Optique

Télescope astronomique

Les lentilles afocales sont séparées de f_objective + f_eyepiece  ; M = −f_objective/f_eyepiece est le grossissement angulaire pour un objet lointain, tandis que l’image sur le banc d’un objet proche montre le grandissement latéral f_eyepiece/f_objective.

Télescope astronomique — simulation interactive de Optique. Les lentilles afocales sont séparées de f_objective + f_eyepiece  ; M = −f_objective/f_eyepiece est le grossissement angulaire pour un objet lointain, tandis que l’image sur le banc d’un objet proche montre le grandissement latéral f_eyepiece/f_objective. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Télescope astronomique

Un télescope afocal sépare ses lentilles par f_objective + f_eyepiece  ; M = −f_objective/f_eyepiece.

Le plan focal de l'objectif coïncide avec le plan focal de l'oculaire, donc la séparation des lentilles est f_objective + f_eyepiece et l'entrée parallèle part parallèle. Le grossissement angulaire est le rapport de focale  ; son signe négatif indique une inversion.

• Grossissement du télescope M = −f_obj/f_eye
• Grossissement angulaire

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un télescope afocal (Képlérien) place son objectif et son oculaire de manière à ce que leurs points focaux coïncident  : lumière parallèle entrante, lumière parallèle sortante. Une focale d'oculaire plus courte donne-t-elle un grossissement du télescope plus élevé ou plus faible ?

Des pronostics à peser

• Un oculaire plus court donne un grossissement plus faible.
• La distance focale de l'oculaire n'affecte pas le grossissement.
• Plus élevé  : le grossissement est le rapport entre la distance focale de l'objectif et celle de l'oculaire, donc réduire la distance focale de l'oculaire augmente le rapport.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Distance focale de l'oculaire f_e (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Grossissement angulaire M

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage du télescope et appuyez sur Réinitialiser. L'objectif a f = 100 cm  ; les deux lentilles sont séparées par leurs distances focales combinées (condition afocale).
2. Activez la lecture du grossissement angulaire.
3. Réglez la distance focale de l'oculaire pour chaque essai (objectif fixé à f = 100 cm) et enregistrez le grossissement résultant.

Équation gouvernante

Grossissement angulaire du télescope — M = −f_o/f_e

Le grossissement angulaire d'un télescope képlérien afocal est M = −f_o/f_e, le rapport entre la distance focale de l'objectif et celle de l'oculaire. Un objectif plus long ou un oculaire plus court augmentent tous deux le grossissement.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez M = −f_o/f_e en utilisant f_o = 100 cm. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi le grossissement est négatif (une image inversée, typique d'un simple télescope képlérien) et pourquoi une focale d'oculaire plus courte augmente la magnitude de M.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Contrairement à l'oculaire (qui définit le grossissement), le diamètre de la lentille OBJECTIF (non illustré dans ce modèle à focale uniquement) détermine la quantité de lumière collectée par le télescope et son pouvoir de résolution ultime. Expliquez pourquoi les astronomes se soucient davantage de l'ouverture d'un télescope (diamètre de l'objectif) que de son seul grossissement.
• «Afocal» signifie qu'une lumière parallèle entrante produit une lumière parallèle sortante - le télescope n'a pas de distance focale globale unique, contrairement à un objectif d'appareil photo ou à une loupe. Expliquez pourquoi cette conception est idéale pour visualiser des objets très éloignés (en fait à l'infini) avec un œil détendu.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bienvenue dans le télescope
2. Sélectionnez la lentille objetif
3. Appuyez sur Lecture
4. Taille angulaire des objets lointains
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Équation des lentilles minces