indice de clarté d'une optique

[Zylkys 0]

Bonjour, l'indice de clarté d'un système optique s'obtient en divisant le carré du diamètre de l'objectif par le carré du grossissement. Ainsi plus le grossissement augmente, moins c'est lumineux. une jumelles de 11x80 est plus lumineuse qu'une jumelles de 20x80 ...Si je raisonne bien un télescope de 200 mm de diamètre avec un grossissement de 200 n'a plus qu' un indice de clarté ou luminosité de 1...donc malgré son diamètre plus important même une jumelles de 10x50 serait plus lumineuse....Est-ce que un indice de 1 signifie que la luminosité est égale à celle de l'œil nu? Cette perte de luminosité serait-elle dûe au fait que avec un fort grossissement le champ diminue donc on récolte moins de lumière sur une surface moindre?

[PierrePA28 32]

Bonsoir

Cet indice de clarté m'a l'air d'être tout ce que l'on veut de commercial, or vous faites référence à un télescope, censé être utilisé pour imager des étoiles, ou des corps plus étendus tels la Lune, des nébuleuses ...

Revenons à quelque chose de simple: la quantité d'énergie lumineuse captée en provenance d'une étoile est proportionnelle à l'aire de l'ouverture de l'instrument: il apparaît bien là le carré de son rayon multiplié par Pi ( 3, 14 ..).

En supposant l'instrument parfait, cette énergie se retrouve en majeure partie dans la tache d'Airy donnée au foyer de l'instrument, tache dont le diamètre dépend du diamètre d'ouverture et de la focale de l'instrument. On peut alors effectivement comparer quantitativement l'énergie qui arrive d'une étoile au foyer d'un télescope, ou d'une paire de jumelles ( sans oculaires) de ce point de vue. L'objet étoile étant à l'infini et ponctuel, son image est la tache d'Airy.

Le grandissement intervient dès lors que l'on installe un oculaire pour regarder l'image au foyer de l'instrument donc quand on agrandit la tache d'Airy. Globalement, pour des grandissements pas trop élevés, l'image de l'étoile restera ponctuelle et donc on aura plus d'énergie dedans avec un télescope dont l'ouverture est supérieure à celle des jumelles.

Dès lors que l'image n'est plus ponctuelle, que ce soit parce que la grandissement est très élevé, ou que l'objet est étendu: Lune, galaxie ... il faudra comparer ce qui est comparable et surtout clairement défini: la quantité d'énergie contenue dans l'image finale dans chaque cas. Sorti de cela, chaque vendeur peut bien "définir" ce qu'il souhaite, c'est du commerce mais certainement pas de la physique. Cela explique aussi que parfois l'on obtienne des "résultats" qui paraissent aberrants. B

Bonne soirée
Pierre

[Bruno- 3 985]

La formule donnée dans le premier message caractérise la clarté des objets étendus. La notion de clarté correspond en quelque sorte à la "densité de lumière". Une clarté plus élevée ne signifie pas qu'on verra l'objet (c'est plus compliqué que ça : si on ne reçoit pas assez de lumière globalement, c'est raté) mais que si on le voit, il nous semblera plus lumineux.

Les jumelles 10x50 permettront de recevoir plus de "densité de lumière" des objets étendus qu'un 200 mm utilisé à x200. En particulier le fond du ciel y sera plus lumineux. La galaxie d'Andromède sera vue comme une nébulosité faible aux jumelles, et comme une nébulosité encore plus faible au 200 mm à x200. Au 200 mm à x40, la clarté est identique : la nébulosité qui compose M31 aura la même "luminosité" qu'aux jumelles. Par contre le 200 mm permettra de voir bien plus de détails !

Deux autres choses intéressantes à savoir :

- La clarté maximum possible (pour des objets étendus) est celle de l'oeil nu. Dans tous les instruments, on obtient la clarté maximum au grossissement équipupillaire, et ensuite elle décroît. Bien sûr, la plupart des objets nébuleux sont invisibles à l'oeil nu (pas en raison de leur clarté mais en raison de leur taille et de leur magnitude globale trop faible), donc puisqu'on ne les voit pas, on ne les voit pas plus "lumineux". Mais on voit la galaxie d'Andromède à l'oeil nu. Eh bien on ne verra pas sa nébulosité plus "lumineuse" dans un instrument d'observation (rappel : il s'agit d'une densité de lumière, pas de la lumière totale, or notre perception dépend aussi de la lumière totale).

- J'ai observé un certain nombre de galaxies au 495 mm, au 300 mm et au 200 mm. Même au 495 mm elles ne sont pas plus "lumineuses" qu'au 200 mm. On voit plus de détails, par exemple les bras spiraux, mais ce n'est pas plus "lumineux" (dans le sens de la densité de lumière). Normal : la clarté n'a pas augmenté. Conséquence : il faut toujours utiliser la vision décalée.

[PierrePA28 32]

Bonjour

Les compléments donnés par Bruno Salque sont très utiles et instructifs car ils développent ma réponse élémentaire en tenant compte des aspects plus ou moins subjectifs liés à l'ouverture de la pupille de l'oeil de l'observateur et à une sensation.

Je m'étais limité au plus simple et directement calculable qui est la quantité de lumière disponible dans la tache d'Airy avant sa reprise par un capteur au foyer ou un oculaire + oeil. Ce n'était que la première étape et il est bon que ce complément ait été écrit.

En fait, ces considérations sont reprises et quantifiées dans les livres d'optique géométrique, plus particulièrement les chapitres concernant les instruments d'optiques, après les définitions photométriques.

L'essentiel est d'abord de se former une idée "avec les mains" de l'influence des divers paramètres impliqués. Ensuite, les relations se retrouvent dans la littérature.

Bon dimanche
Pierre