Images formées par une lunette astronomique
Les astronomes utilisent couramment le télescope mais aussi la lunette astronomique pour l'observation des objets éloignés, comme les étoiles, planètes ou comètes…, mais contrairement à la lunette de Galilée, l'image en sera inversée.
Quels sont les éléments constituant la lunette astronomique ?
Comment fonctionne-t-elle ?
Quel est le grossissement obtenu ?
• l'objectif L1, qui reçoit la lumière de l'astre, c'est-à-dire une lentille convergente de grande distance focale f1'.
• l'oculaire L2, où l'on applique l'œil, c'est-à-dire une lentille convergente de courte distance focale f2'.
L'astre à observer est très éloigné de l'objectif, on dit qu'il est à l'infini donc ses rayons lumineux arrivent tous parallèles entre eux sur L1.
Si l'on veut que l'œil de l'observateur n'accommode pas, c'est-à-dire que l'image observée à travers l'oculaire se forme directement sur la rétine, alors les rayons issus de L2 (oculaire) devront être parallèles entre eux, c'est-à-dire comme si l'œil observait un objet à l'infini.
L'objet A0B0 est à l'infini, il
s'agit d'un astre très éloigné de la Terre
ou d'une montagne située à quelques
kilomètres.
La base de cet objet est A0 qui sera situé
sur l'axe optique principal des deux lentilles.
• Etape 1 :
L'objectif L1 donne une image
A1B1 intermédiaire et
renversée de A0B0, située
dans le plan focal image P de L1.
• Etape 2 :
A1B1 est alors objet pour l'oculaire
L2 et s'il est situé dans son plan focal objet,
l'image donnée par L2 sera à l'infini,
c'est-à-dire que les rayons issus de B1
après traversée de la lentille L2,
seront parallèles à B1O2.
• Etape 3 :
Cette image à l'infini devient objet pour l'œil de
l'observateur qui n'accommode pas.
On dit alors que la lunette est afocale,
c'est-à-dire que le plan P contient le foyer image
de L1 et le foyer objet de L2 dans
lequel l'image intermédiaire de l'astre se forme.
L'image A1B1 peut aussi se trouver entre
F2 et O2, mais le grossissement sera plus
faible et la lunette ne sera plus afocale. La lunette de
Galilée possède pour l'oculaire L2 une
lentille divergente et l'image obtenue sera alors droite.
Application
:
Les lunettes astronomiques d'amateur possèdent un objectif
dont la distance focale est de 1 m et un oculaire dont la
distance focale est de 1 cm environ.
Quel est le grossissement obtenu ?
G = 100, l'objet est vu 100 fois plus grand qu'il
n'est.
Les lunettes astronomiques d'observatoire possèdent un
grossissement de l'ordre de 400 et mesurent environ 16 à
19 m de long.
La lunette astronomique est formée de deux systèmes optiques :
• l'objectif L1, de grande distance focale, donne une image intermédiaire renversée dans son plan focal image de l'objet éloigné à l'infini.
• l'oculaire L2, de courte distance focale, joue le rôle de loupe et donne une image à l'infini de l'image intermédiaire.
L'œil observe cette image à l'infini , c'est-à-dire une image renversée et grossie G fois tel que G = f1' / f2.
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