TP n°6 Physique

TP n°6 Physique Partie A : Produire des images, observer Classe : Spéc.

Le télescope

I/ Description

Objectif : miroir concave généralement parabolique de grand diamètre (pour capter un maximum de lumière) et de grande distance focale.

Oculaire : système convergent de courte distance focale (de l’ordre du centimètre) jouant le rôle de loupe (identique à la lunette)

II/ Modélisation

L’objectif du télescope peut être modélisé par un miroir sphérique concave de grande distance focale et l’oculaire par une lentille mince convergente de courte distance focale.

L’axe optique de l’oculaire est perpendiculaire à celui du miroir

principal. L’intersection des deux axes optiques coïncide avec le milieu du petit miroir plan secondaire maintenu par un dispositif nommé « araignée ».

III/ Obtention d’une image 1) Constructions :

- Prolonger sur la figure ci-dessous la marche de ces deux rayons parallèles venant d’une étoile B située à l’infini, et chercher son image B1 obtenue par le miroir sphérique de sommet S (à placer).

- Préciser la position de l’image A1 d’une étoile A située à l’infini et sur l’axe optique principal.

- Déterminer la distance focale f1’ de ce miroir.

- Placer le miroir secondaire à 30 cm du miroir sphérique et suffisamment grand pour qu’il coupe la marche des deux rayons réfléchis par le miroir sphérique. Rechercher les images A2 et B2 de A1 et B1. (Représenter en noir et en pointillés l’axe optique de l’oculaire perpendiculaire à l’axe optique du miroir et passant par l’intersection entre le miroir et ce même axe)

- La lentille L2 de l’oculaire a une distance focale f2’ = 0,040 m. Où faut-il alors placer la lentille L2

représentant l’oculaire pour que l’œil placé derrière puisse regarder l’image des étoiles A et B sans accommoder ? Comment qualifie-t-on alors le télescope ?

- Tracer la lentille L2 ainsi que son centre optique O2. Construire les images A’ et B’ de A2 et B2 obtenues par la lentille L2.

Objectif

Oculaire

Contrepoids Monture équatoriale

Lunette de visée

Trépied

Objectif : miroir sphérique

miroir secondaire plan incliné de 45° avec l’axe optique principal.

Oculaire : lentille

axe optique principal

Un peu d’histoire :

désigne une aberration optique qui produit une image floue aux contours irisés. La cause de cette aberration est généralement la variation de l'indice de réfraction du matériau composant les lentilles en fonction de la longueur d'onde de la lumière qui les traverse. Il en résulte une distance focale variable, de sorte que la mise au point ne peut être effectuée simultanément pour toutes les couleurs du spectre.

Rmq : Le miroir secondaire obstrue légèrement le champ de visé en arrêtant une partie de la lumière

arrivant dans le télescope. Une lunette de diamètre équivalent

TP n°6 Physique Partie A : Produire des images, observer Classe : Spéc.

2) Grossissement :

- Exprimer la distance O2M + MS en fonction de f1’ et f2’ avec M milieu du miroir plan.

- Soit ’ l’angle sous lequel on voit l’image A’B’ à travers le télescope et  l’angle sous lequel on voit l’objet AB à l’œil nu. Placer en vert les angles  et ’ sur le schéma.

- Exprimer  et ’ en fonction de A1B1, A2B2, f1’ et f2’ et montrer que le grossissement G peut aussi s’écrire :

' '

2 1

f

G  f

3) Cercle oculaire

- Sur le schéma ci-contre tracer le cercle oculaire C’D’.

Échelle : 1 carreau  2,0 cm

Objectif : miroir sphérique

Oculaire : lentille miroir plan

secondaire

’

C

D S

O2

F1’

F2

L2