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Les instruments d'optique (Sciences & Techniques)

Publié le 22/02/2012

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Les instruments d'optique ont permis de mieux comprendre l'Univers. Ainsi, grâce au télescope, nous connaissons la configuration de corps célestes très éloignés. À l'inverse, dans l'ordre de l'infiniment petit, les microscopes ont permis de percer des secrets de la nature, telle la structure des cellules vivantes. Nos yeux sont des instruments d'optique de grande précision. Quand nous regardons un objet, un système de lentilles à l'avant de l'oeil forme une image sur la rétine (couche au fond de l'oeil constituée d'environ 125 millions de cellules sensibles à la lumière). La lumière est reçue par ces cellules qui transmettent un signal électrique vers le cerveau, où se forme une impression visuelle de l'objet. Nos yeux ont un système automatique de contrôle de la luminosité. La lumière entre dans l'oeil par la pupille, au centre d'une membrane, l'iris. En pleine lumière, l'iris se contracte pour adapter le niveau de lumière à ce que peut tolérer l'oeil. En faible lumière, l'iris s'ouvre au maximum pour améliorer la luminosité de l'image. Si vous passez du plein soleil à une pièce sombre, vous y verrez mal, car la pupille sera encore adaptée à la forte lumière et donc de diamètre réduit. Puis, les objets deviendront visibles à mesure de l'élargissement des pupilles. Le système optique oculaire comprend le cristallin, lentille de forme convexe, au-devant duquel se trouve une poche remplie de liquide recouverte par une membrane transparente, la cornée. La cornée assure les quatre cinquièmes de la mise au point. Le réglage fin, lui, est assuré par les changements plus ou moins importants de la courbure du cristallin.

« Galilée ne cessa d'apporter des améliorations à la lunette originelle pour accroître la qualité de ses observations célestes.

C'estainsi qu'il fit plusieurs découvertes, notamment la mise en évidence de montagnes et de vallées, sur la Lune, et de quatre satellitesde Jupiter. Les découvertes de Galilée montrèrent l'importance de la lunette, connue dès lors sous le nom de "lunette de Galilée".

La lentilleconvexe rassemble la lumière émise par l'objet observé.

La lentille concave courbe les rayons pour former une image agrandie etnon inversée.

Les lentilles étaient montées dans deux tubes, l'un coulissant dans l'autre.

Ce dispositif permettait d'ajuster ladistance des lentilles pour assurer la mise au point sur l'objet observé.

Ce même principe est utilisé dans les jumelles.

Lefonctionnement de la lunette de Galilée s'appuie sur la réfraction des rayons lumineux, c'est-à-dire leur courbure grâce auxlentilles. Un autre type de lunette utilisant la réfraction n'est équipé que de lentilles convexes : l'image formée est agrandie et inversée(comme lorsqu'on regarde au travers d'une loupe un arbre éloigné).

C'est ce qu'on appelle une lunette astronomique, caractériséepar une image inversée qui, de ce fait, rendrait une telle lunette inutilisable pour des observations terrestres, mais qui ne pose pasde problème aux astronomes.

L'inversion peut toutefois être corrigée par des prismes. Le télescope de Newton L'un des problèmes des lunettes est lié à l'utilisation de lentilles qui, par essence, souffrent d'aberrations chromatiques : leurcomportement n'est pas le même pour toutes les couleurs.

Les images dans les différentes couleurs ne se superposent plus et lesmotifs apparaissent dégradés avec des raies de couleurs.

Pour résoudre ce problème, l'astronome Isaac Newton (1642-1727)construisit un appareil fondé sur la réflexion au lieu de la réfraction : le télescope.

L'objectif est remplacé par un miroir concavequi collecte la lumière et forme une image dépourvue d'aberrations chromatiques.

Un miroir plan renvoie la lumière dans unoculaire, sur le côté du tube, pour qu'elle puisse être observée.

Cet appareil, le télescope de Newton, est très apprécié desastronomes amateurs. Les microscopes Les verres grossissants ont pu être considérés comme une première forme de microscope très simple, dans la mesure où ilspermettent l'observation de petits objets.

Cependant, pour observer des objets plus petits sans distorsion de l'image, il fautassocier plusieurs lentilles.

C'est le microscope au sens classique. Une première forme simple associe deux lentilles convexes.

L'image grossie est encore agrandie par l'oculaire.

Ainsi qu'avec leslunettes astronomiques, l'image est inversée mais, pour les petits objets comme pour les objets célestes, cette inversion n'est pasgênante.

Sur les microscopes modernes, les objectifs sont souvent interchangeables, permettant un grossissement à la carte.. »

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