TÉLESCOPES

L'observation visuelle

L'observation visuelle est la première qui ait été pratiquée, et cela sous une forme un peu différente de celle qui paraît maintenant la plus évidente : puisque l'objectif donne, dans son plan focal, une image réelle des objets à l'infini, il suffit d'observer cette image avec une lentille convergente servant de loupe. Mais on peut aussi former une nouvelle image à l'infini au moyen d'une lentille divergente placée avant le plan focal de l'objectif, et c'est cette solution que l'Italien Giambattista della Porta a été, semble-t-il, le premier à trouver, vers 1585, imité en 1608 par les Hollandais. L'année suivante, Galilée construisait plusieurs lunettes de ce type, et son nom leur est resté, cependant que Huygens, cinquante ans plus tard, instaurait définitivement l'usage de l'oculaire convergent. C'est sur ce dernier que l'on raisonnera, en remarquant, d'ailleurs, que ce qui suit s'applique quel que soit le type d'objectif, réfracteur ou réflecteur, auquel est associé l'oculaire.

Les caractéristiques essentielles à considérer dans le cas de l'observation visuelle sont le grossissement, la clarté et le champ.

Si les plans focaux de l'objectif et de l'oculaire sont confondus, comme on vient de le dire – l'ensemble du système est alors dit afocal –, l'œil observera les objets à l'infini aussi bien avec que sans l'instrument ; mais il les verra sous des angles différents, et le rapport de ces angles est dit grossissement ; on voit immédiatement qu'il est égal au rapport F/f des longueurs focales de l'objectif et de l'oculaire.

La pupille de l'œil est placée sensiblement sur l'image que l'oculaire forme de l'objectif (cercle oculaire), dont le diamètre est égal à celui de l'objectif divisé par le grossissement. Pour que le pouvoir collecteur de l'instrument soit bien utilisé, il faut que le cercle oculaire soit plus petit que la pupille (6 mm env.), donc dépasse une certaine valeur dite grossissement équipupillaire (10 pour un objectif de 60 mm, etc.). Dans le cas de l'observation des étoiles, la clarté de l'instrument est égale au rapport de l'aire de l'objectif à l'aire de la pupille, donc finalement au carré du grossissement équipupillaire. Dans le cas de l'observation d'un objet étendu (planète par exemple), la surface couverte par l'image finale sur la rétine croît comme le carré du grossissement, de sorte que la clarté est alors égale au carré du rapport du grossissement équipupillaire au grossissement effectivement employé.

Si l'on veut aussi profiter du pouvoir de résolution de l'instrument, il faut que le grossissement soit assez élevé pour que, en le multipliant par 12″/D, on obtienne un angle supérieur au pouvoir résolvant de l'œil, qui est de 60″ environ ; il doit donc dépasser une certaine valeur dite grossissement résolvant, correspondant à une pupille de 0,2 cm, ce qui donne le triple du grossissement équipupillaire.

Tout cela concerne l'observation d'un objet situé sur l'axe de l'instrument. Tout se passe de même pour des objets hors de l'axe, à condition que les faisceaux qui ont convergé aux différents points du plan focal tombent effectivement sur l'oculaire ; ils sortent alors de l'instrument au travers du cercle oculaire, comme les rayons centraux. Tout le problème du champ observable dépend donc de l'oculaire. On ne peut[...]