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Présentation de la lunette

Objectifs

• Identifier l’objectif et l’oculaire.
• Établir l’expression du grossissement d’une lunette.

Doc. 1

Grossissement selon Galilée

D’abord, en effet, il est nécessaire qu’il se fabrique une lunette de très grande précision, qui puisse représenter les objets brillants, distincts, et sans aucun obscurcissement. Il faut que cette lunette grossisse au moins 400 fois car alors elle montrera les objets vingt fois plus proches.
Et pour s’assurer sans grande peine du pouvoir [de grossissement] de l’instrument, on tracera deux cercles [...], dont l’un soit 400 fois plus gros que l’autre [...].
Ensuite, on regardera simultanément de loin les deux surfaces fixées au même mur, en observant le plus petit d’un oeil appliqué à la lunette et le plus gros de l’autre oeil resté libre [...] alors, en effet, les deux figures apparaîtront du même ordre de grandeur, si l’instrument grossit les objets selon la proportion désirée.

Galileo Galilei, Le messager des étoiles, 1992, Éditions du Seuil.

Doc. 2

Objectif et oculaire

Une lunette astronomique est constituée de deux lentilles minces convergentes, une première qui reçoit les rayons issus de l’objet : l’objectif ; une seconde derrière laquelle on observe l’image : l’oculaire.
L’objectif principal de la lunette astronomique est d’observer des objets lointains. Le grossissement caractérise l’augmentation de la taille apparente d’un objet observé par l’instrument.
On note $f_1^{\prime }$ la distance focale de l’objectif et $f_2^{\prime }$ la distance focale de l’oculaire. On mesure le grossissement pour différentes valeurs de distances focales $f_1^{\prime }$ et $f_2^{\prime }$.

• Pour $f_2^{\prime }=4,0$ cm :

• Pour $f_1^{\prime }=40,0$ cm :

Doc. 3

Taille apparente

La taille apparente d’un objet $\alpha$ est l’angle sous lequel les extrémités de l’objet sont observées. Lors d’une observation avec une lunette astronomique, l’objet observé possède une taille apparente ${\alpha }^{\prime }$ plus élevée.
Les angles ne sont pas orientés dans cette étude.

✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

✔ VAL : Analyser des résultats

1. Préciser l’utilité d’une lunette astronomique.


2. Proposer une définition du grossissement $G$ et donner la valeur de ce dernier dans le texte de Galilée.


3. Évaluer l’influence des deux distances focales sur la valeur d’un grossissement.


4. Proposer une relation mathématique simple entre $G$, $f_1^{\prime }$ et $f_2^{\prime }$.

Après avoir décrit la composition de l’instrument et ses propriétés, proposer plusieurs méthodes pour modifier le grossissement d’une lunette astronomique.