Lunette astronomique afocale

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210
65
9°
🌙 Image à l'∞ !
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Violet B₁→O₂
R₁ bleu — par O₁
R₂ rouge — par F₁
R₃ vert — ∥ aux autres
Image A₁B₁
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"Que signifie le terme afocal ?" (plusieurs réponses possibles)

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👁️ Je vois tout !
Définition : Le cercle oculaire (ou pupille de sortie) est l'image de l'objectif L₁ donnée par l'oculaire L₂. Tout rayon passant par L₁ passe par le cercle oculaire. L'œil se place au niveau du cercle oculaire pour voir l'intégralité du champ.
📋 Exercice — Position du cercle oculaire par la relation de conjugaison

Le cercle oculaire est l'image de l'objectif L₁ donnée par l'oculaire L₂.
On utilise les données suivantes :

Paramètre Valeur
Distance focale objectif f₁'210 mm
Distance focale oculaire f₂'65 mm
Diamètre objectif D60 mm
Longueur tube L = O₁O₂275 mm
Question 1 — Position de l'objet pour L₂

L'objectif L₁ est l'objet pour l'oculaire L₂. Exprimer la distance algébrique O₂A = O₂L₁ en mm.
(positif vers la droite, négatif vers la gauche)

mm
Question 2 — Position du cercle oculaire par la relation de conjugaison

Calculer O₂A' en mm, arrondi à l'unité.

mm
Question 3 — Diamètre du cercle oculaire

Calculer d en mm, arrondi au dixième.

mm
Question 4 — Vérification par la formule directe

Calculer d avec la formule directe et vérifier la cohérence avec la question 3.

mm
300 mm
50 mm
6°
🔭 G = f₁'/f₂' !
📐 Exemples numériques de grossissement
G = f₁' / f₂'
Instrument f₁' f₂' G
Lunette scolaire 500 mm 25 mm 20×
Lunette amateur 900 mm 20 mm 45×
Grande lunette Paris 18 000 mm 10 mm 1800×
⚠️ Plus G est grand → plus le cercle oculaire est petit → plus difficile à utiliser.

📋 Exploiter les données d'une lunette commerciale Capacité exigible B.O. Terminale

👨‍🚀 Un petit pas et tu vas y arriver !

Quelques exemples de lunettes astronomiques

🌙 Lunette de Kepler (1611)

Lunette de Kepler (1771) Objectif et oculaire convergents.
f₁' ≈ 1000 mm, f₂' ≈ 50 mm → G ≈ 20×. Image renversée.

G ≈ 20×Image renverséeDeux lentilles convergentes

⭐ Lunette de réfraction moderne

Celestron lunette moderne

Ex : Celestron PowerSeeker 70 — f₁' = 700 mm, f₂' = 20 mm → G = 35×
Utilisée pour la Lune, les planètes et les étoiles doubles.
Diamètre objectif : 70 mm.

G = 35×D = 70 mmLune & planètes

🪐 Grande lunette de l'Observatoire de Paris

Observatoire de Paris

f₁' = 18 m, diamètre objectif = 83 cm. Construite en 1891.
L'une des plus grandes lunettes réfracteurs du monde.
▶ Exposition virtuelle Observatoire de Paris

f₁' = 18 mD = 83 cmG jusqu'à 1800×

🔭 Lunette terrestre sur trépied (laiton)

Lunette terrestre laiton sur trépied

Lunette terrestre réfractrice en laiton, montée sur trépied.
Utilisée pour des observations diurnes (paysages, marine, faune).
Munie d'un prisme de Porro ou d'une lentille de redressement : image droite.

Image droiteObservation diurneLaiton / trépied

🔬 Lunette terrestre vs astronomique

La lunette astronomique donne une image renversée — ce n'est pas gênant pour les étoiles.

La lunette terrestre ajoute un prisme de Porro ou une lentille de redressement pour une image droite.

Les jumelles sont deux lunettes terrestres accouplées.

Astronomique : image renversée Terrestre : image droite Jumelles = 2 lunettes
🌠 À l'infini !

🔭 Simulation PhET — Vérifier la position de l'image intermédiaire

Capacité expérimentale : vérifier que l'image intermédiaire A₁B₁ se forme bien dans le plan focal image de l'objectif (F₁'), qui coïncide avec le plan focal objet de l'oculaire (F₂).
Protocole : ① Placer l'objet à l'infini (déplacer l'objet très loin à gauche).
② Régler la distance focale de la lentille 1 (objectif) : noter f₁'.
③ Observer où se forme l'image — elle doit coïncider avec F₁'.
④ Ajouter une deuxième lentille (oculaire) avec f₂' et vérifier que F₁' ≡ F₂.
⑤ Constater que le rayon émergeant est parallèle à l'axe : système afocal.

Objet déplaçable f' réglable Image réelle / virtuelle Rayons remarquables
▶ Ouvrir la simulation PhET

PhET Interactive Simulations — University of Colorado Boulder — licence CC-BY 4.0

🔬 Animation Unisciel — Cercle oculaire & Lunette

Cours interactif (unisciel.fr) :

Faisceaux lumineuxCercle oculaireGrossissement
▶ Ouvrir — Unisciel Lunette

🔭 Animation Clichatier — Lunette afocale

phyanim.sciences.univ-nantes.fr :

Rayons interactifsCercle oculairef₁' et f₂' réglables
▶ Ouvrir — Lunette afocale

🔎 Animation Clichatier — Lentille mince

phyanim.sciences.univ-nantes.fr :

Objet déplaçable3 rayons remarquablesImage réelle/virtuelle
▶ Ouvrir — Lentille mince
👋 Merci et à bientôt !
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