Ouverture - Distance focale

Les lentilles ou miroirs de télescope sont caractérisés par ces deux valeurs:

L'ouverture - designée habituellement par D - est le diametre utile de la lentille ou du miroir. C'est donc souvent le diamètre de la pièce optique mais ce peut être aussi l'ouverture limitée par un diaphragme.

• La quantité de lumière collectée varie selon le carré de l'ouverture. Par rapport à la pupille de l'oeil, ayant un diametre "standard" d de 6mm, un objectif d'ouverture D = 60mm reçoit: (D/d)x(D/d) = (10)x(10) = 100 fois plus de lumière que l'oeil.

• La résolution est directement proportionnelle à l'ouverture. Avec D exprimé en mm, on pourra rapidement l'évaluer en secondes d'arc par la relation:

  a = 120/D

La distance focale (ou focale) - désignée par F - est la distance qui sépare le centre de l'objectif et le point de convergence des rayons provenant d'un objet à l'infini. Typiquement, les rayons du soleil - considéré à l'infini - convergent en un point que l'on nomme "foyer" . La distance foyer-objectif est la distance focale F.

• La dimension de l'image est directement proportionnelle à la distance focale. Dans le plan focal, un objet de diamètre apparent "α" aura une image de dimension x :

  x = 2.F.tg(α/2)       ou       F.tg(α)   si α est petit  (α en rd)

• La luminosité de l'image diminue selon le carré de la distance focale. (L prop. à 1/F²)

Ouverture relative - Rapport F/D

Les éléments précédents nous montrent donc qu'en théorie, si l'on garde un rapport distance focale/ouverture (F/D) constant, la luminosité de l'image reste inchangée.

Les miroirs ou lentilles possédant un rapport F/D petit seront dit plus lumineux que des optiques à rapport F/D élevé. Cette indication apparaît aussi sur les objectifs photographiques; on parle alors souvent de valeurs de diaphragme. La focale étant fixe, on joue sur un diaphragme à iris pour changer D et modifier ainsi la luminosité de l'image. Un objectif ouvert à F/D = 2 est plus lumineux qu'a 5.6, etc...

Augmentation de la distance focale

Il est possible de grandir l'image donnée par un telescope au moyen d'une lentille divergente, la célébre lentille de Barlow. Elle permet en quelque sorte d'augmenter la focale de l'objectif et donc d'opérer un grandissement de l'image. En observation visuelle, la lentille de barlow est constituée d'un doublet achromatique.

X = distance entre la lentille de Barlow et l'ancien foyer Fo.

T = tirage ou distance entre la lentille de Barlow et le nouveau foyer F1.

F = focale de la lentille de Barlow

Grandissement:  G = (T/F) + 1      et       X = T/G