Fiche de physique - chimie
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POUR ALLER PLUS LOIN : Le télescope de Newton

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Cette fiche va plus loin que le programme officiel en vigueur, mais permet d'aborder des notions permettant de vérifier si les acquis sont atteints.



I. Principe et intérêt du télescope

1. Quelques définitions et propriétés


a) Télescope de Newton :

Il s'agit d'un dispositif optique composé de deux miroirs, à objectif "réflecteur" (i.e. réfléchissant la lumière).


Il fut mis au point en 1671 par Isaac Newton, désireux d'améliorer le système établi par James Gregory. Son but est d'éviter le problème de l'aberration chromatique posé par les objectifs à réfraction (c'est à dire des instruments utilisant des lentilles tel que la lunette astronomique).

b) Image formée par un miroir sphérique convergent :
Un miroir sphérique convergent (ou miroir concave) est caractérisé par sa distance focale f, distance séparant son foyer F (placé avant le miroir) et le sommet S du miroir;

Tout rayon incident à l'axe optique se réfléchit en passant par le foyer F (et inversement).
Si l'objet AB est à l'infini, alors l'image est dans le plan focal.

Le télescope de Newton : image 5


2. Principe du téléscope


Tout comme pour la lunette astronomique il s'agit d'observer à la loupe l'image d'un objet éloigné, l'objectif étant un miroir sphérique.
Le télescope de Newton permet d'observer des objets placés à l'infini.
Il a pour caractéristiques particulières d'être pourvu d'un objectif de grande focale et d'un oculaire de courte focale par rapport à la focale de l'objectif .

3. Schéma d'un télescope de Newton

Le télescope de Newton : image 1




II. Construction du téléscope de Newton

1. Schéma du principe de la construction

Le télescope de Newton : image 6


2. Construction de l'image B1 de B par l'objectif


B étant un objet situé à l'infini , les rayons qui proviennent de B sont parallèles entre eux
B étant à l'infini , son image B1 est dans le plan focal de l'objectif (miroir concave)
AB est un objet réel pour l'objectif et son image A1B1 est également réelle.
Le télescope de Newton : image 4

Remarque : Le tracé du faisceau (1) suffit pour construire B1. La construction du rayon (2) résulte du fait que B1 est l'image de B (on effectue ici le même raisonnement que pour l'objectif de la lunette astronomique).

3. Construction de l'image B2 de B1 par le miroir secondaire:


Les propriétés intrinsèques du miroir plan permettent de dire que l'image d'un objet à travers un miroir plan est le symétrique de l'objet par rapport au miroir (image virtuelle).
Le télescope de Newton : image 2

A1B1 qui est une image réelle pour l'objectif mais est un objet virtuel pour le miroir secondaire (intersection de rayons virtuels).
L'égalité de l'angle d'incidence i et l'angle de réflexion r est vérifiée (loi de la réflexion).
A2B2 est une image réelle pour le miroir secondaire.

4. Construction de l'image B' de l'objet B2 par l'oculaire:

Le télescope de Newton : image 3

La position de l'oculaire est telle que son plan focal objet contient l'objet A2B2 (réel). La construction de l'image A'B' repose sur les méthodes usuelles (voir fiche Lentilles minces convergentes).



III. Grossissement et cercle oculaire du télescope de Newton

1. Grossissement standard

Il s'agit du grossissement du système lorsque l'image finale est à l'infini.

G=\dfrac{f'_1}{f'_2}


Démonstration: elles est analogue à celle disponible sur la fiche Instruments optiques : loupe et lunette astronomique.

2. Position de l’œil: le cercle oculaire

C'est l'image du bord de l'objectif par le miroir secondaire et l'oculaire.

Intérêt : l'astronome doit placer son œil au niveau du cercle oculaire pour recevoir le maximum de lumière. En effet toute la lumière issue de l'objectif est collectée par l’œil; donc l'image observée est très lumineuse.

Remarque : le diamètre de la pupille doit être supérieur ou égal au diamètre du cercle oculaire.
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