QUELQUES INSTRUMENTS D’OPTIQUE - exercices
Télescope
1. • On considère un miroir convexe
(divergent), de sommet
et de centre
, de
rayon
, utilisé dans les conditions de Gauss. On note pour la
suite
et
.
a) Calculer la vergence
du miroir (sans oublier de préciser l’unité) en utilisant les
valeurs numériques données pour le miroir
(retourné) dans la question (2).
b) Soit un objet à
l’infini, centré sur l’axe du miroir, vu sous un angle
; déterminer
son image “par réflexion” sur le miroir : position, taille et nature
(réelle ou virtuelle) de l’image. Construire cette image.
2. • On associe deux miroirs :
concave
(convergent) de sommet
et de
rayon
et
convexe
de sommet
et de
rayon
, placé de telle façon
que
. L’ensemble constitue un téléobjectif de type “Cassegrain”
(comme par exemple celui du Pic du Midi) :
◊ remarque : le miroir
convergent est percé d’un trou en son milieu pour laisser passer les
rayons images du miroir divergent, comme indiqué schématiquement sur
la figure précédente.
a) Soit un objet lumineux
ponctuel, situé à l’infini sur l’axe ; déterminer son image après
réflexion des rayons lumineux sur
puis
.
b) Soit un objet lumineux
étendu, situé à l’infini, centré sur l’axe et de diamètre apparent
(grosseur
angulaire) ; déterminer son image. Effectuer l’application numérique
pour
(deux
secondes d’arc).
c) En admettant que le
système des deux miroirs est équivalent à une lentille mince,
déterminer la position du centre optique de cette lentille et sa
distance focale image (on peut pour cela utiliser une construction
géométrique simple).
3. a) Les miroirs ne sont en réalité pas
exactement des miroirs sphériques : le miroir convergent est plutôt
parabolique et le miroir divergent est plutôt hyperbolique ;
pourquoi (en particulier vis-à-vis des conditions de Gauss) ?
b) Pourquoi peut-on dire que
ce type de télescope est d’une certaine manière analogue à la
lunette de Galilée ? Quels peuvent être alors les avantages à
utiliser des miroirs plutôt que des lentilles ?