Tle Physique-Chimie BO spécial n°8 2019

La lunette astronomique

Résumé de cours

La lunette astronomique Physique-Chimie · Tle · Les Génies des Sciences · geniesdessciences.com

Ce résumé condense l’exigible du chapitre. Une lunette afocale, c’est deux lentilles convergentes et une seule condition : les foyers F′₁ et F₂ confondus.

Le modèle de la lunette afocale

  • Objectif : la lentille tournée vers l’objet, de grande distance focale f1′f'_1.
  • Oculaire : la lentille côté œil, de courte distance focale f2′f'_2.
  • Afocale : objet à l’infini → image à l’infini. L’œil observe sans accommoder, donc sans fatigue.

La condition d’afocalité

Le foyer image de l’objectif est confondu avec le foyer objet de l’oculaire : F′₁ = F₂. C’est la phrase à écrire avant tout schéma.

L’image intermédiaire A₁B₁ se forme dans le plan focal image de l’objectif : elle est réelle et renversée, et sert d’objet pour l’oculaire.

Les formules

Relation de conjugaison

1OA′‾−1OA‾=1f′\frac{1}{\overline{OA'}} - \frac{1}{\overline{OA}} = \frac{1}{f'}

Grandeurs ALGÉBRIQUES en m (rappel de Première). Vergence V = 1/f′ en dioptries (δ).

Grandissement

γ=A′B′‾AB‾=OA′‾OA‾\gamma = \frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}} = \frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}

Sans unité, rapport de TAILLES pour une lentille. Négatif si l’image est renversée.

Grossissement de la lunette afocale

G=θ′θ=f1′f2′G = \frac{\theta'}{\theta} = \frac{f'_1}{f'_2}

Rapport de l’angle sous lequel on voit l’image (θ′) à l’angle sous lequel on voit l’objet à l’œil nu (θ). Sans unité — f′₁ et f′₂ dans la même unité.

Pour un fort grossissement : objectif à longue focale, oculaire à courte focale — c’est pour cela que les lunettes sont longues.

Grossissement ≠ grandissement

Le grossissement GG compare des angles (un instrument, objet à l’infini). Le grandissement γ\gamma compare des tailles (une lentille, objet à distance finie). Les confondre coûte cher.

Le schéma exigible

  1. Deux lentilles convergentes sur un même axe optique, F′₁ = F₂ entre les deux.
  2. Un faisceau incliné de l’angle θ arrive sur l’objectif (objet à l’infini) : il converge dans le plan focal image de l’objectif (image intermédiaire).
  3. Le faisceau ressort parallèle de l’oculaire, incliné de l’angle θ′ > θ : image à l’infini.

À savoir discuter

  • L’image finale est renversée — sans conséquence en astronomie, mais un dispositif redresseur est nécessaire pour l’observation terrestre.
  • Augmenter le grossissement réduit la luminosité et le champ observé : le choix d’un oculaire est un compromis.
  • Savoir exploiter les données d’une lunette commerciale (focales, diamètre) pour calculer GG.

Exercices corrigés

Exercices — La lunette astronomique

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