Cours - 5 - Lunette astronomique

Summary

Ce cours de physique-chimie de terminale aborde les principes des lunettes astronomiques, en commençant par un rappel sur les lentilles convergentes étudiées en première et seconde. Le fonctionnement d'une lunette astronomique est expliqué, ainsi que la notion de grossissement et ses caractéristiques, comme la distance focale. L'instructeur décrit la construction des rayons lumineux à travers les lentilles, le concept d'image intermédiaire, et termine en expliquant comment calculer le grossissement d'une lunette à partir de ses focales. Les caractéristiques d'une lunette astronomique commerciale sont également présentées.

Takeaways

• 🔭 Les lunettes astronomiques fonctionnent avec des lentilles convergentes, étudiées en classe de première et seconde.
• 🔍 Une lentille convergente se caractérise par un axe optique et un centre noté O, où les rayons lumineux se croisent après avoir traversé la lentille.
• 💡 Trois rayons particuliers peuvent être construits : un qui passe par le centre (non dévié), un passant par le foyer, et un parallèle à l'axe optique après la lentille.
• 👁️ Une image se forme derrière la lentille, donnant l'illusion que les rayons proviennent de ce point, bien qu'il s'agisse d'une image virtuelle.
• 📏 La distance focale est la distance entre la lentille et le foyer, mesurée algébriquement. Elle peut être positive ou négative selon la nature de la lentille (convergente ou divergente).
• 🔧 Une lunette astronomique est composée de deux lentilles convergentes : l'objectif et l'oculaire, formant une image à l'infini pour un meilleur confort visuel.
• 🔄 Le grossissement d'une lunette astronomique est défini par le rapport entre l'angle sous lequel un objet est vu avec et sans l'instrument.
• 📐 Le grossissement peut être calculé en divisant la focale de l'objectif par celle de l'oculaire. Par exemple, une lunette avec une focale de 700 mm et un oculaire de 25 mm a un grossissement de 28.
• 🌌 L'ouverture d'une lunette (diamètre de l'objectif) est cruciale car elle détermine la quantité de lumière captée, avec un impact important sur la visibilité des objets astronomiques.
• 🔭 Une lunette avec une ouverture de 80 mm permet de capter 100 fois plus de lumière que l'œil humain seul, ce qui améliore la clarté des images observées.

Q & A

Qu'est-ce qu'une lentille convergente et comment est-elle représentée?

Une lentille convergente est une lentille qui fait converger les rayons lumineux vers un point focal. Elle est représentée par une forme symétrique avec un axe de symétrie appelé axe optique, et son centre est noté O.

Comment construit-on les rayons lumineux à travers une lentille convergente?

On construit trois rayons lumineux : 1) le rayon qui passe par le centre de la lentille n'est pas dévié, 2) le rayon passant par le foyer avant la lentille sort parallèle à l'axe optique, et 3) le rayon parallèle à l'axe optique avant la lentille passe par le foyer image après la lentille.

Quelle est la différence entre une image réelle et une image virtuelle dans une lentille?

Une image réelle est formée par la convergence des rayons lumineux et peut être projetée sur un écran, tandis qu'une image virtuelle ne peut être observée qu'à travers un œil ou un détecteur, car les rayons ne se croisent pas réellement.

Comment fonctionne une lunette astronomique?

Une lunette astronomique fonctionne en créant une image d'un objet à l'infini et en renvoyant cette image à l'infini. Elle se compose de deux lentilles convergentes : l'objectif, qui crée une image intermédiaire, et l'oculaire, qui permet de renvoyer l'image finale.

Pourquoi une lunette astronomique est-elle qualifiée d'« à focale »?

Une lunette astronomique est dite « à focale » car elle forme une image à l'infini à partir d'un objet à l'infini. Cela rend l'observation plus confortable pour l'œil, car celui-ci n'a pas besoin de s'accommoder.

Comment calcule-t-on le grossissement d'une lunette astronomique?

Le grossissement d'une lunette astronomique se calcule en divisant la distance focale de l'objectif par celle de l'oculaire. C'est une mesure de la différence d'angle sous lequel un objet est perçu avec et sans l'instrument.

Qu'est-ce que le diamètre apparent d'un objet et comment influence-t-il l'observation?

Le diamètre apparent est l'angle sous lequel on perçoit un objet distant. Il est souvent mesuré en degrés ou en fractions de degré (minutes, secondes d'arc). Le grossissement d'une lunette permet de modifier cet angle pour agrandir la perception de l'objet.

Pourquoi le diamètre de l'objectif est-il important dans une lunette astronomique?

Le diamètre de l'objectif est crucial car il détermine la quantité de lumière captée par l'instrument. Un diamètre plus grand permet de capter plus de lumière, ce qui améliore la luminosité de l'image perçue.

Quelle est la différence entre grandissement et grossissement?

Le grandissement compare la taille de l'image créée par une lentille à la taille de l'objet, tandis que le grossissement compare l'angle sous lequel un objet est vu avec et sans un instrument optique comme une lunette astronomique.

Comment la lunette astronomique permet-elle d'observer des objets lointains sans fatigue pour l'œil?

La lunette astronomique envoie l'image à l'infini, ce qui permet à l'œil de ne pas s'accommoder, rendant l'observation plus confortable et moins fatigante pour une longue durée.