Construction graphique des images données par un télescope de Newton - Maxicours

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Construction graphique des images données par un télescope de Newton

Objectifs : Le télescope de Newton est constitué de deux systèmes convergents : l’objectif et l’oculaire qui donneront une image à l’infini, agrandie et observable à l’œil, de l’astre éloigné grâce à deux images intermédiaires.
On peut vérifier ces conclusions grâce aux relations de conjugaison.
1. Construction graphique

L'objet AB est à l'infini, car c'est un astre très éloigné de la Terre ou une montagne à quelques kilomètres, et la base de cet astre est A qui sera situé sur l'axe optique principal du miroir sphérique convergent.

On applique ensuite à chaque étape les 3 règles de construction de l’image d’un objet à travers une lentille convergente qui sont communes à celles du miroir sphérique convergent.

Etape 1
L'objectif donne de l’objet AB une image A1B1, intermédiaire et renversée de AB, située en son foyer F1 car le miroir sphérique renvoie tous les rayons arrivants parallèlement entre eux dans son plan focal (plan focal objet et plan focal image confondus).
      
Etape 2

A1B1 n’est pas réelle car ses rayons sont réfléchis par le miroir plan secondaire dans le plan foyer objet de l’oculaire : on obtient une seconde image intermédiaire A2B2 à égale distance du miroir plan par rapport à A1B1 virtuel.

Etape 3
A2B2 est alors objet pour l'oculaire L2 et il est situé dans son plan focal objet, l'image donnée par L2 sera à l'infini.

Etape 4
Cette image A’B’ à l'infini devient objet pour l'œil de l'observateur qui n'accommode pas et observe sans fatigue cette image.

La mise au point consiste donc à modifier la distance OO2 pour que l’image intermédiaire A2B2 se trouve dans le plan focal objet de l’oculaire L2.

             


2. Application des relations de conjugaison
a. Relation entre la distance objectif–oculaire et les distances focales

b. Position de l’image définitive AB ’ obtenue à partir de l’image intermédiaire A2B2 à travers l’oculaire L2
L’essentiel

La construction graphique se base sur les 3 règles de tracé des rayons lumineux pour un miroir sphérique convergent et pour une lentille convergente, adaptées à l’objectif puis à l’oculaire L2.

Le télescope de Newton est formé de trois systèmes optiques :

• l'objectif, un miroir sphérique concave pour faire converger les rayons parallèles de l’objet éloigné en son foyer principal ;
• un miroir plan incliné à 45° par rapport à l’axe du miroir primaire qui réfléchit totalement la lumière issue de l’objectif vers l’oculaire et crée ainsi une seconde image intermédiaire au foyer objet de L2 ;
• l'oculaire L2, de courte distance focale, joue le rôle de loupe, puisque l’image intermédiaire est aussi dans son plan focal objet pour une lunette afocale, et donne une image à l'infini A’B’ de l'image intermédiaire précédente.

L'œil observe cette image à l’infini, sans accommodation, c'est-à-dire une image renversée et grande par rapport à l’objet.

La distance entre l’objectif et l’oculaire est liée aux distances focales de ces derniers pour que l’image définitive AB’ sortent du système à l’infini :
SO + OO2= 1 + f '2.

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