Exercices - physisque sur le télescope de Newton, Exercices de Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercices - physisque sur le télescope de Newton, Exercices de Physique

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Exercices de physisque sur le télescope de Newton. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Miroir sphérique, Miroir secondaire, L’oculaire, Le grossissement.
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Le télescope de Newton

2003 Antilles Exercice 3 Spécialité Le télescope de Newton 4pts

Un télescope de Newton est constitué de trois éléments optiques principaux :

- l'objectif ( miroir concave convergent noté M1),

- le miroir secondaire ( miroir plan noté M),

- l'oculaire ( lentille convergente notée L).

Le télescope amateur, dont le principe et la fiche technique figurent ci-dessous, est utilisé par un élève

pour observer la planète Mars sous son diamètre apparent . Le télescope sera considéré comme afocal.

Notice du constructeur :

Compléter et rendre les 4 figures en annexe avec la copie

1. Miroir sphérique.

Envisageons le miroir sphérique M1 de ce télescope.

1.1. Définir la distance focale d'un miroir concave.

1.2. Sur la figure 1, positionner le sommet (S), le centre (C), le foyer (F1) en respectant l'échelle 10 mm

sur la figure correspondent à 100 mm pour le télescope, sachant que la distance SC = 1 600 mm.

1.3. Construire sur la figure 1 l'image A1B1 de la planète Mars située à l'infini.

2. Miroir secondaire.

On considère maintenant le miroir plan (M) associé au miroir concave (M1) comme indiqué sur

la figure 2. L'image A2B2 donnée par ce miroir plan est notée sur le schéma de cette figure 2.

2.1. À partir de A2B2 replacer par construction l'image intermédiaire A1B1 de Mars sur la figure 2.

2.2. Quel rôle joue l'image intermédiaire A1B1 pour le système miroir plan (M) et l'oculaire (L) ?

Caractéristiques :

Objectif (miroir concave à courbure

parabolique)

Focale : 800 mm

Diamètre : 130 mm

Pouvoir séparateur : 0,89''

Magnitude limite : 12,4

Clarté: 469 

Grossissement maxi théorique: 325

Miroir primaire (M1) Miroir secondaire (M)

Oculaire L

3. L’oculaire

Aux deux éléments d'optique précédents, on associe une lentille convergente (L) qui constitue l'oculaire

comme indiqué sur la figure 3.

3.1. Placer le foyer objet F2 de la lentille.

3.2. Où se situe l'image définitive de la planète Mars observée à l'aide de ce télescope ?

3.3. Justifier la réponse précédente en traçant, sur la figure 3, la marche des deux rayons caractéristiques,

à partir du point B2 et traversant la lentille (L).

4. Le grossissement

4.1. Le grossissement maximum du télescope, noté G, correspond au quotient de la distance focale de

l'objectif f '1 par la distance focale de l'oculaire f '2 : G = '

1

'

2

f

f .

À partir des données de la fiche technique du télescope, calculer la distance f '2 de l'oculaire.

4.2. Le grossissement G est aussi égal au quotient du diamètre apparent ’ sous lequel est vu l'astre à

travers le télescope par le diamètre apparent  sous lequel est vu l'astre à l'œil nu soit G = '

 .

La planète Mars est observée sous le diamètre apparent  = 14'' soit 3,88.10–3 degré.

4.2.1. Définir le diamètre apparent .

4.2.2. Calculer le diamètre apparent ' (en degré).

4.2.3. Tracer la marche d'un rayon issu de Mars et passant par le foyer F1, sur la figure 4.

Pour faciliter la construction, l'angle  représenté sur la figure 4 est plus grand que la réalité.

4.2.4. En respectant l'augmentation d'angle  faire figurer le diamètre apparent ' sur la figure 4.

ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE

TOUTES LES ANNEXES, COMPLETEES OU NON DOIVENT ETRE

REMISES ET AGRAFEES AVEC LA COPIE D’EXAMEN

+ +

M1

100 mm

Direction du rayon

Figure 1

+ +

B2 A2

M1 Figure 2

M

100 mm

TOUTES LES ANNEXES, COMPLETEES OU NON DOIVENT ETRE

REMISES ET AGRAFEES AVEC LA COPIE D’EXAMEN

+ +

B2 A2

M1 Figure 3

M

100 mm

F’2

+ +

B2 A2

M1 Figure 4

M

100 mm

F’2

F1

l’angle  est fortement agrandi

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