Médaille
N°1 pour apprendre & réviser du collège au lycée.

Système optique et formation d'images : la lunette astronomique

Déjà plus de

1 million

d'inscrits !

Les images ne sont pas encore disponibles pour ce cours.

Celles présentes sont juste des « brouillons »
afin de permettre une meilleure compréhension du cours,
jusqu’à ce que les définitives soient prêtes.

Nos graphistes font tout leur possible pour les réaliser au plus vite.

La lunette astronomique

Le modèle optique d’une lunette astronomique afocale

  • Une lunette astronomique sert à observer des images très lointaines, que l’on peut donc considérer comme « à l’infini ».
  • Une lunette astronomique est dite afocale si le point foyer image de l’objectif (F1)(F^\prime1) est confondu avec le point foyer objet de l’oculaire (F2)(F2).
  • Elle dispose de deux lentilles convergentes ayant le même axe optique :
  • la première lentille est l’objectif et possède une distance focale importante ;
  • la deuxième lentille est l’oculaire et possède une plus faible distance focale.
  • Une lunette astronomique afocale renvoie à l’œil une image « à l’infini ». Cela lui évite d’accommoder et permet une observation sans fatigue.
    Ainsi, les rayons qui ont atteint l’objectif étaient parallèles entre eux, ceux qui sortent de l’oculaire le sont aussi : il n’y ni convergence ni divergence des rayons.
  • La lunette se comporte comme un instrument sans foyer, d’où le qualificatif afocale.

Construction d’une image à travers une lunette astronomique afocale

physique chimie terminale système optique et formation d’images lunette astronomique afocale

  • Considérons un objet ABAB situé à l’infini, avec le point BB placé à l’infini, noté BB\infty, et le point AA aussi placé à l’infini, sur l’axe optique, noté AA\infty. Nous représentons un rayon émis par le point BB.
  • Les rayons particuliers se coupent en un point B1B_1, qui est l’image du point BB placé à l’infini.
  • Le point A1A_1, image du point AA placé à l’infini, est confondu avec le foyer image de l’objectif.
  • L’image d’un objet placé à l’infini se forme ainsi sur le plan focal image de l’objectif.
  • L’image image intermédiaire A1B1A1B1 est l’objet observé par l’oculaire.
  • Ensuite, les trois rayons émergents de L2L2, parallèles entre eux, sont prolongés et nous obtenons l’image BB^{\prime} à l’infini, que nous notons BB^{\prime}\infty.
  • Le point B1B1 est placé sur le plan focal objet de L2L2.
  • Tous les rayons provenant d’un point appartenant au plan focal objet d’une lentille convergente émergent de cette lentille parallèlement entre eux.
  • Dans une lunette astronomique afocale, le foyer image de l’objectif doit coïncider avec le foyer objet de l’oculaire si l’on veut que, à la sortie, l’image d’un objet placé à l’infini soit aussi à l’infini.

Construction du faisceau émergent issu d’un point objet situé à l’infini

  • L’ensemble des rayons issus de BB qui atteignent l’objectif représentent le faisceau lumineux qu’il capte.

Alt texte

  • Le faisceau émergent est plus étroit que celui incident : il y a concentration de la lumière.
  • La lunette astronomique afocale permet ainsi d’avoir une image plus lumineuse.
  • Plus le diamètre de l’objectif est grand, plus il collecte de lumière.

Le grossissement d’une lunette astronomique

  • Le grossissement standard (G)(G) d’une lunette astronomique est le rapport de l’angle θ\theta^\prime sous lequel est vu l’image formée ABA^\prime B^\prime à travers la lunette et l’angle θ\theta sous lequel est vu l’objet ABAB à l’œil nu. G=θθG=\dfrac{\theta^\prime}{\theta}
  • L’intérêt de la lunette est d’augmenter l’angle θ\theta pour mieux discerner les points AA et BB.

Alt texte

  • Les angles θ\theta et θ\theta^\prime sont des petits angles exprimés en radian.
  • Le grossissement GG d’une lunette astronomique afocale a pour expression :

G=f1f2G=\dfrac{f^\prime1}{f^\prime2}

  • Plus la distance focale de l’objectif est grande, plus la lunette grossit l’objet.
  • Plus la distance focale de l’oculaire est petite, plus la lunette grossit l’objet.