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Prérequis

Optique géométrique : vocabulaire de l'optique géométrique, image d'un objet à l'infini.

Objectifs

Formation d'image au foyer primaire d'un télescope.

Collecteur de photons

Le collecteur de photons le plus couramment utilisé est le miroir parabolique, qui convertit après réflection une onde plane en une onde sphérique convergente. Un miroir parabolique conjugue ainsi les sources de lumière situées à l'infini au foyer de la parabole. Un tel collecteur est équivalent à une lentille de diamètre et focale identique. Une lentille fonctionne en transmission et non en réflexion comme un miroir, mais le principe de fonctionnement est le même. Une lentille transforme une onde plane en onde sphérique, et concentre ainsi la lumière provenant d'une étoile lointaine située sur son axe optique en son foyer.

Analogie optique entre un télescope (avec miroir parabolique) et une lunette (lentille). La lentille équivalente est placée au centre du miroir parabolique.

Crédit : ASM

Taille de l'image

Un objet à l'infini, s'il est résolu, se caractérise par une taille angulaire $\alpha$ . Au foyer du miroir primaire du télescope, cet objet donne une image de taille linéaire telle que $d \ = \ f \ \tan \alpha$ , avec la focale du collecteur. L'angle $\alpha$ est le plus souvent très petit, et donc confondu avec sa tangente. On garde, avec $\alpha$ compté en radian :

$d \ = \ f \ \alpha$

L'analogie avec une lentille est directe.

Lentille équivalente

Tous les systèmes optiques donnant une image réelle d'un objet réel peuvent se résumer en un système comprenant une seule lentille, équivalant au système entier. Dans le cas de l'observation astronomique où, mis à part l'observation in situ apportée par les atterrisseurs des sondes planétaires, l'objet est à l'infini, l'observation a donc lieu au foyer image de cette lentille équivalente.