Cours en ligne Physique-Chimie en Terminale

Chapitres Physique-Chimie en Terminale Générale

Cours lunette astronomique terminale

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Résumé de cours Exercices et corrigés

Cours en ligne de Physique-Chimie en Terminale

Pour maximiser vos résultats au bac, il vous faudra maîtriser le chapitre sur la Lunette astronomique en terminale. En effet, il s’agit d’un important chapitre du programme de Physique-Chimie de Terminale, essentiel pour le bac, mais aussi si vous voulez plus tard intégrer les meilleures prépa MP. Si vous n’y parvenez pas, des cours particuliers physique chimie pourront vous aider à dépasser vos lacunes et à arriver à un excellent niveau.

A- Rappels sur les lentilles en terminale

1. Lentille convergente en terminale

Une lentille convergente de centre $O$ et de distance focale $f'=\overline{OF'}$ et de vergence $\displaystyle{C=\frac1{f'}}$ donne d’un objet $AB$ une image $A'B'$ vérifiant les relations de conjugaison :

$\displaystyle{\frac1{\overline{OA'}}-\frac1{\overline{OA}}=\frac1{f'}}$

et $\displaystyle{\gamma=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}}$

$\gamma$ est le grandissement.

On peut travailler dans n’importe quelle unité métrique avec les relations de conjugaison, à condition bien sûr que toutes les grandeurs soient dans la même unité.

$\bullet$ Il faut faire attention à la manipulation des grandeurs algébriques, notées avec un trait au-dessus : on compte positivement les distances mesurées de gauche à droite sur l’axe horizontal (axe optique qui passe par le centre $O$ de la lentille) et celles mesurées vers le haut sur l’axe vertical (axe selon lequel les objets et images sont disposés).

L’image peut être :

Droite ou renversée

Réelle (elle se forme sur un écran placé à droite de la lentille) ou virtuelle (elle se forme à gauche de la lentille, elle ne se forme pas sur un écran, mais peut être perçue par l’œil, qui est lui-même un instrument d’optique).

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2. Construction de rayons en Terminale

Voici les trois rayons principaux à tracer :

Tout rayon passant par le centre $O$ n’est pas dévié

Un rayon parallèle à l’axe ressort en pointant vers le foyer image $F'$

Un rayon passant ou semblant provenir du foyer objet $F$ ressort parallèle à l’axe

À partir d’un objet $AB$ , les trois rayons particuliers issus de B :

Se coupent en un même point B’ si l’image est réelle

Semblent provenir d’un même point B’ si l’image est virtuelle : dans ce cas, on prolonge, en pointillés et à gauche de la lentille, les rayons sortant de la lentille jusqu’au point $B'$ à gauche de la lentille, et on trace l’image $A'B'$ en pointillés

B. Lunette Astronomique en Terminale

1. Problématique de la lunette astronomique

La position de repos de l’œil « normal » ou « emmétrope » est la vision à l’infini.

La lunette astronomique permet d’observer des objets très lointains, qu’on peut considérer à l’infini.

Le modèle le plus pratique pour comprendre le principe de la lunette astronomique est le suivant :

Deux étoiles $A_{\infty}$ et $B_{\infty}$ envoient vers l’observateur des faisceaux de rayons parallèles entre eux, faisant un angle $\theta$ entre eux. On convient que l’axe optique est dans la direction du faisceau issu de $A_{\infty}$

Di l’angle $\theta$ est trop petit, les deux faisceaux donnent sur la rétine de l’observateur deux taches lumineuses trop proches pour pouvoir être distinguées (elles se forment sur la même cellule rétinienne ou sur deux cellules voisines)

La lunette astronomique doit donc former deux faisceaux à partir des précédents, faisant un angle $\theta'$ supérieur à $\theta$

On peut ensuite imaginer que les deux étoiles sont en fait deux détails (deux montagnes à la surface de la Lune par exemple) qu’on pourra distinguer grâce à la lunette astronomique.

2. La lunette astronomique est formée de deux lentilles convergentes

Une lunette astronomique est formée de deux lentilles convergentes $L_1$ et $L_2$ , disposées avec le même axe optique, de telle sorte que le foyer image de la première soit confondu avec le foyer objet de la seconde :

$F'_1=F_2$

D’après les propriétés précédentes, on peut considérer que :

La première lentille forme les images $A'$ et $B'$ des deux étoiles dans le plan focal image de $L_1$

La deuxième lentille forme deux faisceaux de rayons parallèles issus de $A'$ et $B'$

On simplifie la construction complète en ne gardant que les rayons principaux

C. Grossissement d’un système optique en Terminale

1. Grossissement du système optique

Le grossissement d’un système optique afocal est le quotient

$\displaystyle{G=\frac{\theta'}{\theta}}$

2. Grossissement d’une lunette astronomique en Terminale

Si on peut faire l’approximation des petits angles (exprimés en radians)

$\tan\theta\simeq \theta$ et $\tan\theta'\simeq\theta'$

Le grossissement d’une lunette astronomique vaut :

$\displaystyle{G=\frac{f'_1}{f'_2}}$

On a donc intérêt à utiliser

Une lentille $L_1$ , appelée objectif, la plus large possible pour recueillir le plus de lumière possible et de distance focale $f'_1$ la plus grande possible

Une lentille $L_2$ , appelée oculaire, de distance focale $f'_2$ la plus petite possible

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La Physique ayant un fort coefficient au bac, comme vous pouvez d’ailleurs le constater en consultant notre simulateur du Bac, il est essentiel de bien suivre les cours et s’entraîner sur plusieurs exercices, par exemple, sur les annales du bac ou encore sur les exercices des cours en ligne de physique-chimie de terminale, comme par exemple :

Au delà des cours particuliers, des cours en ligne et des exercices, vous pouvez également utiliser un autre support très efficace : les annales du bac de physique. Elles vous serviront pour vous entraîner en conditions réelles et pour bien cerner les attendus de l’épreuve du bac.