🔭 Construis la marche des rayons dans une lunette
Le schéma de la lunette astronomique, c'est LE classique du bac… et le piège classique aussi ! Ici, pas de dessin tout fait : c'est toi qui places l'image intermédiaire, qui règles l'oculaire, qui orientes les rayons et qui cherches où mettre ton œil. Un indice si tu sèches, la solution si tu es vraiment coincé.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Les rayons venant d'une étoile arrivent parallèles entre eux : après l'objectif, ils se croisent dans son plan focal image, en B₁. Le rayon qui passe par O₁ n'est pas dévié, ce qui donne la position exacte de B₁.
- L'image intermédiaire A₁B₁ est renversée (sous l'axe pour une étoile au-dessus). Placée dans le plan focal objet de l'oculaire (F₂ = F′₁), elle donne une image définitive à l'infini : la lunette est afocale.
- Les rayons issus de B₁ ressortent de l'oculaire parallèles entre eux, dans la direction du rayon (B₁O₂) qui n'est pas dévié. Ils font avec l'axe un angle α′ bien plus grand que α.
- Le faisceau vert d'une étoile située sur l'axe et le faisceau orange se resserrent au même endroit derrière l'oculaire : c'est le cercle oculaire, image de l'objectif, où l'œil reçoit toute la lumière.
- Les distances le long de l'axe sont à l'échelle ; les hauteurs sont agrandies (du même facteur partout), ce qui ne change ni les points de concours ni le parallélisme des rayons.
Expériences à faire
- Construis la lunette de TP sans utiliser l'indice : où places-tu B₁ ? Pourquoi pas sur l'axe ?
- À l'étape 2, place l'oculaire trop loin ou trop près : que deviennent les rayons à la sortie ?
- Double la focale de l'objectif sans changer l'oculaire : que deviennent A₁B₁, α′ et G ?
- Calcule O₂C pour la lunette d'initiation avant de placer l'œil : le cercle oculaire est-il plus près de l'oculaire ou de son foyer F′₂ ?
- Avec « ✏️ Ma lunette », échange les deux lentilles (f′₁ petit, f′₂ grand) : la lunette grossit-elle encore ?
La physique derrière l'animation
- Objectif (lentille L₁, focale f′₁) : une étoile vue sous l'angle α donne une image intermédiaire dans le plan focal image, de taille A₁B₁ = f′₁ × tan α.
- Lunette afocale : le foyer image de l'objectif est confondu avec le foyer objet de l'oculaire, F′₁ = F₂, donc O₁O₂ = f′₁ + f′₂ ; un faisceau parallèle en entrée ressort parallèle.
- Oculaire (focale f′₂) : tan α′ = A₁B₁ / f′₂. Grossissement : G = α′ / α = f′₁ / f′₂ (angles petits, en radians, tan α ≈ α).
- Cercle oculaire : image de l'objectif par l'oculaire, avec la relation de conjugaison 1/O₂C − 1/O₂O₁ = 1/f′₂, soit O₂C = f′₂ (f′₁ + f′₂) / f′₁ ; son diamètre vaut d = D / G.
- Constructions utiles (lentille mince convergente) : un rayon passant par le centre optique n'est pas dévié ; un faisceau parallèle converge en un point du plan focal image ; des rayons issus d'un point du plan focal objet ressortent parallèles.
D'autres animations
Le niveau sonore et les décibels
Approche-toi d'une enceinte de concert ou d'un avion, ajoute des sources, éloigne-toi : décibels, intensité sonore et seuils de danger.
Manipuler →L'image dans un miroir plan
Suis le trajet de la lumière sur un miroir plan : réflexion, image virtuelle, champ de vision… et le miroir qu'il faut pour se voir en entier.
Manipuler →Spectres d'émission et d'absorption
Lampes à hydrogène, sodium, néon… et étoile mystère : compare raies d'émission et raies d'absorption pour identifier les éléments.
Manipuler →Et maintenant, on passe aux choses sérieuses ? 😉
ExpoSinus est un site d'éducation : les jeux et les articles sont là pour donner envie, les cours et les exercices pour progresser vraiment.