Exercices - physisque sur l'étude d’un instrument d’observation astronomique - correction, Exercices de Physiques
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Eleonore_sa28 April 2014

Exercices - physisque sur l'étude d’un instrument d’observation astronomique - correction, Exercices de Physiques

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Exercices de physisque sur l'étude d’un instrument d’observation astronomique - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Étude préliminaire : propriétés des miroirs, Observation de la Lune à l’aide du...
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Exercice III : Etude d’un instrument d’observation astronomique (4 points) CORRECTION

Pondichéry 2006 Exercice III : Étude d’un instrument d’observation astronomique (4 points)

Correction

1 Étude préliminaire : propriétés des miroirs

1.a L’angle de réflexion est égal à l’angle d’incidence (par rapport à la normale au miroir plan).

Pour respecter cette loi, on peut utiliser un rapporteur mais cette méthode est peu précise.

On préfèrera placer le point image A' (symétrique du point objet A par rapport au plan du miroir) puis

tracer les rayons réfléchis.

(0,2)

(0,2)Un point objet émet une infinité de rayons lumineux, le point objet A est particulier car il n'émet pas

de rayons lumineux réellement. On dit que c'est un objet virtuel (tout se passe comme si il émettait des

rayons lumineux). Le point objet A est situé à l'intersection des rayons incidents.

(0,2)Le point image A' est situé à l'intersection des rayons réfléchis, il peut être recueilli sur un écran. C'est

un point image réel. Ce point image A' est symétrique du point objet A par rapport au plan du miroir.

1.b.1(0,2)Si le rayon incident passe par le foyer F1 du miroir convergent, il se réfléchit parallèlement à

l’axe optique.

(0,2)Le rayon incident issu de B, passant par S, émerge du miroir convergent en coupant le rayon

précédent au niveau du plan focal du miroir.

1.b.2. (0,2)Le point B se trouve à l’infini, son image B1 se trouve dans le plan focal du miroirconvergent.

B1

A’

2. Observation de la Lune à l’aide du télescope d’amateur (télescope de Newton)

2.a (0,2+0,2)On trace un rayon incident parallèle à ES passant par F1. Le rayon réfléchi ressort

parallèlement à l’axe optique. L’image D1E1 se trouve dans le plan focal du miroir convergent.

(0,2)D2E2 est symétrique de D1E1 par rapport au miroir plan, incliné de 45°, elle se trouve donc sur l’axe

yy’, parallèle à xx’. On a D2E2 = D1E1.

3. Grossissement

3.a (0,2)Dans le triangle SF1E1 (rectangle en E1) : tan  = 1 1 1 1

1 1

D E D E

SF f  soit D1E1 = f1.tan = f1.

(0,2) D1E1 = 910  8,7.10–3 = 7,9 mm

3.b (0,2)Dans le triangle OD2E2 (rectangle en D2) : tan ’ = 2 2 2 2

2 2

D E D E

OD f '  =  '

Or D2E2 = D1E1 donc  ' = 1 1

2

D E

f '

avec D1E1 = f1. on obtient finalement  ' = 1

2

f .

f '

(0,2) ’ = 3910 8,7.10

9

 = 910–1 rad

3.c (0,2)

1

2 1

2

f .

f ' fθ' G

θ f '

    (0,2)soit G =

9

910 =1.102

3.d Pour un oculaire de 9 mm on a un grossissement G1 = 1.102

Pour un oculaire de 20 mm on a G2 = 20

910 = 46

(0,2)Le grossissement est maximal pour l’oculaire de 9 mm.

F1 = D1

E1 D2

E2

’

’

O

’

E3  D3 

2.b (0,2)Si D2E2 est dans le plan focal objet de l’oculaire

l’image définitive D3E3 se trouve rejetée à l’infini.

(0,2)Ce réglage de l’appareil est adopté pour une

observation sans fatigue de l’œil (pas d’accommodation

nécessaire lorsqu'on observe un objet à l'infini).

(0,2)’ ; (0,2)rayons

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