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Avant de procéder au test
1. Test visuel sur les étoilesIl existe un moyen très simple de tester une optique grâce à une étoile (star test).Ces tests permettent
d'avoir accès aux principaux défauts : les défauts
de forme et le zonage.
La formation
de l'image d'une étoile au foyer d'un instrument imparfait peut
être comprise en combinant deux modèles : la théorie
des rayons (optique géométrique) et celle de la diffraction
(optique ondulatoire).
Pour avoir une
idée de l'image d'une étoile donnée par une optique
parfaite sans obstruction, diaphragmez votre télescope avec un disque
d'une dizaine de centimètre en dehors de l'axe optique, puis pointez
une étoile brillante et observez avec un oculaire de courte focale
[6]. L'image est alors assez proche
de la figure de diffraction théorique donnée par un instrument
d'ouverture égale à celle du diaphragme.
Enlevez le diaphragme. Vous pouvez maintenant procéder au test de votre optique. Mieux vaut que la turbulence ne soit pas trop forte pour pouvoir interpréter les images. L'étoile doit être au centre du champ, car un miroir parabolique aussi parfait soit-il, fournit toujours une aberration en dehors de son axe optique (la coma).
Il
est indispensable que le télescope soit parfaitement à température
et colimaté
(voir la page web de
Thierry
LEGAULT).
Les
rayons lumineux issus d'une optique parfaite convergent au foyer
à l'intérieur de la tache de diffraction et le
font de manière symétrique par rapport au plan
focal (si l'objet est à l'infini optique, comme pour
une étoile). C'est à dire que l'image obtenue
en enfonçant l'oculaire par rapport au foyer (image intra
focale) est rigoureusement la même que celle obtenue en
tirant l'oculaire (image extra focale). Si c'est le cas pour
votre instrument, le test est terminé. Votre optique
est a priori bonne (à /10,
limite de sensibilité du test) et il vous reste à
le confirmer avec le test de Foucault
photographique.
Le test
visuel d'un instrument sur une étoile est aussi simple
qu'efficace. Il permet de détecter des défauts
jusqu'à /10
[7]. Cependant, il ne
laisse pas de trace matérielle. L'idéal serait
de pouvoir acquérir deux images intra et extra focales
à l'aide d'un capteur CCD et, par un traitement mathématique
(logiciel), remonter à la forme du front d'onde. Ce test
existe : c'est le test de Roddier.
2. Images défocaliséesNous
donnons dans le tableau 1 des simulations permettant aux amateurs
de diagnostiquer les éventuels défauts de leurs
instruments. Le disque noir au centre représente l’ombre
du secondaire. Lorsque l'image est observée loin du foyer,
comme c'est le cas ici, la diffraction devient un phénomène
négligeable. L'information utile réside alors
uniquement dans la géométrie des plages et la
répartition de la lumière dans celles-ci (les
variations d'intensité sont ici fortement amplifiées
pour mieux illustrer le propos).
Tableau 1 : Les images ont été calculées à l'aide d'une procédure de correction géométrique et photométrique issue du logiciel de test de Roddier. Le contraste des images est fortement amplifié par rapport aux observations à l'oculaire.
3. Test visuel sur les planètesContrairement
à ce que l'on affirme parfois, un télescope de grand diamètre
est tout à apte à donner d'excellentes images des planètes.
A condition que son optique soit irréprochable. Le fait qu'il soit
beaucoup plus difficile de réaliser un grand miroir qu'un petit
(et de régler les barillets de ces grands miroirs), et que par conséquent
un certain nombre d'instruments de mauvaise qualité (du point de
vue de la haute résolution) sont en service, a sans doute entretenu
le mythe.
L'obstruction
centrale est plus importante sur ce type d'instrument à cause des
rapports F/D utilisés. Mais il est faux d'affirmer que c'est elle
qui est responsable de la dégradation des images planétaires.
M.D. Russel a mené récemment un très intéressant
travail de simulation sur ordinateur en partant d'images spatiales de Jupiter.
En réalité, l'obstruction centrale n'entache les images que
des instruments de mauvaise qualité (ce qui confirme ce que nous
écrivions un peu plus haut). A /16,
une obstruction centrale de 33% ne dégrade pas de manière
détectable le contraste et la résolution de l'image de Jupiter
[5]. On retrouve là le
critère de Françon.
Rôle de la turbulenceQuant à
la turbulence atmosphérique, elle affecte le front d'onde, mais
il n'y a aucune raison pour que l'image donnée par un miroir de
grand diamètre soit plus mauvaise que celle donnée par un
miroir plus petit !
La turbulence
transforme les ondes planes d'un objet stellaire en une surface irrégulière
bosselée et maillée, caractérisée par le pas
moyen de son maillage : R0. Le R0 est
une cellule de turbulence cohérente ou le critère de Rayleigh
est respecté.
A R0 égal, un instrument de grand diamètre ne donne pas des images plus fines qu'un petit, mais nettement plus contrastées. Donc, à qualité égale, un gros instrument sera toujours supérieur en planétaire. Le "test" sur Jupiter n'est pas un vrai test optique. Il s'agit surtout d'un test qualitatif qui vient corroborer les autres informations acquises sur la qualité d'un l'instrument. Plusieurs instruments peuvent être testés en parallèles et comparés. Ce peut être l'occasion de passer une nuit à observer tout en testant les instruments, et surtout d'apprécier le gain des bons instruments par rapport aux mauvais. Un autre intérêt de la planète Jupiter réside dans sa forte luminosité : Si la surface du miroir est diffusante à cause du zonage et du micromamelonnage, alors on verra un halo lumineux, dont le diamètre apparent est environ 2,5 fois celui de la planète. Un bon miroir, tant du point de vue de la forme que de l'état de surface, montrera le limbe de Jupiter tranchant parfaitement sur le fond du ciel bien noir. Attention cependant à pratiquer ce test avec des oculaires bien propres. Un oculaire sale peut produire une diffusion. |
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