Rubrique concernée : instruments d'optique

Titre de l'activité : Télescope de Newton

A l'écran, le plan du document vous guidera pour vos prises de notes.
Ce document contient aussi la liste des taches à réaliser (expérience, simulation ou exercice).
Des feuilles réponses à compléter sont disponibles (il faut les imprimer) et elles doivent être intégrées à votre cours.

Télescope de Newton

1-Description du télescope dit de Newton

1.1-Description et modélisation

L'objectif :

L'objectif est un ensemble convergent sans lentille, mais avec un miroir convergent de grande distance focale et de grand diamètre : miroir parabolique ou sphérique. L'image d'un objet lointain se forme dans le plan focal, du même côté du miroir que l'objet.

L'oculaire :

L'oculaire est un ensemble convergent équivalent à une lentille convergente ( en général un doublet de deux lentilles non accolées ) de distance focale de quelques cm pour grossir l'image intermédiaire (réelle) formée par l'objectif. L'oculaire joue son rôle de loupe en donnant une image finale (dite virtuelle, observable à travers l'instrument).
L'axe de l'oculaire est perpendiculaire à l'axe de l'objectif.

Le miroir secondaire :

Un miroir plan (ou sphérique) disposé à 45° de l'axe du miroir principal renvoie la lumière vers l'oculaire.

Dans la suite du cours, on modélisera le télescope par un miroir sphérique (miroir principal) de distance focale f'₁, un miroir plan (miroir secondaire) et une lentille mince convergente de distance focale f'₂ pour l'oculaire.

1.2-Construction des rayons lumineux

Simulation :

Étudier la simulation décrite dans le fichier

Conclusion :

2-Cercle oculaire

2.1-Définition

Le cercle oculaire est l'image de la monture du miroir principal à travers l'oculaire.

2.2-Intérêt

Tous les rayons pénétrant dans le télescope et qui émergent de l'oculaire passent à l'intérieur du cercle oculaire : il faudra placer la pupille de l'œil à cet endroit.

2.3-Taille et Position

La marche de rayons lumineux s'appuyant sur le bord du miroir principal permet de tracer le cercle oculaire : (utiliser le schéma donné dans l'aide ci-dessous).
--le diamètre du cercle oculaire est déterminé par le faisceau émergent parallèle à l'axe optique de l'oculaire (tracé en vert du schéma),
--la position du cercle oculaire est déterminée ensuite par le tracé d'un rayon quelconque s'appuyant sur le bord du miroir principal : c'est l'intersection de ce rayon émergent avec le faisceau émergent précédent.

Conclusion :

Connaissances de référence disponibles :
Cercle oculaire

3-Grossissement

3.1-Diamètre apparent

Les objets étant toujours très éloignés, leur taille n'est définie que par leur diamètre apparent.

Connaissances de référence disponibles :

3.2-Définition du grossissement

Le grossissement d'un télescope est le rapport de l'angle sous lequel on voit l'image à travers le télescope et de l'angle sous lequel on voit l'objet à œil nu.

3.3-Expression du grossissement

On peut exprimer, pour un télescope afocal, le grossissement standard : le grossissement G est le rapport de variables angulaires : angle sous lequel on voit l'image divisé par l'angle sous lequel on voit l'objet (c'est-à-dire le rapport des diamètres apparents).

Cas du télescope afocal

Le grossissement est un grossissement intrinsèque puisque ne dépendant pas de l'œil de l'observateur.

Connaissances de référence disponibles :
Grossissement

Conclusion :

4-Complément : luminosité des images

Pour observer un astre, on cherche à recueillir le maximum de lumière, donc à avoir un récepteur de surface aussi grande que possible.
Pour un télescope, c'est la surface du miroir principal qui intervient, pour une lunette c'est la surface de son objectif.
En pratique il est plus facile de faire de très grands miroirs que de très grandes lentilles. Un télescope recueille plus de lumière.

Exemples : 5 m de diamètre pour celui du mont Palomar, 1 m pour les plus grosses lunettes.

Connaissances de référence disponibles :
Flux lumineux pour une lunette
Télescope Cassegrain