Fonctionnement lunette astronomique afocale.

[Weals]

Bonjour,

En refaisant le sujet de bac Spécialité Physique-Chimie (Métropole France 2), je me pose la question suivante :
Pour une lentille convergente seule, il n'est pas possible d'observer l'image d'un objet situé sur le plan focale objet (problème des rayons parallèles entre eux). Pourquoi, avec une lunette astronomique afocale, faut-il que l'image de l'astre observé soit positionné dans le plan focal objet de la lentille 2 (oculaire) ?
En effet, les rayons quittent la lentille 2 parallèles entre eux, et donc pourquoi l'image 2 de l'image 1 (à travers l'oculaire) peut-elle être observée ?

Par ailleurs, est-il envisageable d'observer un astre avec une lunette qui n'est pas afocale, afin d'obtenir une première image située entre le foyer objet 2 et la lentille L2 objet de la lentille 2 ?

Cordialement,

Weals
-----

[gts2]

Pour une lentille convergente seule, il n'est pas possible d'observer l'image d'un objet situé sur le plan focale objet (problème des rayons parallèles entre eux)

Ce que vous voulez dire précisément, c'est qu'on ne peut observer sur un écran ... L'image étant à l'infini et l'oeil au repos regardant à l'infini, il est tout à fait possible d'observer cette image.

Pourquoi, avec une lunette astronomique afocale, faut-il que l'image de l'astre observé soit positionné dans le plan focal objet de la lentille 2 (oculaire) ?

La réponse est dans le vocabulaire : oculaire, donc destié à être oberver avec un oeil.

Par ailleurs, est-il envisageable d'observer un astre avec une lunette qui n'est pas afocale, afin d'obtenir une première image située entre le foyer objet 2 et la lentille L2 objet de la lentille 2 ?

Oui, dans certaines limites, mais votre oeil va fatiguer.

[Weals]

Merci de votre réponse !

Toutefois je ne saisis toujours pas bien un certain point.
Imaginons l'expérience suivante qui est très facilement réalisable :
Je prends une lentille convergente.
Je fixe un objet ne se situant pas à l'infini.
- Si l'objet est derrière la distance focale de ma lentille, j'observe une image inversée qui possède un grandissement inférieur à 1.
- Si l'objet se situe entre la distance focale et la lentille, j'observe une image (certes virtuelle) mais agrandie et droite (effet loupe).
- Si l'objet se trouve précisément à la distance focale, je ne peux pas voir l'objet. Vous affirmez que l'on peut l'observer, je ne saisis pas comment ? J'ai beau essayer chez moi, je n'y parviens pas (Je ne saisis pas non plus le rôle de l'écran dont vous parlez, car je ne peux pas observer l'image virtuelle du cas précédent sur un écran, pourtant mon œil perçoit très bien cet effet loupe car je vois une image agrandie. Pourquoi seule la position de l'objet à la distance focale ne permet pas à mon œil d'observer l'image de l'objet, mais sur toutes les autres positions si ?).

Je souhaiterais également reformuler la deuxième question du message précédent qui n'était pas clair (et qui est liée à l'incompréhension persistante ci-dessus, non pas au vocabulaire de l'oculaire).
Dans la lunette astronomique, pourquoi mon "objet" (qui finalement est l'image à travers la lentille 1) peut être observée à travers la lentille 2 alors qu'il se situe pile à la distance focale de la lentille 2 ? Quelle est la différence entre l'expérience décrite ci-dessus qui concerne l'observation qui m'apparait IMPOSSIBLE d'un objet sur la distance focale, et l'image sur la distance focale observable dans la cas de la lunette astronomique ?

[gts2]

Vous avez fait l'expérience décrite ?
Parce que placer un objet au foyer d'une lentille, c'est le principe même d'une loupe.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Je ne saisis pas non plus le rôle de l'écran dont vous parlez.

C'était juste pour rectifier votre phrase : "Pour une lentille convergente seule, il n'est pas possible d'observer l'image d'un objet situé sur le plan focal objet."
J'ai ajouté "sur un écran" (qu'il faudrait placer à l'infini, pas vraiment pratique) pour que la phrase devienne juste.
Dit autrement, "Pour une lentille convergente seule, il est parfaitement possible d'observer l'image d'un objet situé sur le plan focal objet." Il suffit de regarder à travers la lentille (cf. loupe).

Dit autrement, la lunette est instrument subjectif destiné à être utilisé avec un oeil.

[Weals]

En effet j'avais réalisé l'expérience mais en plaçant mon œil loin de la lentille.
Suite à votre dernier message, j'ai reproduit l'expérience mais cette fois en approchant mon œil de la lentille (j'ai vu sur internet que la distance focale du cristallin au repos vaut 2,5 cm) donc je me suis placé environ à cette distance de la lentille (je ne sais pas si il y a un lien) et j'ai bien observé une image nette lorsque l'objet est situé sur le plan focale objet. Toutefois l'objet présente toujours une image droite et jamais inversée, même lorsque l'objet est situé derrière la distance focale, lorsque l’œil est si proche de la lentille. De plus, l'image que j'observe n'est nette que lorsque l'objet est situé à la distance focale. Ceci explique donc bien le fonctionnement de la lunette astronomique, et la fatigue visuelle provoquée par une lunette non afocale, je vous remercie beaucoup pour votre aide.

Toutefois je suis dorénavant troublé par le fait que la position de l’œil par rapport à la lentille joue un rôle sur la netteté d'une image observée lorsque l'objet est placé sur le plan focal. J'ai l'impression qu'en reproduisant l'expérience décrite mais lorsque mon œil est éloigné de la lentille, l'image est bien floue lorsque l'objet est à la distance focale (lorsque je diminue la distance entre l'objet et la lentille, il s'agit de l'instant où l'image passe dune image inversée à une image droite), mais elle est nette pour toutes les autres distance objet-lentille, ce qui est l'exact opposé de l'expérience réalisée avec un œil proche de la lentille.

[gts2]

Pour un appareil subjectif, la position de l'oeil a un rôle sur le champ de vision et sur la luminosité, mais pas sur la netteté (dans des conditions raisonnables).

Avec l'oeil proche, la position de l'image sort très vite de la zone de vision, avec une loupe x10, on sort de la zone de vision en déplaçant l'objet du 1/10 de la focale, soit 2,5 mm.

Pour l'observation lointaine, pourriez-vous préciser la focale de la lentille et la distance lentille-oeil ?

[Weals]

J'ai utilisé deux lentilles pour deux observations différentes car la 1ère possède un rayon de 1 cm et je me suis dit qu'elle était peut-être trop petite pour l'observation lointaine. Sa focale est de 1,6 cm et j'observais à environ 60 cm. Pour la 2nd lentille, la qualité ne me semblait pas terrible car elle n'est pas "parfaitement convexe", son rayon de courbure semble changer. Sa focale est de 22 cm et j'observais à une distance de 65-70 cm.

[gts2]

Je traite le premier cas : ci-dessous le graphe distance de l'image à l'oeil en fonction de OA, tout est en centimètres. La ligne rouge est le limite de vision distincte.



Quand on approche l'objet de F, l'image vue par l'oeil devient floue non pas au passage au foyer, mais avant quand l'image est trop proche de l'oeil.

[Weals]

Merci beaucoup pour avoir pris le temps de tracer cette fonction très parlante, j'avais donc confondu ce passage à flou avec la distance focale. Vous m'avez bien aidé à cerner ce qui me dérangeait ! Encore merci et bonne continuation,

Cordialement,

Weals