirs et d’une lentille convergente :
L’objectif est un miroir concave parabolique (ou sphérique) de grande distance focale et de grand diamètre.
Le faisceau lumineux réfléchi est renvoyé perpendiculairement vers l’oculaire à l’aide d’un petit miroir plan.
L’oculaire est un système convergent de courte distance focale.

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 Placer sur le schéma le foyer image du miroir principale F’1 de focale f’1 ainsi que l’image intermédiaire A1B1.
(tracer pour cela trois rayons particuliers).
 Représenter la position de l’image intermédiaire A2B2
 Placer sur le schéma l’oculaire de ce télescope afocal ainsi que ses foyers.
 Trouver l’image définitive A’B’ de l’objet AB.
 Dans le cas d’un télescope afocal montrer que SO + OO2 = f’1 + f’2.
5) Récapitulatif :
II. CARACTERISTIQUES D’UN TELESCOPE :
1) Grossissement
La définition du grossissement est la même pour un télescope que pour une lunette. .
’ étant l’angle sous lequel on voit l’objet à travers l’instrument et l’angle sous lequel on le voit à l’œil nu.
 Représenter sur le schéma 1 le diamètre apparent à l’œil nu, où retrouve-t-on cet angle ?
¿ Exprimer en fonction des données et de la taille des images intermédiaires.
 Représenter sur le schéma 1 le diamètre apparent ’ au travers du télescope.
¿ Exprimer ’ en fonction des données et de la taille des images intermédiaires.
¿ Exprimer le grossissement G en fonction de f ‘1 et f ‘ 2.
2) Cercle oculaire : schéma 2
Le cercle oculaire a toujours la même définition.
C’est donc ici l’image par l’oculaire et le miroir plan de ................. donc .......................
 Déterminer graphiquement la position du cercle oculaire pour le télescope étudié précédemment.
III. POURQUOI UTILISER UN TELESCOPE ?
Le principe du télescope a été proposé en 1663 par le mathématicien James Gregory pour éliminer les
problèmes d’aberration de couleur dus aux lentilles et que l’on ne savait pas corriger à l’époque.
On a cherché à augmenter les performances des collecteurs de lumière que sont les lunettes et les
télescopes en augmentant considérablement leurs dimensions. Or il est très difficile d’obtenir des lentilles de
verres parfaitement homogènes pour de grandes quantités de verre. Désormais les lunettes ne sont plus
utilisées par les professionnels que pour l’étude des étoiles doubles (ou pour faciliter le pointage des
télescopes). La plus grande lunette du monde a un objectif de 1,02m de diamètre.
Un télescope est un meilleur collecteur de lumière qu’une lunette astronomique.
Le tour du monde des télescopes.
Les plus glorieux : Mont Palomar ou mont Wilson ? En Californie, vers 1800 m d’altitude
Mont Wilson : miroir de 2,5 m (1917)
Mont Palomar : Hale, miroir de 5,8 m de diamètre (1948).
Le plus grand : à 4100 m ,au dessus du volcan Mauna Kea, à Hawaï
Keck 1 et 2 : 2 miroirs de 10 m de diamètre - mosaïque de 36 petits miroirs hexagonaux de 1,8 m
Le dernier cri : le VLT « Very Large Telescop »- au Cerro Paranal , à 2600 m d’altitude au nord du Chili
Miroir
sphérique
M
Miroir
plan M’
Oculaire
(lentille
convergente)

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4 miroirs de 8,2 m chacun, équivalent à un miroir de 16,4 m
Le plus célèbre : Hubble - en orbite autour de la Terre (1990)
2,4 m de diamètre - 12 tonnes
Le plus lourd : le BTA « Bolchoï Telescop Azimutalnyi » , à Nigny Arkhyz, au sud de la Russie, dans les monts
Caucase, à 2000 m d’altitude
6 m de diamètre - 42 tonnes
Autres grands télescopes :
Télescope infra-rouge IRTF de Hawaï - diamètre 3 m (exploration du système solaire)
Télescope optique et infra-rouge « Subaru » de Hawaï - diamètre 8,2 m (système solaire, galaxies, et
étoiles.)
Télescope sub-millimétrique (longueur d’onde 0,3 à 1,0 mm) - diamètre 10m (formation des étoiles à partir de
nuages de gaz et poussières - formation des systèmes extra-solaires)
Parkes Observatory en Australie : radiotélescope de 64 m de diamètre (structure et évolution des galaxies,
pulsars et supernovae, observations radio de Jupiter)