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Sujets 2020 / Physique-Chimie
Sujet 52: Diffraction dans un télescope
Matière: Physique-Chimie
Thème: Physique
Type: Obligatoire Session: 2020
Source:
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L'intérêt est que, comme on l'a vu, on peut calculer le a avec la formule, donc on peut calculer le diamètre d'un cheveu! Il est possible que tu fasses l'expérience en TP:
– tu connais la longueur d'onde λ du laser (écrite sur le laser par exemple ou dans la documentation);
– tu peux mesurer la distance D entre le cheveu et l'écran;
– tu peux mesurer le diamètre L de la tâche centrale. Il ne reste plus qu'à isoler a dans la formule vue précédemment:
On remplace, et le tour est joué! Tu sais maintenant tout sur la diffraction, il est temps de passer aux exercices pour t'entraîner! Diffraction dans les télescopes - SOS physique-chimie. Les exercices seront bientôt disponibles! Sommaire des cours Haut de la page
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En déduire le choix de distance le plus judicieux. 2. Réaliser le montage permettant d'observer la figure de diffraction par une fente calibrée puis un fil calibré de même épaisseur µm. Vérifier que les figures obtenues sont bien en accord avec les informations fournies dans le doc. 3 (⇧) et le doc. 4 (⇧). 3. Mesurer simplement la largeur de la tache centrale de diffraction et noter la valeur obtenue. Calculer l'incertitude-type sur la mesure de puis écrire le résultat sous la forme. 4. Proposer une méthode pour augmenter la précision de la mesure, puis la mettre en œuvre et calculer la nouvelle incertitude-type sur la mesure de avec cette méthode. Écrire le résultat sous la forme. 5. Diffraction dans un telescope ece film. Confirmer que la précision a bien été augmentée en comparant les incertitudes relatives. 6. Lorsque est petit, on considère que. Dans le doc. 3 (⇧), le triangle est rectangle en, déterminer l'expression de l'écart angulaire en fonction de et. 7. En déduire une expression de en fonction de, et. 8. Réaliser plusieurs mesures avec différentes valeurs de.
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La diffraction existe toujours! Et au télescope? La diffraction existe-t-elle? Non, me direz vous. La pupille d'entrée d'un télescope est grande. Bien plus grande que la longueur d'onde de la lumière. Vous auriez en partie raison. Mais en fait, la diffraction se manifeste tout le temps. Elle est certes d'autant plus visible que les ouvertures sont petites, mais elle est quand même présente aux grandes ouvertures. L'image d'une étoile
Autrement dit, l'image d'une étoile à travers un télescope, ne sera jamais ponctuelle. Diffraction dans un telescope ece 2015. Ce sera une petite tache, d'autant plus grande que le diamètre du télescope est petit. Image d'une étoile à travers un télescope
À cause de la diffraction, l'image d'une étoile n'est pas ponctuelle. C'est une tache entourée d'anneaux. Cette figure est appelée tache d'Airy. La taille de la tache et des anneaux est d'autant plus grande que le diamètre du télescope est petit. Crédit:
ASM/B. Mollier
On montre que le diamètre angulaire de la tache image de l'étoile est inversement proportionnel au diamètre du télescope ou de la lunette:
Commentaires
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Tout n'est pas visible au télescope
Au lieu de voir des étoiles ponctuelles à travers un télescope, on voit des taches. La diffraction brouille les images astronomiques. Pour un diamètre donné d'un télescope, tous les détails ne seront pas visibles. Si les plus gros pourront être vus, les plus fins, seront flous, et donc non visibles à l'oeil ou à l'appareil photo. Plus le diamètre sera grand, plus fins seront les détails visibles. On voit ici le deuxième intérêt d'avoir un grand télescope, en plus de la quantité de lumière collectée. Résolution d'une étoile double
Plus le diamètre du télescope augmente, plus la tache d'Airy diminue. Au dessus d'un certain diamètre, l'étoile apparaît double! Crédit:
ASM/B. Mollier
Résoudre une étoile double
On cherche à observer une étoile double. Une étoile double est en fait un couple de deux étoiles. Diffraction dans un telescope ece de. Elles peuvent être liées gravitationnellement. Elles tournent alors l'une autour de l'autre, et sont donc proches physiquement. C'est une étoile binaire.
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Les rayons lumineux utilisés pour tracer son image sont uniquement des traits de construction, ils ne sont en rien ici physiques. La plume étant éclairée par l'arrière par un faisceau parallèle, seuls ces rayons ressortent effectivement de la lunette. L'image de la plume ne sera que son ombre se dessinant dans le faisceau. L'ombre de la plume
La plume projette son ombre sur l'écran. Un pastille au foyer des deux lentilles
Plaçons une petite pastille au foyer commun des deux lentilles de manière à intercepter le faisceau lumineux. Totalement bloqué, aucune lumière ne ressort de la lentille. L'ombre de notre plume disparaît. Vrai? Vérifions en plaçant un écran. Diffraction dans un telescope – gmonbac. Une pastille au foyer
On place une pastille aux foyers des lentilles, de façon à stopper le faisceau. Nous devrions donc ne plus rien voir sur l'écran. Une image! Contre toute attente, on observe quelque chose en sortie. Ce sont les contours de la plume! Mais d'où vient cette lumière? Strioscopie
Aussi étonnant que cela paraisse, on obtient bien une image à l'écran.
Le premier du genre fut le télescope Européen
NTT (New Technology Telesctope) de l'ESO à La Silla, mis en service en
1989. Ce fut le début des télescopes actifs. On a enfin parfois utilisé des miroirs liquides (par exemple
l'ILMT de 4 m de diamètre au Chili): un liquide mis en mouvement de
rotation se creuse, et prend la forme d'une parabole de révolution. Pourvu
que la vitesse de rotation du "miroir liquide" soit adaptée, on devrait
pouvoir lui donner la forme désirée... Pollution lumineuse, turbulences de l'atmosphère, et optique
adaptative: Ceci n'épuise toutefois pas le sujet des limites de vision des
télescopes. Ci-dessus, nous avons cités les principales limites théoriques
aux peformances d'un télescope, mais on se heurte aussi à d'autres
limites, pratiques cette fois... Ceci n'épuise toutefois pas le sujet des limites de vision des
limites, pratiques cette fois... Sur Terre, la pollution lumineuse oblige les astronomes à
installer les télescopes dans des zones isolées. Les solutions à ce problème sont de deux ordres: envoyer des télescopes dans l'espace C'est dans ce but qu'a été construit le télescope Hubble.
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