La lunette astronomique

Montage n°4
Illustration du principe d'un instrument optique choisi parmi les suivants: microscope;
lunette astronomique, télescope, téléobjectif
La lunette astronomique
Matériel :
Banc d’optique, lampe quartz iode, condenseur
Lentille convergente de focale : 10 cm ; 10 cm ; 15 cm (de grande ouverture) ; 20 cm ;
30 cm (de grande ouverture);
Tige en métal, 2 noix.
Deux écran blanc
Lettre sur diapositive translucide
Deux diaphragme circulaires.
Lux mètre
Introduction
La lunette astronomique est un instrument servant à observé des objets éloignés. Elle a
pendant longtemps était l’instrument fétiche des astronome.
I Réalisation
De l’objet à l’infini
Une lampe quartz iode, un condenseur, une lettre sur calque, une lentille de grande ouverture
de focale 15 cm. On éclaire la lettre à l’aide de la lampe suivi du condenseur. On place la
lettre eu point focale objet de la lentille. On fera le réglage par autocollimation. On a alors un
objet à l’infini
Objectif.
C’est la lentille du côté de l’objet. C’est une lentille de grande ouverture. L’image apparaît
dans le plan focale image. L’image est d’autant plus grand que la focale est grande. On
réalisera l’objectif avec une lentille de 30 cm.
Remarque : plus la lentille possède une grande focale, mieux c’est. le problème vient ensuite
des diverses aberrations que l’on peut rencontrer.
Oculaire.
C’est la lentille du côté de l’œil. c’est une lentille de petite focale (10 cm). Elle agit comme
une loupe. Notre but est de placer l’image finale virtuelle entre les PP et PR de l’observateur
afin que l’image lui paraisse nette. Et ce sera encore mieux si l’œil n’a pas besoin de mettre au
point car il ne fatiguera pas. Il faut donc repousser l’image à l’infini. On y arrive en faisant
coïncider le foyer image de l’oculaire et objet de l’objectif.
L’œil expérimental
C’est un instrument qui va nous permettre d’observer les images virtuel à l’infini. C’est un
instrument composé d’une lentille de focale 20 cm et d’une écran placé exactement à cette
distance. On réglera l’œil expérimental grâce à l’objet à l’infini créé au départ.
II détermination de quelques caractéristiques
1) grossissement.
On mesure la taille de l’objet sur la rétine de l’œil expérimental, sans lunette astronomique.
On mesure la taille de l’objet sur la rétine de l’œil expérimental, avec lunette astronomique.
Le grossissement est le rapport des deux. On le comparera à la valeur théorique qui est le
rapport des focales de la lunette. On n’oubliera pas de calculer les incertitudes.
2) cercle oculaire.
Le cercle oculaire constitue la section la plus étroite du faisceau qui sort de la lunette : c’est
en plaçant la pupille de l’œil dans le plan du cercle oculaire que l’œil recevra le plus de
lumière. Pour une bonne lunette, le cercle oculaire est plus petit que le diamètre de la pupille,
ce qui permet à toute la lumière de pénétrer dans l’œil.
Le cercle oculaire est l’image de l’objectif donné par l’oculaire.
3) collecteur de lumière
La lunette astronomique est avant tout un collecteur de lumière. On va le vérifier
expérimentalement avec un lux mètre. On mesure le flux de lumière avant la lunette et le flux
au niveau du cercle oculaire. On constate que le flux est plus important en sortie.
Théoriquement la lunette permet un gain .G2. Avec  la transparence et G le grossissement.
III Diaphragmes
Diaphragme d’ouverture
On place un diaphragme à iris devant l’objectif. On constate que si on le ferme on modifie
l’éclairement de l’image mais pas le champ. D’où l’intérêt d’avoir un objectif de très grande
ouverture.
Diaphragme de champ.
On place un diaphragme contre l’oculaire. Si on réduit le diaphragme, la luminosité ne change
pas, mais le champ diminue.
Champ de contour.
On remarque sur l’image une partie central éclairé uniformément (champ de pleine lumière) et
l’éclairement diminue progressivement sur la périphérie, c’est le champ de contour.
On place un diaphragme au niveau de l’image intermédiaire et on supprime ainsi ce champ de
contour. Ce diaphragme devient le diaphragme de champ.
A la place du diaphragme on peut aussi placer une lentille convergente de grand diamètre de
focale identique à l’oculaire. on a alors un verre de champ. Cette lentille augmente le champ.
Elle constitue généralement la première lentille de l’oculaire qui est en réalité un doublet.
Cette lentille ne modifie pas le grossissement.
Conclusion :
Lunette de Galilée avec une lentille divergente.