Mesurer la distance focale d'une Barlow...

[Toutiet 1 969]

Afin de déterminer (vérifier) le grossissement apportée par ma Barlow Célestron, et son agrandissement supplémentaire apporté par un tube allonge, j'ai eu besoin de mesurer sa distance focale 
Je vous propose ici ma méthode. Pour cela j'ai réalisé un support accueillant la Barlow, d'un côté, et un écran à une certaine distance L (190 mm, mais ce n'est pas critique), de l'autre. Voir photo.

Le dispositif est orienté vers le Soleil et on recueille, sur l'écran, une tache lumineuse correspondant au faisceau divergent des rayons solaires qui ont traversé la Barlow. Voir schéma.

Du théorème de Thalès, on tire aisément la valeur de la focale f recherchée, en fonction du diamètre (effectif) d de la lentille, du diamètre D de la tache sur l'écran, et de la distance L de l'écran.

En pratique, il faut s'assurer qu'on n'est pas gêné par le fût de la Barlow, en l'orientant correctement vers le Soleil. L'idéal est, si possible, d"utiliser la lentille seule, en la dévissant.

On pourra faire deux mesures, en retournant la Barlow, pour obtenir une moyenne. La distance L sera mesurée depuis l'écran jusqu'au milieu de la lentille divergente.

 

Je suis arrivé à la conclusion qu'elle mesurait 57 mm de focale (à environ 5% près), entraînant bien un grandissement de x2, (2,2 très précisément) compte tenu de ses dimensions physiques et d'un petit schéma optique associé.

 

En espérant que cette expérience puisse être utile à d'autres .

(Photos suivent)

Modifié 26 avril 2021 par Toutiet

[Looney2 3 469]

Bon, je relis ton message, c'est pas clair ta procédure pour mesurer ta focale et je ne suis pas certain que cela soit valide.
Mis à part la mesure conjuguée à une lentille convergente de vergence connue, qui produit un objet virtuel je ne suis pas certain que tu mesures quoi que ce soit de pertinent avec ta méthode.

Modifié 26 avril 2021 par Looney2
relu pi relu pi po compris

[Toutiet 1 969]

Je ne peux guère être plus explicite. Peux-tu étayer tes doutes...?

[Looney2 3 469]

Et bien mes doutes proviennent du fait que d'utiliser Thales dans ce cas, je réfléchis depuis tout à l'heure et ne suis pas certain que dans ton cas, le calcul du champ produit par la lentille, ce que tu mesures, soit uniquement lié à sa focale. Peut-être pourrais-tu valider ta mesure par d'autres méthodes et voir si cela correspond ? Diaphragme ta lentille et regarde si les résultats concordent, etc.
Je peux me tromper mais disons que ta méthode me semble incomplète. Mes années d'études d'optique sont loin remarque...

Modifié 26 avril 2021 par Looney2

[Toutiet 1 969]

A titre de confirmation (et pour te faire plaisir ), j'ai accouplé au plus proche, à ma Barlow, une petite loupe de bureau (pliable, classique) d'une soixantaine de millimètres de focale, aisément vérifiable. 

Eh bien, le résultat est sans appel et confirme bien la valeur de focale que j'ai mesurée. L'ensemble "s'annule" et ne présente ainsi ni grossissement ni rapetissement. Le paysage que j'observe est quasiment identique à celui vu à l'œil nu (j'observe avec l'œil gauche en direct et, de l'œil droit, avec la paire de lentilles accouplées).

 

[Looney2 3 469]

Ça manque pas mal de rigueur mais on va le prendre...  
Enfin je sais pas pourquoi mais je ne suis toujours pas convaincu par ta manip et même si ça te donne une valeur "à la louche" qui tombe juste avec certaines de tes observations, si quelqu'un plus calé que moi en optique pouvait analyser et intervenir dans le débat, ça serait super.
Pour me justifier un peu, ayant étudié en STS optique, les souvenirs que j'ai des TP, où on se faisait chier dans les premiers mois de la formation en optique géométrique, justement, à évaluer ce genre de chose, ta manip manque de rigueur et me parait très simpliste. Même si ça ne justifie rien et qu'on utilisait des méthodes beaucoup plus contraignantes pour évaluer la vergence d'un système négatif, je me dis que soit : on n'avait pas inventé la roue et que "Eureka" fallait y penser et y'a que Toutiet depuis des siècles d'optique géométrique qui a découvert le truc, soit on utilisait des méthodes chiantes car par essence, faire chier les étudiants c'est normal, soit, ben ça marche pas et si par un gros coup de chance t'es tombé sur un truc qui est à peu près proche de ce que ça devrait donner, c'est juste un hasard et de facto, l'approximation de ton résultat est rédhibitoire. Ne serait ce que, utilisant le soleil qui n'a pas un diamètre apparent nul, tu aurais du considérer son rayon dans ton calcul même s'il est minime, sur des systèmes à faible vergence j'imagine que cela n'est pas sans conséquence.
Enfin bref, je le sens pas, peut-être que j'ai tort mais si quelqu'un peut éclairer ma lanterne sur la méthode Toutiet...

Modifié 26 avril 2021 par Looney2

[christian viladrich 7 670]

J'ai l'impression qu'il manque les figures ?

Pour autant, comme il n'y a pas 36 000 méthodes avec le théorème de Thales,  je dirais que cette méthode est bonne, et en plus elle est rappelée p 266 d'Astronomie Solaire

Un cas particulier, c'est que quand le diamètre du Soleil sur l'écran est égal à deux fois le diamètre de la lentille de Barlow, alors la distance entre la lentille de Barlow et l'écran est égal à la focale de la Barlow (au signe près).

Il me semble d'ailleurs Toutiet que tu l'avais déjà présentée il y a 2 ou 3 ans ? Ou alors je confonds avec quelqu'un d'autre ?

[Looney2 3 469]

L'épaisseur du système par exemple n'intervient en rien ? Il y a des formules à trois lentilles par exemple comme les barlow Xcel de Celestron avec un doublet+lentille il me semble, je n'endosserais pas la méthode de manière général même si elle pouvait s'avérer proche sur une lentille divergente simple. Enfin c'est mon ressenti.

[Thierry Legault 5 793]

Il y a 3 heures, Toutiet a dit :

Je ne peux guère être plus explicite

 

si, en communiquant les valeurs mesurées (tirages, diamètres solaires...)

 

En attendant, je ne vois pas trop à quoi sert "le diamètre (effectif) d de la lentille" 

 

[Toutiet 1 969]

 

Oui christian tu as tout-à-fait raison (bonne mémoire ) mais, cette fois-ci, pour avoir plus de précision, j'ai souhaité avoir une image sur l'écran bien plus grande que le diamètre de la lentille.

Et, n'en déplaise à Looney2, la méthode que j'utilise ne donne pas du tout un résultat "à la louche" . Elle est très rigoureuse, n'est pas due au hasard, ni à la chance, et en plus elle est tout-à-fait cohérente avec les mesures que j'ai faites, par ailleurs, sur le ciel avec des mesures solides et comparatives. Il n'y a aucune approximation dans ma manip qui semble totalement t'échapper...

Oui, christian, les figurent manquent et devraient arriver prochainement. Je ne comprends pas pourquoi elles mettent tant de temps pour passer de mon smartphone à mon Mac... ?!

[Looney2 3 469]

il y a 2 minutes, Toutiet a dit :

Il n'y a aucune approximation dans ma manip qui semble totalement t'échapper...

 

C'est pas tant la manip qui m'échappe plutôt la méthode. Il me semble que tu pars de postulats qui ne sont qu'approximation comme le fait que Thales puisse s'appliquer à ton calcul, considérant que ton dioptre est limité à un plan et que la lumière solaire peut être considéré comme une source collimatée. D'où mon "à la louche" que je maintiens. Mais encore une fois je peux me tromper et je ferai amende honorable si on m'explique clairement la validité de ta méthode.

[Toutiet 1 969]

Thierry,

Le diamètre d de la lentille, que je désigne par "effectif", est vraiment celui qui correspond au verre et non pas au diamètre apparent visuel de la lentille, au fût mécanique de la Barlow... (mais ça tombe sous le sens pour tous ceux qui ont compris la manip).  Dans le cas de la Barlow Celestron, la lentille fait 22 mm de diamètre alors qu'extérieurement le fût mesure 31,5 mm (évidemment !).

[Toutiet 1 969]

Looney2,

Patiente un peu pour voir mes figures et, tu verras, tout va subitement t'apparaître limpide . Pas de notion de postulat, de dioptre, de source solaire collimatée, de louche... C'est alors que tu m'adresseras toutes tes "confuses"... 

[Thierry Legault 5 793]

il y a 2 minutes, Toutiet a dit :

Le diamètre d de la lentille, que je désigne par "effectif", est vraiment celui qui correspond au verre et non pas au diamètre apparent visuel de la lentille, au fût mécanique de la Barlow... (mais ça tombe sous le sens pour tous ceux qui ont compris la manip).  Dans le cas de la Barlow Celestron, la lentille fait 22 mm de diamètre alors qu'extérieurement le fût mesure 31,5 mm (évidemment !).

 

oui, ça j'avais bien compris, par contre diaphragmer cette lentille (sans empiéter sur l'image solaire bien sûr) va-t-il changer sa focale ? Je ne pense pas...

Dit autrement : deux Barlow de même focale, l'une en coulant 31,75 et l'autre en coulant 50, te donneront le même résultat, n'est-il pas ?

 

Je me demande si tu ne devrais pas réserver Thalès aux moments où tu promènes ton chien 

[Toutiet 1 969]

Il ne s'agit pas de diaphragmer quoi que ce soit. Je constate que je me suis mal exprimé plus haut. Quand je disais "diamètre apparent visuel de la lentille", il fallait supprimer "visuel de la lentille". Je voulais dire que c'est le verre qui compte et non les 31,75 mm extérieur du fût, fût-il mince... (c'est évident).

 

La focale, c'est la focale et éventuellement diaphragmer la lentille ne change rien à sa valeur (comme pour un objectif d'appareil photo).

Deux Barlow de même focale mais mécaniquement différentes (coulant de 31,75 ou 50), donneront deux schémas différents mais aboutissant tous les deux à obtenir la valeur de la focale, bien sûr.

 

D'ailleurs, pourquoi ne pas s'amuser à diaphragmer une deux pouces, avec une rondelle de plomberie par exemple, et faire la mesure de focale pour comparer les résultats : avec et sans diaphragme...

Normalement, on doit obtenir le même résultat.

[Thierry Legault 5 793]

il y a 3 minutes, Toutiet a dit :

Il ne s'agit pas de diaphragmer quoi que ce soit. Je constate que je me suis mal exprimé plus haut. Quand je disais "diamètre apparent visuel de la lentille", il fallait supprimer "visuel de la lentille". Je voulais dire que c'est le verre qui compte et non les 31,75 mm extérieur du fût, fût-il mince... (c'est évident).

 

La focale, c'est la focale et éventuellement diaphragmer la lentille ne change rien à sa valeur (comme pour un objectif d'appareil photo).

Deux Barlow de même focale mais mécaniquement différentes (coulant de 31,75 ou 50), donneront deux schémas différents mais aboutissant tous les deux à obtenir la valeur de la focale, bien sûr.

 

D'ailleurs, pourquoi ne pas s'amuser à diaphragmer une deux pouces, avec une rondelle de plomberie par exemple, et faire la mesure de focale pour comparer les résultats : avec et sans diaphragme...

Normalement, on doit obtenir le même résultat.

 

 

de l'art de paraphraser ce que j'ai dit précédemment...

 

En attendant, l'intervention de ce fameux diamètre dans les paramètres demeure un mystère pour moi, je préférerais que tu expliques cela 

[Toutiet 1 969]

Thierry, le diamètre d de la lentille n'est qu'un intermédiaire dans la formule issue de l'application du théorème de Thalès à la figure, c'est tout. Et cela sera évident quand j'arriverai à mettre ici ma figure...et mes photos (je ne comprends pas pourquoi le "Cloud" ne fait pas son boulot...).

Je vous mets tout ça dès que ça marche....

[christian viladrich 7 670]

C'est ma journée de bonté aujourd'hui.

Je vous mets donc le schéma car Toutiet doit désespérer de ne pas pourvoir le transférer.

 

 

C'est de l'optique géométrique de niveau première (du moins à mon époque). On peut invoquer Thalès si on en a envie (on faisait cela en 4e?).

Je vous laisse trouver la formule qui donne le diamètre D de l'image du Soleil en fonction de la distance T entre la Barlow et l'écran et du diamètre d de la Barlow.

Question subsidiaire : quelle est la valeur de T quand D = 2 d ?

 

Après, c'est bien évidement une approximation :

- le Soleil n'a pas un diamètre nul,

- la lentille de Barlow a une certaine épaisseur.

Mais cela suffit pour une estimation de la focale de la Barlow.

Et il faut bien sûr que le faisceau sortant ne soit pas masqué par le tube de la Barlow.

Modifié 26 avril 2021 par christian viladrich

[jgricourt 157]

A c'est plus clair d'un coup donc c'est là où Toutiet voulait en venir ? 

[Looney2 3 469]

il y a 16 minutes, christian viladrich a dit :

Après, c'est bien évidement une approximation :

- le Soleil n'a pas un diamètre nul,

- la lentille de Barlow a une certaine épaisseur.

OK là on est déjà plus d'accord et on fait fi de beaucoup de paramètres comme la formule optique exacte de la barlow, l'incertitude du au cercle de confusion (si on peut l'appeler ainsi) crée par la barlow qui n'est pas forcément clairement défini, l'épaisseur du dioptre assimilé, la mesure de la distance depuis quelle partie du dioptre, etc.
Qu'on me dise, "ça sort à la louche" la focale d'une barlow dans certains cas (simples comme un doublet collé), ok. Qu'on me dise "ça permet de précisément mesurer la focale d'une lentille de barlow ou d'une lentille divergente"' là, non, je n'y arrive pas.
Merci des précisions Christian.

[Thierry Legault 5 793]

donc la Barlow n'est pas derrière un instrument ? Dans ce cas effectivement le diamètre optique peut intervenir, si tu mesures la tache qui en sort.

[Toutiet 1 969]

Looney2,

Je ne suis pas là en train de calculer une valeur pour définir une optique digne du télescope spatial, ou pour équiper un dispositif de l'ISS..., mais simplement pour accéder à une grandeur qui, dans 99% des cas,  satisfera l'amateur qui se pose des questions sur sa Barlow... Tout réside dans la "précision" recherchée qui, avec ma méthode très basique, atteint les 5%, ce qui est largement suffisant pour les usages courants.

 

christian,

Merci pour le schéma que j'avais l'intention de poster ici...

 

Modifié 26 avril 2021 par Toutiet

[Looney2 3 469]

il y a 14 minutes, Toutiet a dit :

qui, avec ma méthode très basique, atteint les 5%,

Je ne sais pas d'où tu sors ce chiffre mais bon. Une mesure sur une barlow que tu as et dont tu ne connais pas la focale exacte mais que tu as déduit par d'autres méthodes approximatives ? 
Je pense qu'on ne sera jamais d'accord, une focale c'est pas "à la louche" même de 5% d'après tes dires, ça a une valeur finie qui se mesure précisément avec des méthodes plus rigoureuses, mais ça c'est mon point de vue, peut-être trop obtus j'en conviens.

Modifié 26 avril 2021 par Looney2

[Toutiet 1 969]

Les images arrivent enfin...

 

Ma Barlow Celestron 2x :

 

Mon schéma :

 

Le banc d'essai :

 

Le faisceau lumineux intercepté par l'écran :

 

En pratique, avec d = 22 mm, D = 100 mm et L = 200 mm,  on trouve f = 56,5 mm

Une seconde mesure, avec D = 60 mm et L = 100 mm donne f= 58 mm

Moyenne adoptée # 57 mm

 

Voilà : Toutiet dit .

 

Modifié 26 avril 2021 par Toutiet

[jgricourt 157]

Ok tu viens de redémontrer la formule du calcul du facteur multiplicateur de la barlow en fonction du tirage,  ceci dit je ne vois pas pourquoi chercher à retrouver la focale d'une barlow à moins de douter des specs indiquées par le fabricant ?

Ta méthode a déjà été décrite ici :  https://britastro.org/node/15666 ou ici http://astro.dialou.fr/techniques/divers/influence-dune-barlow-sur-le-focus

Modifié 27 avril 2021 par jgricourt