Grossissement
"Grossir" un objet est synonyme d'"agrandir" le diamètre angulaire des objets observés.
Un grossissement se calcule par la formule:
G= F/f
G = grossissement
F = distance focale objectif
f= distance focale oculaire
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Calcul du grossissement :
Tan (alpha) = AB/F = (alpha)
Tan (bêta) = A ’’B’’/f = (bêta)
G = (bêta)/(alpha) = (A’’B’’/f) / (AB/F) = (A’’B’’/f) x (F/AB) = F/f = G
Car AB = A''B''
(De même chez les autres instruments [Lunettes astronomiques, Télescope Cassegrain…] )
Par exemple, avec un télescope de 180mm de diamètre focale et un oculaire de 4mm de distance focale, on obtient un grossissement de : 180/4=45x.
Cependant, cette valeur est théorique. En pratique, c'est tout autre chose, car sinon il suffirait d'utiliser un oculaire de focale très courte pour avoir un fort grossissement. C'est pourquoi on a à faire à plusieurs types de grossissement évoqués ci-dessous.
Grossissement minimum/equipupilaire
Grossissement moyen
Grossissement résolvant
Grossissement nominal/utile
Grossissement maximum
Limites
Entre Oculaire et Barlow
Lentille Barlow et ajustement de la focale
Grossissement pour Jupiter
Grossissement minimum ou grossissement equipupilaire
Ce grossissement dépend du diamètre de la pupille de l'oeil (d'où le nom de "grossissement equipupilaire"). Ce diamètre est en général 6mm, mais il varie avec l'âge. En effet, un individu jeune possède un bon diamètre d'environ 7mm, alors qu'une personne âgée de 4mm. Ainsi, le grossissement minimum correspond à la division du diamètre de l'instrument par le diamètre de la pupille de l'oeil (en mm):
Gmin= D/6
Par exemple, pour un télescope de 180mm de diamètre, on calcule: 180/6=30x. Il est souvent utilisé pour les objets de faible luminosité et étendus (ciel profond) et sert à pointer les objets.
Grossissement moyen
On l'utilise pour observer la Lune entièrement ainsi que pour observer des galaxies, nébuleuses et amas.
Gmoyen= D/2
Il correspond alors à la moitié du diamètre, soit le rayon de l'objectif. Pour un télescope de 180mm, on a : 180/2=90x.
Grossissement résolvant
Le grossissement résolvant correspond au grossissement où l'oeil voit le plus de détails possibles à travers de l'instrument. Si on grossit plus que cette limite, on ne pourra plus distinguer de détails. Donc cette valeur est très importante et correspond au diamètre du télescope (mm).
Grésolvant= D
Grossissement nominal/utile
Ce grossissement est efficace lorsque les conditions sont potables : pas de turbulences. Il est à utiliser pour observer les détails de la surface des planètes ou de la Lune et correspond au grossissement où on peut encore observer correctement. Il se calcule :
Gutile= 1,5D
De ce fait, si on a un télescope qui a un objectif de diamètre de 180mm, on trouve : 1,5x180=270x.
Grossissement maximum
Le grossissement maximum est une valeur théorique. En pratique, il est inefficace car en effet, on ne distingue que très mal l'objet céleste. Il est donc que rarement utilisé pour une vision détaillée et agréable, mais utilisé pour tenter de séparer une étoile double et dans des conditions presque parfaites (pas de turbulences...). Nous verrons dans les limites les risques d'un dépassement. Il se calcule :
Gmax= 2,5D
On reprend toujours le même télescope de 180mm, on a alors un grossissement maximum de : 2,5x180=450x.
Limites
Ce grossissement est ainsi limité. Ainsi les grossissements indiqués "grossit plus de 800 fois !" sur les télescopes peuvent apparaître comme "mensongères" car il
est en effet improbable d'agrandir une image de 800 fois au risque de diverses conséquences. Plus le grossissement s'éloigne du grossissement résolvant, plus les détails s'étalent et on obtient une
image floue et moins lumineuse.
En effet, l'atmosphère augmente le rayon des étoiles car il étale leur disque, ce qui a pour conséquence une vision moins détaillée.
De plus, l'image devient moins lumineuse car la lumière doit se répandre sur une plus grande surface, ainsi on obtient une saturation.
Entre Oculaire et Barlow
Une oculaire est constituée de une ou plusieurs lentilles et permet de grossir une image, son action peut alors être assimilée à une loupe.
A l'oculaire, on peut ajouter une lentille de barlow qui permet d'augmenter la focale et donc d'avoir un grossissement plus puissant. (Barlow 2x, Barlow 3x ...)
Il semble alors intéressant de se demander si (par exemple) un oculaire 5mm est plus efficace qu'un oculaire 10mm assimilée à un barlow2x.
Il est mieux d'utiliser un oculaire de 5mm à l'oculaire+barlow, dans le cadre d'une observation car la barlow possède de nombreux inconvénients, aussi bien dans le domaine de l'optique que dans le domaine de la mécanique.
Mécaniquement, en ajoutant une lentille barlow à la lentille, on a un tube qui devient long et lourd ce qui est une grande contrainte pour le porte oculaire et peut désaligner les axes optiques. On obtient alors un tube qui bouge tout seul lorsque le frein est desserré ce qui rend compliqué le pointage des étoiles.
Dans le domaine de l'optique, on observe une dégradation de l'image à l'ajout de la lentille Barlow, car en effet, elle est composée de plusieurs couches de verre et plus un rayon traverse de couches de verre,
plus il perd en luminosité (phénomène de diffraction et les deux conditions de Gauss).
C'est pourquoi on utilise ces lentilles que pour une observation lunaire ou planétaire.
Cependant la Barlow est utilisée pour l'astrophotographie : photo planétaire ou lunaire, car on cherche à distinguer les détails (sinon c'est trop petit) de l'objet.
En effet, les Barlows permettent d'ajuster la focale et donc d'obtenir un grossissement plus grand.
Lentille Barlow et ajustement de la Focale
En effet, la lentille barlow, comme dit précédemment, est un système de lentille divergente permettant d'augmenter la focale et le grossissement.
Les lentilles, dites divergentes, sont des lentilles à bords épais et permettent de faire diverger un faisceau parallèle.
A = Oculaire
B = lentille Barlow
Vert = Direction du faisceau avec lentille Barlow
Rouge = Direction du faisceau sans lentille Barlow
F1 = Foyer de l'oculaire sans la lentille Barlow
F2 = Foyer de l'oculaire avec la lentille Barlow
Ainsi, on observe que le Foyer se place plus loin avec la lentille Barlow car les rayons arrivants sur cette lentille divergent et donc la focale est allongée.
On a donc une oculaire à plus grande focale qui fera impact sur le grossissement car celui-ci dépend de la focale : il sera plus puissant.
Grossissement pour Jupiter
Ainsi pour observer Jupiter, étant donné que c'est une planète, on peut aussi bien la contempler avec une oculaire ou une oculaire+barlow (même s'il est mieux d'utiliser l'oculaire).
Jupiter est une planète très brillante que l'on peut observer à l'oeil nu, c'est pourquoi il semble intéressant de l'observer avec un grossissement entre D/2 (grossissement moyen) et D (grossissement
résolvant) pour pouvoir observer les détails (en particulier la Grande Tache Rouge).