Accueil Sujets 2019 / Physique-Chimie Sujet 47: Diffraction dans un télescope Matière: Physique-Chimie Thème: Physique Type: Obligatoire Session: 2019 Source: Un des sujets associés dispose d'une correction (voir plus bas) Tu souhaites envoyer un corrigé? Clique ici! Toute utilisation non appropriée de cette fonctionnalité sera passible d'un bannissement immédiat du site et des ressources associées.
Si la fente avait été horizontale, les tâches auraient été verticales… Evidemment, comme dit plus haut, il faut que la largeur « a » de la fente soit petite devant la longueur d'onde λ. Plus la fente sera petite plus le phénomène de diffraction sera prononcé. C'est ce que l'on va montrer par le calcul! Pour cela, schématisons le dispositif non pas en 3D comme ci-dessus mais vu de côté. On prendra une fente horizontale pour avoir des tâches verticales. On a alors le schéma suivant: On note D la distance entre la fente et l'écran. « a » la largeur de la fente, en m. L le diamètre de la tâche centrale, en m λ la longueur de l'onde, en m. θ l'angle entre l'axe central et une extrémité de la tâche centrale, en radians: c'est ce que l'on appelle l'écart angulaire. Diffraction dans un télescope - Sujet 47 - ECE 2019 Physique-Chimie | ECEBac.fr. Il y a une formule que tu ne peux pas deviner et que tu dois donc connaître par cœur: Il y a une autre formule en revanche que tu dois savoir redémontrer comme on va le faire. Mettons nous dans le triangle rectangle mis en vert sur ce schéma: Avec la trigonométrie, on a: Or θ est un angle petit, on peut donc approcher tan(θ) par θ: tan(θ) ≈ θ D'où: Ainsi, on voit que plus a est petit, plus L est grand, c'es-à-dire que la tâche centrale sera plus grande et donc que le phénomène de diffraction sera plus important: cela est logique avec ce que l'on a dit précédemment!
La figure de diffraction obtenue limite l'aptitude du télescope à séparer les images de deux points très proches. On peut donner quelques formules à titre d'exemple: le diamètre apparent θ, en radians, du premier anneau sombre de la tache de diffraction (tache d'Airy) obtenue dans un cas "idéal" (étoile parfaitement circulaire, etc. ) est où λ la longueur d'onde de la lumière considérée, et D le diamètre du miroir du télescope. De cette formule découle l'expression souvent trouvée dans les livres et donnant le pouvoir séparateur d'un télescope limité par la diffraction pour une longueur d'onde dans le vert: pouvoir séparateur en secondes d'angle = 12"/D Joint à la nécessité de recevoir la plus grande quantité de lumière possible pour avoir des images plus lumineuses, ceci explique pourquoi on fabrique des télescopes avec des miroirs de grand diamètre. Aigrettes de diffraction — Wikipédia. Plus le diamètre est grand, plus il y a de lumière et moins il y a de diffraction: les performances du télescope sont ainsi optimisées. Hubble est ainsi un télescope de 2, 4 m de diamètre, le VLT fait 8, 2 m de diamètre.
Faisceau parallèle et système afocal Considérons un faisceau de lumière collimaté, c'est-à-dire un faisceau parallèle, arrivant sur un système afocal (une lunette astronomique par exemple). Pour simplifier notre étude, nous supposerons que les deux lentilles ont la même focale. (Quel grossissement a cette lentille? ). Après la première lentille, la lumière converge au foyer principal image, puis diverge pour traverser la seconde lentille d'où elle ressort en faisceau parallèle, de même taille qu'en entrée. Système afocal On injecte un faisceau de lumière parallèle dans un système afocal de grossissement 1. À droite, ce qu'on voit projeté sur un écran. Diffraction dans un telescope ece avec. Crédit: ASM/B. Mollier Image d'une plume Plaçons maintenant une plume dans le faisceau incident. Encore pour des raisons de simplicité, on la placera au foyer principal objet de la première lentille. Recherchons la position de son image. Une petite construction nous la donne assez vite. Image d'une plume à travers le système afocal. Attention!
Certains télescopes, conçus pour éviter ces aigrettes, placent le miroir secondaire en dehors de l'axe. Les premiers modèles de ce genre, de type Herschel (en) ou Schiefspiegler (en), présentaient de grands défauts d' astigmatisme et de longueur focale. Par la suite, la conception de type brachymedial, créée par Ludwig Schupmann, a permis de corriger les aberrations chromatiques en utilisant une combinaison de miroirs et de lentilles. Lunettes astronomiques [ modifier | modifier le code] Les images prises à l'aide de lunettes astronomiques ne présentent pas d'aigrettes de diffraction. Cependant, certains astronomes amateurs apprécient leur effet sur les étoiles très lumineuses, un effet « Étoile de Bethléem ». La diffraction dans un télescope. En conséquence, ils modifient leur lunette pour obtenir ce résultat, notamment en plaçant de minces fils sur la surface de la première lentille [ 4]. Notes et références [ modifier | modifier le code] Voir aussi [ modifier | modifier le code] Articles connexes [ modifier | modifier le code] Télescope Astrophotographie Liens externes [ modifier | modifier le code] (en) Aigrettes de diffraction expliquées par Astronomy Picture of the Day.
Mise en évidence de la diffraction Ce n'est pas la première fois que nous sommes confrontés à la diffraction. Souvenez vous du chapitre 1 lorsque l'on cherchait à isoler un rayon lumineux. Qu'avions-nous vu? En réduisant progressivement la taille du diaphragme, le diamètre du faisceau diminuait, puis, mystérieusement recommençait à croître. En dessous d'un certain diamètre du diaphragme, le faisceau diverge. Ce phénomène est appelé diffraction. Isoler un rayon lumineux? Il est impossible d'isoler un rayon lumineux à cause de la diffraction. Crédit: ASM/B. Mollier Apparition de la diffraction La diffraction est cette tendance naturelle qu'a la lumière à diverger dès qu'on cherche à la confiner (au passage d'un diaphragme par exemple). La diffraction est due à la nature ondulatoire de la lumière. Si on reprend le modèle d'ondelette de Huygens, on parvient à sentir le phénomène. Diffraction dans un telescope ece 2015. Lorsque l'ouverture est grande, l'onde plane incidente ressort quasiment plane. Le phénomène de diffraction est négligeable.
Les contours de la plume se dessinent sur celui-ci. Cette expérience s'appelle strioscopie. Si on reste dans le cadre de l'optique géométrique, les rayons lumineux sont censés se propager en ligne droite. Ils ne sont pas déviés au passage de la plume, celle-ci imprimant son ombre dans le faisceau. Ils sont stoppés par la pastille. Si des rayons ressortent de la lunette, c'est qu'ils sont passés à côté de la pastille. L'hypothèse des trajectoires rectilignes des rayons lumineux ne tient pas. Nous venons de mettre en évidence une limite de l'optique géométrique.
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