Le télescope afocal : deux objectifs, pas de mise au point nette
1 · Prédire
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 ?
- 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.
2 · Configurer
- 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).
- Activez la lecture du grossissement angulaire.
- Réglez la distance focale de l'oculaire pour chaque essai (objectif fixé à f = 100 cm) et enregistrez le grossissement résultant.
3 · Collecter les données
| Distance focale de l'oculaire f_e (cm) | Grossissement angulaire M |
|---|---|
| 10.00 | |
| 20.00 | |
| 30.00 |
Tracez M (axe y) par rapport à 1/f_e (axe x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- 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.
5 · Approfondir
- ...le diamètre de l'objectif (non illustré dans ce modèle limité aux focales)...
- «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.
La physique derrière cette expérience
Grossissement angulaire du télescope
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.
Optique
- Objectif convergent : images réelles au-delà de 2f
- Le point focal : là où les images s’échappent vers l’infini
- Une lentille comme loupe
- Une lentille divergente : toujours virtuelle, toujours réduite
- Un miroir concave : des images réelles comme une lentille convergente
- Un miroir convexe : toujours une image virtuelle réduite
- Le miroir plan : un cas particulier et invariant
- Profondeur apparente : pourquoi une piscine semble moins profonde qu'elle ne l'est
- Réflexion interne totale : l'angle critique
- Un relais à deux objectifs : enchaîner les images
- Le microscope composé : deux lentilles pour un grossissement élevé
- Un agrandisseur photographique : deux objectifs pour une image réelle et plus grande
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