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Télescope de Newton

Le télescope de Newton, souvent appelé communément un " Newton ", est un dispositif optique composé de 2 miroirs. C’est donc un dispositif à objectif " réflecteur " (qui réfléchit la lumière) a contrario de la lunette astronomique qui est un dispositif à objectif " réfracteur " (la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au...) les parties optiques, elle est " réfractée "). Il a été inventé par Isaac Newton (Sir Isaac Newton était un philosophe, mathématicien, physicien et astronome anglais né le 4 janvier 1643 du calendrier grégorien[1] au manoir de Woolsthorpe près de Grantham et mort le 31 mars 1727[1] à Kensington....).

Principe optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.)

Trajet des rayons lumineux dans le télescope de Newton
Trajet des rayons lumineux dans le télescope de Newton (Le télescope de Newton, souvent appelé communément un « Newton », est un dispositif optique composé de 2 miroirs. C’est donc un dispositif à objectif « réflecteur » (qui réfléchit la lumière) a contrario de la lunette...)
autre illustration
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Ce télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter...) est composé d’un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine, qui, pour être protégée, est...) primaire ou objectif, de forme parabolique théorique (sphérique en pratique) et d’un miroir plus petit appelé " secondaire " qui est plan. Le premier miroir permet de collecter la lumière provenant de la région du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) pointée, le second permet de dévier la lumière hors de l’axe optique de manière perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin per-pendiculum (fil à plomb) et justifie la généralisation de la...).

Le premier miroir est caractérisé par :

  • Son diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment....) (ou ouverture). La quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) de lumière collectée ainsi que le pouvoir séparateur de l'instrument dépendent de ce dernier. La quantité de lumière est proportionnelle au carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un...) du diamètre.
  • La distance entre le centre du miroir et le point (Graphie) focal image (endroit où se forme l’image d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) situé à l’infini) appelée la distance focale (Les distances focales, respectivement objet et image, d'un système optique centré convergent ou divergent sont, par définition, les distances algébriques séparant respectivement le plan principal objet H du foyer objet F et le plan...).

Ainsi on peut déterminer le rapport F/D (focale sur diamètre) qui donne une indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit ou oral.) sur les performances photographiques de l’appareil mais aussi de la facilité de mise au point. Un rapport F/D de 10 est pour une utilisation plutôt planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres...) (objets bien brillants mais petits) alors qu'un rapport F/D de 3-4 est dédié au ciel profond (objets étendus et de faible magnitude).

Avantages

La fabrication des miroirs paraboliques de moyen diamètre (40-60 cm) est beaucoup plus simple et à la portée d’un amateur éclairé contrairement à la fabrication d'une lentille de diamètre équivalent. La réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci...) due à l’instrument est nulle. Pas d’aberration chromatique (En optique géométrique, l'aberration chromatique désigne une aberration optique qui produit une image floue et aux contours irisés.) contrairement à une lentille simple. Pour obtenir les mêmes résultats avec un instrument réfracteur, il faut utiliser des verres très spéciaux et souvent chers (doublets achromatiques, triplet fluorite).

Inconvénients

Un Newton présente une aberration que l’on appelle la " coma " (coma : chevelure, les étoiles en bord de champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) ne sont plus des points) ou encore l'aigrette. Ceci limite la qualité sur les bords du champ des télescope très ouverts.

Le secondaire obstrue le champ visé et, en plus l'araignée qui le supporte, crée des figures de diffractions gênantes (mais qui permettent une bonne mise au point !), fait perdre un peu de la lumière par comparaison entre une lunette de la même ouverture, mais surtout diminue le contraste.

Ceci peut être caractérisé par l’obstruction, le quotient du diamètre du miroir secondaire par le diamètre du miroir primaire, généralement exprimée en pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la...). En pratique on ne dépassera pas 20 % pour du visuel et 30 % pour la photographie. En deça de 20 %, la baisse de contraste est négligeable. On dit souvent qu'un miroir de 200 mm avec 20 % d'obstruction est égal à une lunette apochromatique de 160 mm, un 300 mm avec 30 % à une lunette apo de 210 mm etc. Cette règle est bien confirmée par les courbes de FTM.

Fabrication d'un miroir primaire

La forme sphérique étant de fabrication[1] plus aisée manuellement que le paraboloïde (En mathématiques, un paraboloïde est une surface du second degré de l'espace euclidien. Il fait donc partie des quadriques, avec pour caractéristique...) théoriquement imposée, la conséquence en est une aberration de sphéricité (faible) qui en limitera les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou...). Danjon et Couder[2] donnent les diamètres et focales acceptables pour être limité par une diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d'une onde par les...) de lambda/4 d'un primaire sphérique. La partie mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission,...) nécessaire à la mise en station de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) augmentant vite avec le diamètre de ce miroir, on le limitera à 200 mm, taille idéale en regard des gestes nécessaires à sa fabrication. Comptez environ 6 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de taille et de polissage, moins dans un club avec des gens expérimentés.

Cela dit si vous êtes dans un club, la taille d'une vrai parabole (La parabole est l'intersection d'un plan avec un cône lorsque le plan est parallèle à l'une des génératrices du cône. Elle est un type de courbe dont les nombreuses...) ne devrait pas être un problème et l'image sera bien meilleure. Quand vous serez un peu plus expérimenté, vous accéderez à de plus grand diamètres sans trop d'efforts grâce aux outils segmentés en céramique (Premier « art du feu » à apparaître (avant la métallurgie et le travail du verre), la céramique désigne l’ensemble des objets fabriqués en terre qui...)[3].

N'oubliez pas la fabrication d'un appareil de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) (dit appareil de Foucault) de sa sphéricité vous permettant d'en approcher le plus possible la forme de révolution souhaitée. Le polissage fini, il vous suffira de le faire recouvrir d'un couche d'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) par évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente de l'ébullition qui est une transition rapide. C'est un changement d'état appelé vaporisation.) sous vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.).

  1. Lire à ce propos : "La construction du télescope d'amateur" de Jean Texereau, édité en 1951 par la Société Astronomique de France et réédité par Vuibert.
  2. Danjon et Couder, Lunettes et télescope
  3. [Astrosurf]

Gros Newton, philosophie du Dobson

Le Dobson n'est autre qu'un télescope de type Newton monté sur une monture très simple, dite altazimutale. Cette monture appelée base ou rocker, fonctionne sur deux axes. Un axe horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou vice versa.) appelé " axe d’azimut " et un axe vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) nommé " axe d’altitude ". Le pointage ou la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique,...) d’objets dans le ciel se fait ainsi très simplement en deplaçant les 2 axes séparement ou simultanément.

La philosophie du Dobson, originaire des États-Unis de par son inventeur : John Dobson, veut que l’instrument soit le plus simple possible dans sa conception et donc dans son utilisation. Le concept Dobson vise à fabriquer soi-même un instrument peu cher, de gros diamètre : de 200 mm à plus de 800 mm. Ce télescope commence à rencontrer un écho favorable en France, notamment grâce à la commercialisation d’instruments peu onéreux qui permettent l’accès à des diamètres importants.

Le Dobson est capable de s’adapter aux technologies modernes avec par exemple, l’adjonction d’une aide au pointage électronique facilitant le repérage des objets célestes, confirmant ainsi sa grande facilité d’utilisation et d’adaptation.

Le site de référence des Dobsons pour la France : altaz

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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