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
- 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.
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.