T STL
Spécialité SPCL Mesurer
TP …:
Le télescope de Newton
Objectifs :
1. Description :
Un télescope est également un instrument d’optique destiné à observer des objets éloignés.
Mais, contrairement à la lunette, il utilise des miroirs.
Les systèmes optiques qui le constituent sont :
❖ - l'objectif : c’est un miroir concave, parabolique (appelé miroir primaire) de grande distance focale et de grand diamètre.
❖ - le miroir plan (miroir secondaire) : incliné à 45° sur l’axe optique de l’objectif, il permet de renvoyer la lumière vers l’oculaire.
❖ - l'oculaire : c’est un système convergent de courte distance focale, qui joue le rôle d'une loupe. Son axe optique est perpendiculaire à celui de l’objectif.
2. Modélisation :
On veut simuler un télescope sur le banc optique en utilisant :
• Un miroir sphérique M
1de rayon R = 1,0 m,
• Un miroir plan M
2de petite taille
• Un oculaire : lentille de + 8,0 .
2.1. Objet à l’infini :
Pour simuler l’objet à l'infini on place devant l’objet, sur l’axe optique, une lentille mince de 3,0
Où doit-on placer cette lentille pour que l'objet lumineux soit vu "à l'infini" par le miroir principal M
1?
2.2. Modélisation du télescope :
- Placez le miroir M
1à + 1,5 m sur le banc optique.
- Placez le miroir M
2à + 1,05 m, incliné à 45° par rapport à l’axe optique.
- Placez l'oculaire (+ 8,0 ) sur un chariot support de lentille, de telle façon que l'axe optique de l'oculaire soit perpendiculaire au banc optique.
- Observez l'image à travers l’œil réduit
2.3. Vérification du grossissement :
Rappel :
Soit l’angle sous lequel on voit l’objet situé à l'infini sans instrument.Soit ’ l’angle sous lequel on voit l’objet à travers l’instrument.
Proposer une méthode pour déterminer le grossissement du télescope avec l’œil réduit.
3. Schéma à l’échelle :
Nous allons faire le schéma d’un télescope afocal, c’est à dire un télescope qui donne d’un objet situé à l’infini, une image définitive à l’infini.
Objet A
B
situé à l’infini
Miroir concave
(objectif ) Image A
1B
1Objet A
1B
1Lentille L
2(oculaire )
Image A’
B’
Située à l’infini Miroir
plan
incliné Image A
2B
2Objet A
2B
2G = '
a) Construire le trajet du rayon issu de B∞ passant par le foyer F1 du miroir sphérique. Faire apparaître l’image A1B1.
b) Intercaler le miroir plan incliné à 45° . Les rayons réfléchis sur le miroir sphérique sont interceptés par le miroir plan.
(On appelle O l’intersection de l’axe optique du miroir concave et du miroir plan.)
L’image A1B1 devient objet pour ce miroir plan qui en donne une image A2B2. Que dire de A2B2 par rapport à A1B1 ? Placer A2B2 sur le schéma.
c) Cette 2ème image intermédiaire A2B2 devient objet pour l’oculaire ( de centre optique O2 ) qui en donne une image définitive A’B’.
Pour qu’un œil normal puisse l’observer sans accommoder, l’image A’B’ doit être rejetée à l’infini. On obtient ainsi l’image définitive A’∞B’∞.
Placer, sur le schéma, l’oculaire pour qu’il en soit ainsi et le compléter afin d’obtenir l’image définitive.
Question :
Montrer que, pour un télescope afocal, SO + OO2 = f1’ + f2’
2.4. Grossissement d’un télescope afocal :
Soit l’angle sous lequel on voit l’objet situé à l'infini sans instrument.
Soit ’ l’angle sous lequel on voit l’objet à travers l’instrument.
d) Faire figurer ces 2 angles sur le schéma 2.
e) Le grossissement du télescope est donné par la relation :
Exprimer le grossissement du télescope simulé en fonction des distances focales du miroir sphérique (f1’) et de l’oculaire (f2’).
Calculer la valeur du grossissement du télescope simulé.
