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Instruments d'optique : loupe, microscope et lunette

PhysiqueOptique14–15 ans

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Tracés de rayons de la loupe (G = D/f œil au repos, 1 + D/f au punctum proximum), du microscope (image intermédiaire réelle, G ≈ (Δ/fₒ)(D/fₑ)) et de la lunette ou du télescope (G = fₒ/fₑ en réglage afocal). Le critère de Rayleigh θ = 1,22λ/D montre quand deux étoiles sont séparées selon le diamètre et la longueur d'onde, le pouvoir collecteur croît comme D², un graphique de l'atmosphère indique quels domaines exigent des télescopes spatiaux et un spectroscope compare les raies sombres d'une étoile à celles de H, He, Na, Ca et Fe.

Leçon : Instruments d'optique ; Loupe ; Microscope ; Lunette astronomique ; Pouvoir séparateur

Ce qu’elle montre

Les instruments d'optique font paraître plus grands les objets petits ou lointains en augmentant l'angle sous lequel l'œil les voit. Une loupe donne une image virtuelle droite ; un microscope ajoute un objectif qui forme une image réelle agrandie pour l'oculaire ; l'objectif d'une lunette, ou le miroir concave d'un télescope, forme l'image d'un objet lointain dans son plan focal. Un plus grand diamètre recueille plus de lumière (∝ D²) et montre plus de détails, dans la limite de la diffraction (critère de Rayleigh). Lentilles minces, rayons paraxiaux ; le graphique de l'atmosphère est une moyenne simplifiée par ciel clair.

Mode d’emploi

Sur Loupe, changez la distance focale et la distance de l'objet, ou cliquez sur Œil au repos ou Image à 25 cm. Sur Microscope, réglez l'objectif, l'oculaire et la distance entre les lentilles, puis cliquez sur Image finale à l'infini. Sur Lunette et télescope, choisissez Lunette ou Télescope et changez fₒ, fₑ et le diamètre. Sur Pouvoir séparateur, changez le diamètre, la longueur d'onde et l'écart jusqu'à ce que les étoiles soient tout juste séparées. Sur Atmosphère et spectres, choisissez un domaine, puis une étoile, et cochez des éléments pour reconnaître ses raies.

Paramètres modifiables

  • Écran Loupe, Microscope, Lunette et télescope, Pouvoir séparateur, Atmosphère et spectres
  • Distance focale de la loupe f 2,5–10 cm
  • Distance objet–loupe u 1–10 cm
  • Objectif du microscope fₒ 0,4–2 cm
  • Oculaire du microscope fₑ 2–8 cm
  • Distance entre les lentilles du microscope 12–25 cm
  • Distance objet–objectif uₒ 0,41–3,2 cm
  • Type d'instrument Lunette (lentilles), Télescope (miroir)
  • Objectif fₒ (lunette ou télescope) 40–200 cm
  • Oculaire fₑ (lunette ou télescope) 0,5–10 cm
  • Oculaire déplacé Δ -1–0,5 cm
  • Diamètre D 0,5–1000 cm
  • Longueur d'onde λ 400–700 nm
  • Écart angulaire des étoiles θ 0,01–100 ″
  • Étoile Étoile A (comme le Soleil), Étoile B (chaude, blanc-bleu), Étoile C (froide, orangée)
  • Domaine Rayons gamma, Rayons X, Ultraviolet, Lumière visible, Infrarouge, Micro-ondes, Ondes radio

Questions à explorer

  1. Pourquoi une lunette dont l'objectif a une grande distance focale et l'oculaire une petite donne-t-elle un fort grossissement ?
  2. Que deviennent la lumière recueillie et le plus petit angle séparable si l'on double le diamètre ?
  3. Pourquoi les télescopes X et ultraviolets doivent-ils être en orbite, alors que les radiotélescopes fonctionnent au sol ?

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