Les télescopes dioptriques ou lunettes. — Ils ont pour objectif une lentille convergente.
Les télescopes catoptriques ou télescopes proprement dits. — Ils ont comme objectif un miroir concave.
1° Lunette. — Principe. — La lunette a pour but de remplacer la vision directe d’un objet par celle d’une image virtuelle, vue sous un plus grand angle, et placée à la distance la plus favorable à la vision.
Généralement, une lunette est constituée par deux systèmes optiques :
a) Un objectif convergent, donnant de l’objet que l’on regarde, généralement éloigné, une image réelle et renversée, située sensiblement dans son plan focal.
b) Un oculaire, transformant cette image réelle renversée en une image virtuelle redressée et agrandie.
Pour la mise au point, l’œil se place au cercle oculaire, c’est-à-dire à l’image virtuelle de l’objectif donné par l’oculaire. En faisant varier la distance de l’objectif à l’oculaire, on arrive à faire occuper à l’image virtuelle de l’objet une place où l’œil de l’observateur la voit sans accommodation. Cette distance varie suivant les caractéristiques de l’œil de l’observateur. La mise au point est réalisée par le déplacement de deux tubes concentriques contenant l’un l’objectif, l’autre l’oculaire. Par extension, on a donné à ce mouvement de deux tubes l’un dans l’autre le nom de télescopique.
Dans une lunette, il est utile de considérer le grossissement, le pouvoir séparateur, le champ et la clarté.
Le grossissement, c’est le rapport entre les images rétiniennes, d’un même objet, vu à l’œil nu, puis à travers la lunette ; ce qui revient au même d’ailleurs que le rapport entre le diamètre de l’objet vu à l’œil nu et le diamètre apparent de l’image donnée par l’instrument.
Le pouvoir séparateur, c’est la distance angulaire minima perceptible, à travers l’instrument. Théoriquement, pour des lunettes parfaites au point de vue optique, c’est-à-dire n’ayant ni diffraction ni aberration, le pouvoir séparateur serait proportionnel au grossissement. En effet, plus le grossissement est grand, plus on a de chances de distinguer les détails d’un objet. Mais n’oublions pas que par suite des défauts signalés plus haut, commun à tous les instruments d’optique, l’image d’un point est une petite tâche, et on ne pourra séparer visuellement deux points que si la distance des deux tâches est plus grande que leur diamètre commun.
Le champ d’une lunette, c’est l’angle solide ou cône comprenant toute la région de l’espace observée, pour une position fixe de la lunette.
On distingue deux sortes de champs, le champ réel ou de pleine lumière et le champ apparent. Un point lumineux est situé dans le champ de pleine lumière ou dans le champ apparent suivant que le faisceau lumineux matérialisé par ce point et par l’objectif de la lunette rencontre en entier ou partiellement les systèmes optiques intérieurs.
Pour étudier la clarté d’une lunette, disons quelques mots sur ce qu’on entend par clarté d’un objet. C’est la quantité de lumière qu’il envoie sur la rétine de l’observateur. Elle est donc proportionnelle à l’éclat de l’objet et, inversement proportionnelle à l’ouverture de l’iris, car l’œil accommode toujours pour éviter les changements dans la lumière totale reçue.
On définira la clarté d’une lunette par le rapport entre l’éclairement de l’image rétinienne de l’objet, vu à l’œil nu ou à travers la lunette, l’iris de l’œil de l’observateur étant dans les deux cas à la même ouverture. Pour une lunette théorique, ce rapport est évidemment égal à 1. Dans la pratique, il varie de 0,8 à 0,9.
Ces différentes qualités d’une lunette, qui sont d’ailleurs les mêmes pour les autres instruments d’optique, sont contradictoires. Par exemple, en augmentant le
Différentes sortes de lunettes. — La lunette astronomique, comme son nom l’indique, sert à l’étude des astres. Il est indifférent d’avoir des images renversées, et l’oculaire n’aura pas à redresser l’image donnée par l’objectif.
La lunette terrestre, au contraire, devra donner la même orientation à l’image qu’à l’objet. Ce redressement s’obtient :
Par système de lentilles ; on a, alors, la lunette terrestre proprement dite, ou longue-vue.
Par système de prisme ; on a, alors, la lunette à prisme ; par l’oculaire lui-même, qui est divergent, on a la lunette de Galilée.
2° Télescope. — Un télescope, c’est une lunette dans laquelle on a remplacé la lentille objectif par un miroir concave. L’image donnée par ce miroir est examinée par un oculaire ordinaire à deux verres, après interposition d’un dispositif qui, par son action sur les faisceaux lumineux, permet à l’observateur d’examiner l’image objective sans entraver la propagation des rayons. Souvent, ce dispositif n’a qu’une action orientante sur les faisceaux lumineux ; on n’en tient pas compte dans l’étude des qualités optiques du télescope qui se définissent comme celles des lunettes.
Miroirs des télescopes. — Les premiers télescopes comportaient comme objectif un miroir sphérique en bronze poli. Les aberrations de sphéricité de tels miroirs étant notables, les images qu’ils donnaient étaient défectueuses et ne permettaient que l’emploi d’oculaires peu puissants ; par suite, les instruments devaient atteindre des dimensions considérables pour avoir des grossissements notables. En outre, le pouvoir réflecteur du bronze atteignait rarement 0,75 pour les miroirs neufs, et ne tardaient pas à baisser par suite du ternissement de la surface polie. Foucault fit faire un grand progrès aux télescopes en introduisant les miroirs paraboliques en verre argenté, et en étudiant les moyens de les tailler et de les vérifier. De tels miroirs sont rigoureusement stigmatiques pour un point à l’infini dans la direction de l’axe. Ils le sont sensiblement pour les points à l’infini dans des directions voisines, c’est-à-dire pour tous ceux du champ du télescope.
Outre cet avantage important résultant de leur forme, les miroirs en verre argenté ont un pouvoir réflecteur supérieur d’un dixième environ à celui des miroirs métalliques. Lorsque la clarté de l’instrument baisse, par suite de l’altération de l’argenture, il suffit de le dissoudre par l’acide azotique et de réargenter le miroir, opération beaucoup moins coûteuse et moins délicate que celle du repolissage d’un miroir métallique.
Tous les miroirs de télescopes modernes sont paraboliques et, le plus souvent en verre argenté. Ils ne diffèrent des miroirs de Foucault que par une épaisseur de verre beaucoup plus grande, ce qui en facilite le montage et réduit les déformations.
Équatorial. — Les lunettes astronomiques et les télescopes sont habituellement employés montés sur équatorial. On désigne ainsi une monture mobile, qui, à l’aide d’un mouvement d’horlogerie, donne à ces instruments, un déplacement convenable. Ce déplacement permet de corriger le mouvement apparent du ciel, et le point observé ne quitte pas le champ de l’appareil sans cette monture équatoriale ; avec les appareils à fort grossissement, on ne pourrait faire aucune observation. Pour les instruments de grande dimension, l’observateur est placé sur un siège faisant corps avec l’instrument, et qui participe, lui aussi, au mouvement équatorial. D’autres fois, l’œil de l’observateur est remplacé par un appareil photographique, ce qui permet
