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Accueil Sujets 2020 / Physique-Chimie Sujet 52: Diffraction dans un télescope Matière: Physique-Chimie Thème: Physique Type: Obligatoire Session: 2020 Source: Un des sujets associés dispose d'une correction (voir plus bas) Tu souhaites envoyer un corrigé? Clique ici! Toute utilisation non appropriée de cette fonctionnalité sera passible d'un bannissement immédiat du site et des ressources associées.

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Si la fente avait été horizontale, les tâches auraient été verticales… Evidemment, comme dit plus haut, il faut que la largeur « a » de la fente soit petite devant la longueur d'onde λ. Plus la fente sera petite plus le phénomène de diffraction sera prononcé. C'est ce que l'on va montrer par le calcul! Pour cela, schématisons le dispositif non pas en 3D comme ci-dessus mais vu de côté. Diffraction dans un telescope ece avec. On prendra une fente horizontale pour avoir des tâches verticales. On a alors le schéma suivant: On note D la distance entre la fente et l'écran. « a » la largeur de la fente, en m. L le diamètre de la tâche centrale, en m λ la longueur de l'onde, en m. θ l'angle entre l'axe central et une extrémité de la tâche centrale, en radians: c'est ce que l'on appelle l'écart angulaire. Il y a une formule que tu ne peux pas deviner et que tu dois donc connaître par cœur: Il y a une autre formule en revanche que tu dois savoir redémontrer comme on va le faire. Mettons nous dans le triangle rectangle mis en vert sur ce schéma: Avec la trigonométrie, on a: Or θ est un angle petit, on peut donc approcher tan(θ) par θ: tan(θ) ≈ θ D'où: Ainsi, on voit que plus a est petit, plus L est grand, c'es-à-dire que la tâche centrale sera plus grande et donc que le phénomène de diffraction sera plus important: cela est logique avec ce que l'on a dit précédemment!

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Par contre, si l'ouverture est faible, l'onde transmise est presque sphérique. Ondelettes de Huygens Si l'ouverture est large devant la longueur d'onde, l'onde sortante est plane. Si l'ouverture est petite, l'onde sortante est sphérique. Il y a diffraction. ASL/B. Mollier Plus l'ouverture est petite, plus la diffraction sera importante. En fait, l'angle de divergence du faisceau est inversement proportionnel à la taille de l'ouverture. Notez bien ce résultat, il est important en astronomie. Diffraction dans un telescope ece de. La diffraction se manifeste lorsque la lumière croise un objet dont les dimensions sont comparables à sa longueur d'onde (plus généralement des variations d'opacité sur des échelles de l'ordre de la longueur d'onde, comme des bords francs par exemple). Figure de diffraction Voici quelques exemples de figures de diffraction. On les obtient en cherchant à faire l'image d'une source ponctuelle située à l'infini (une étoile) avec une lentille devant laquelle on place un diaphragme. Exemples de figures de diffraction À gauche, la figure de diffraction donnée par une ouverture carrée.

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Les contours de la plume se dessinent sur celui-ci. Cette expérience s'appelle strioscopie. Si on reste dans le cadre de l'optique géométrique, les rayons lumineux sont censés se propager en ligne droite. Mise en évidence des limites de l'optique géométrique. Ils ne sont pas déviés au passage de la plume, celle-ci imprimant son ombre dans le faisceau. Ils sont stoppés par la pastille. Si des rayons ressortent de la lunette, c'est qu'ils sont passés à côté de la pastille. L'hypothèse des trajectoires rectilignes des rayons lumineux ne tient pas. Nous venons de mettre en évidence une limite de l'optique géométrique.

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La diffraction existe toujours! Et au télescope? La diffraction existe-t-elle? Non, me direz vous. La pupille d'entrée d'un télescope est grande. Bien plus grande que la longueur d'onde de la lumière. Vous auriez en partie raison. Mais en fait, la diffraction se manifeste tout le temps. Diffraction dans un telescope ece youtube. Elle est certes d'autant plus visible que les ouvertures sont petites, mais elle est quand même présente aux grandes ouvertures. L'image d'une étoile Autrement dit, l'image d'une étoile à travers un télescope, ne sera jamais ponctuelle. Ce sera une petite tache, d'autant plus grande que le diamètre du télescope est petit. Image d'une étoile à travers un télescope À cause de la diffraction, l'image d'une étoile n'est pas ponctuelle. C'est une tache entourée d'anneaux. Cette figure est appelée tache d'Airy. La taille de la tache et des anneaux est d'autant plus grande que le diamètre du télescope est petit. Crédit: ASM/B. Mollier On montre que le diamètre angulaire de la tache image de l'étoile est inversement proportionnel au diamètre du télescope ou de la lunette: Commentaires

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L'intérêt est que, comme on l'a vu, on peut calculer le a avec la formule, donc on peut calculer le diamètre d'un cheveu! Il est possible que tu fasses l'expérience en TP: – tu connais la longueur d'onde λ du laser (écrite sur le laser par exemple ou dans la documentation); – tu peux mesurer la distance D entre le cheveu et l'écran; – tu peux mesurer le diamètre L de la tâche centrale. Il ne reste plus qu'à isoler a dans la formule vue précédemment: On remplace, et le tour est joué! Les performances des télescopes — CultureSciences-Physique - Ressources scientifiques pour l'enseignement des sciences physiques. Tu sais maintenant tout sur la diffraction, il est temps de passer aux exercices pour t'entraîner! Les exercices seront bientôt disponibles! Sommaire des cours Haut de la page

Dans l'espace, il n'y a ni atmosphère, ni pollution lumineuse... compenser les turbulences sur Terre Ceci est une tâche difficile, mais qui a été rendue possible par l'invention de l'optique adaptative. Dans le cadre de l'optique adaptative, on suppose que l'on dispose d'une étoile bien connue qui peut servir de référence. On analyse comment l'image de cette étoile obtenue par le télescope est perturbée par les turbulences atmosphériques. Ceci permet de déterminer l'effet de ces perturbations sur la lumière qui nous arrive de cette portion de ciel. Le télescope possède un miroir déformable (constitué d'une multitude de petits miroirs mobiles commandés par ordinateur). Connaisant l'effet des turbulences atmosphériques sur la lumière qui nous arrive, on compense cet effet en déformant légèrement le miroir en conséquence. L'optique adaptative a permis une très grande amélioration dans les performances des télescopes terrestres. Les performances réelles d'un télescope sont bien en-dessous des performances théoriques que l'on peut calculer dans le cadre de l'optique géométrique, même en supposant les aberrations purement géométriques éliminées (ce qui n'est pas toujours certain...