Principe des instruments
Lunette de Galilée
Cette lunette terrestre comporte un objectif convergent de grande distance
focale qui donne d'un objet situé à l'infini une image réelle
et d'un oculaire divergent de courte distance focale qui permet d'observer
l'image intermédiaire. Si celle-ci se forme dans le plan focal objet
de l'oculaire, l'image finale est située à l'infini. Le système
est alors afocal et son grandissement est positif. Contrairement à la
lunette astronomique, l'image est droite. Elle est vue sous un angle plus grand
que l'objet. Déplacer verticalement le point source (cyan) avec la souris
et vérifiez que le rapport des angles sous lesquels sont vus l'image
et la source est égal au rapport des distances focales de l'objectif
et de l'oculaire.
Téléobjectif
Un objectif photographique de distance focale f' donne d'un objet situé
à l'infini et vu sous l'angle a une image
de taille y = a.f' : pour augmenter la taille de
l'image il faut augmenter la distance focale mais on augmente ainsi l'encombrement
de l'appareil.
Dans les téléobjectifs, on place entre l'objectif convergent (focale
f'1 > 0) et le film un groupe divergent (focale f'2 < 0 ) distant du premier
de e. La distance focale équivalente est égale à :
f' = f'1.f'2/(f'1 + f'2 - e)
Exemple : f'1 = 12 cm ; f'2 = - 3 cm ; e = 9,2 cm ; f' = 180 cm ; Distance
L1, film = 51,2 cm. Le grandissement est trois fois plus grand que pour un objectif
simple de même encombrement.
L'image intermédiaire est en jaune, l'image finale (plan du film) est
en vert.
Zoom
En modifiant la distance e dans un téléobjectif, on modifie la
distance focale globale. Les problèmes optiques et mécaniques
sont assez complexes il faut maintenir fixe la position de l'image (plan du
film) quand on modifie la distance focale et la mise au point.
L'applet permet (en agissant sur les flèches gauche et droite du clavier)
de modifier la valeur de e et donc la distance focale du système équivalent.
Oculaire d'Huygens
Un oculaire permet d'observer en l'agrandissant l'image donnée par un
objectif. C'est une loupe améliorée.
L'oculaire d'Huygens est tel que les foyers images
des deux lentilles sont confondus.
Lorsque l'objet est réel, les rayons utilisés permettent de mettre
en évidence les éléments principaux du système.
Les rayons réels sont tracés en rouge, les rayons virtuels en
rose (plan principal image) et en jaune (plan principal objet).
Quand l'objet devient virtuel, j'ai déterminé le rayon incident
qui correspond à un émergent passant par le sommet de la seconde
lentille. Quand l'objet est situé dans le plan focal objet de l'oculaire
(condition normale d'utilisation) l'image finale agrandie est à l'infini.
Oculaire de Ramsden
L'oculaire de Ramsden est un oculaire symétrique
de formule (3-2-3).
Les rayons réels passant par les foyers de l'oculaire sont tracés
en rouge. Quand l'objet (image donnée par un objectif) est dans le plan
focal objet, l'image finale est à l'infini.