INSTRUMENTS D'OPTIQUE

1342. Mesure du grossissement. — En fait, la formule qui a été trouvée ne donne le grossissement qu’avec une approximation assez grossière. Si l’on veut l’obtenir exactement, il vaut mieux opérer d’une manière directe, en comparant par un procédé expérimental, l’angle sous lequel on voit un objet dans la lunette à l’angle sous lequel on le verrait à l’œil nu. La méthode la plus simple est analogue à celle qui a été employée pour le microscope. On se sert d’une règle verticale divisée qui est située à une grande distance, à 300 mètres par exemple; on la regarde à l’œil nu; à cette distance de 300 mètres, chaque partie delà règle est vue avec un diamètre apparent beaucoup plus petit que si elle était placée à la distance (le la vision distincte, -qui est égale, comme nous le savons, à 30 centimètres. Comme ce nombre 300 mètres est égal à 1000 fois 30 centimètres, l’angle sous lequel on apercevra chaque division de la règle sera 4000 fois plus petit que si cette règle était à la distance de la vision distincte, et une longueur de 4 mètre ne semblera pas plus grande qu’une longueur de 1 millimètre qui serait placées 30 centimètres de l’œil.

Cette règle A est regardée à travers la lunette par l’œil droit. Vis-à-vis l’œil gauehe, on fixe une seconde règle B placée à la distance de la vision distincte ; les traits de l’image aperçue dams le champ de la lunette semblent se dessiner sur la règle qui est regardée directement, et l’on trouve, par exemple, qu’une longueur do 1 mètre appartenant à la règle A occupe une *> longueur de 70 millimètres sur la règle B. L’objet, par le fuit de la lunetlo, est donc reudu visible à l’observateur sous un angle 70 fois plus grand. Le grossissement de l’instrument est égal à 70.

4343. Champ. — Le champ de la lunette correspond à l’espace qui est rendu visible par l’emploi de l’instrument. Il est déterminé par l’ensemble des faisceaux qui, traversant l’objectif, peuvent passer à travers l’oculaire et arriver enfin jusqu’à l’œil. Pour exécuter celte détermination, i| faut suivre la marche des rayons partis d’un point A quelconque plaeé devant l’objectif, et voir à quelles conditions ils émergeront, en totalité ou en partie, à travers l’oculaire.

Les rayons qu’un point A (fig. 647) envoie à l’objectif sont tous compris

Fig. ti47.

dans le cône dont A est le sommet et dont la surface de la lentille I, forme

la base. Après la réfraction, ces rayons forment un cône convergent vers A' ; puis, les rayons s’écartent en divergeant. Si les rayons de ce cône tombent tous sur Tabulaire, il est évident que le point lumineux sera visible; si aucun d oux n’y parvient, ou s’il n’en arrive qu’un nombre trop petit pour produire un éclat suffisant, le point A ne pourra pas être aperçu. On admet un peu arbitraireuieut. mais avec une approximation convenable, qu’un faisceau est visible quand son axe louche le bord de l'oculaire. L’axe de ce cône, c’est ce qu’il importe le plus de remarquer, n’est autre chose que l’axe secondaire AA' du point A; et en résumé, les axes secondaires tels que AOA', constitués par des lignes qui vont du centre optique de l'objectif aux bords de l’oculaire L' limiteront l’espace visible. L'on pourra dire, par conséquent, que celui-ci est renfermé tout entier dans un epne ayant [>our base le grand cercle de l'oculaire et pour sommet le centre optique de l’objectif. L'angle L GL’ servira donc de mesure au champ de la lunette. L’oculaire est toujours de petite dimension ; L L’ pourra être pris pour l’arc décrit du point 0 comme centre avec la distance des deux lentilles P -f- f comme rayon. La valeur de cet angle

pourra donc être considérée fcomme égale à D désignant le dia-

mètre de l’oculaire.

1314. Détermination expérimentale. — Mais CO calcul, qui u'eSt qu’upproximatif, ne peut donner qu’une première indication sur la grandeur du champ; il fait voir de quelles quantités elle dépend, mais il vaut mieux, dans tous les cas, la déterminer directement par l’expérience. A cet effet, une règle divisée est placée à une distance assez grande, 300 mètres par exemple; on regarde l'étendue de la règle visible à travers la lunette, et on divise cette étendue par la distance. On a ainsi la longueur de l’arc qui mesure l’angle du champ, et le nombre de degrés de cet arc donne l’angle cherché. Cette méthode a l’avantage de permettre l’étude des diverses parties du champ réel. En se guidant d’après la netteté de l’image observée, on note quelles sont les parties du champ où ces images sont bonnes et celles où elles sont médiocres. Dès lors, la valeur optique de l’instrument peut être appréciée, en parfaite connaissance de cause.

1315. ,tx«* optique — La .lunette astronomique a pour but de permettre à l’observateur d’apercevoir plus nettement les détails des objets qu’il étudie; elle met l’astronome en rapport plus direct avec les astres éloignés, elle lui donne la faculté d'acquérir quelques notions précises sur leur constitution, sur les changements qui s’y opèrent, et enfin de découvrir des mondes que la sensibilité très-restreinte de notre œil n’eût jamais permis d’apercevoir dans les profondeurs du ciel. Mais elle a un autre usage, on pourrait presque dire plus important que le premier; elle rend d’immenses services par l’exactitude très-grande avec laquelle elle donne

INSTRUMENTS D’OPTigUE.

la mesure des angles. Pour satisfai re à cette nouvelle destination, elle porte un réticule au foyer de son oculaire; ce réticule, dans sa plus grande simplicité, consiste ei} deux fils d’une finesse excessive croisés à angle droit et formant un plan perpendiculaire à- l’axe de la lunette. La ligne qui joint le point de crottée des fils au centre optique de l'objectif porte le nom d'axe optique de la lunette ; cette ligne prolongée indéfiniment au delà de la lunette, suit l’axe principal ou bien un axe secondaire très-voisin du premier et rencontre tous les points qui font leur image à la croisée des fils. Cette image regardée à travers l'oculaire se confondra avec cepoint de croisement. Une ligne fixe est donc déterminée dans l’instrument, pourvu toutefois que l’on ait soin, dans le cours d’une série d’observations, de ne pas toucher au réticule. L'angle dont il faut faire tourner la lunette pour apercevoir successivement deux points éloignés , est précisément l’angle sous-tendu par la ligne qui joint ces deux points. Le grossissement de la lunette permet d’ailleurs de diriger avec précision l’axe optique vers l’un ou l’autre de ces points.

1316. Achromatisme. — Ln observateur qui n’auraità sa disposition qu'une lunette astronomique à deux verres verrait toutes les lignes lumineuses sous la forme de bandes colorées ; il est donc indispensable d'achromatiser l'instrument. On y parvient, en achromatisant à la fois, l’objectif et l’oculaire. L’objectif se compose de deux lentilles, l’une biconvexe et formée de crown-glass, l’autre biconcave ou concave-convexe et formée de flint-glass. Le système de ces deux lentilles n’est qu’imparfaiteruent achromatique; on complète l’achnomatisme de la lunette en modifiant convenablement l’oculaire. L’oculaire d’Huvgbeus, oculaire néyatif, qui a été donné déjà, à propos du microscope, convient très-bien, il corrige en même temps et les effets nuisibles de coloration et les aberrations de sphéricité. Il est excellent, lorsqu’il ne s’agit d’employer la lunette que pour présenter aux yeux les détails d’un objet éloigné, et lorsque l’on ne tient pas à mesurer des angles. Mais, si la lunette devait satisfaire à cette dernière destination, l'oculaire d'Huyghens serait d’un très-mauvais usage. Dans ce cas, en effet, comme il est nécessaire que l’œil aperçoive le réticule superposé à l’image , il faut que le réticule et l'image grossis par la * loupe L’ soient placés à la même distance de cette dernière. Or, cela u’est possible avec l'oculaire d'Huyghens que si le réticule est placé entre les deux lentilles qui composent L’oculaire. Mais, d'autre part, l’oculaire est déplacé quand on l’ajuste pour voir nettement les images, et le point de croisée du réticule, en raison de ce déplacement, est exposé à des mouvements ayant lieu à droite et à gauche de l'axe optique primitif : l’instrument ainsi construit ne donnerait donc pas un axe optique absolument fixe : il serait impossible de se fier à ses indications.

Kamsdeu a construit un oculaire, dit oculaire poutif. qui peut se placer

on avant du réticule, et dont l’achromatisme se fait par les mêmes principes qui ont servi à établir celui de l’oculaire d’Huyghens (1307).

1317. Clarté des image». — La lumière rqçue par l’objectif de la lunette et qui forme devant l’oèil l'image agrandie d’un corps lumineux, se trouve disséminée sur toute la surface de cette imago, et celle-ci devra, par suite, se trouver d’autant plus pâle quelle sera plus étendue. Mais la clarté de l’image est, d’autre part, augmentée par les grandes dimensions de l'objectif qui recueille une quantité de lumière d’autant plus considérable que son diamètre est plus grand ; toutefois, de ces deux effets, celui du grossissement qui pâlit l’image est plus puissant dans la plupart des lunettes que l’effet dû aux grandes dimensions de l’objectif pour aviver la clarté. Une lunette do moyenne grandeur (celle que nous avons à notre disposition, par exemple) grossit-elle 70 fois en diamètre, son grossissement en surface est (70)* ou *900. Toute la lumière qui frappe l’objectif est comme étalée sur *900 surfaces égales à celle que semble avoir l’objet vu directement à l’œil nu. Si donc les dimensions de l’objectif n’étaient autres que celles de la pupille, la clarté de chaque partie de l’objet serait réduite

à et encore faudrait-il, dans le calcul, admettre qu’il n'y a aucune perte

de lumière par l’action absorbante des lentilles placées sur le trajet des rayons lumineux. Mais la lunette qui est entre nos mains a un objectif d’une étendue égale à 025 fois celle de la pupille, ce qui rend l’image

025 fois plus brillante ; son intensité e»t donc — de ce qu’elle serait à l’œil nu ; elle est environ 8 fois plus pâle que l’objet vu à l’œil nu. Et encore, dans cette estimation, ne tenons- noué aucun compte des perles de lumière qui s’effectuent dans l'instrument.

Les effets fâcheux de ce défaut de clarté sont en partie compensés par l’avantage qu’il y a de regardera travers un tube qui élimine la lumière venant des corps autres que celui que l’on observe, lumière qui trouble la vision, dans les circonstances orJinaires.

1318. Lunette terre»tre. — La lunette astronomique fait voir les objets renversés ; ce renversement est tout à fait indifférent pour l’astronome, mais il est très-désagréable quand il s’agit d’observer, au loin, les objets que nous sommes habitués à voir à la surface de la terre. Pour ces sortes d'observations, on munit la lunette d’un oculaire spécial qui redresse les images. Il est composé de trois lentilles : la première L [fig. 648) se dispose de telle sorte que l’image AB donnée par l’objectif (image qui est dans la réalité très-petite, mais que nous sommes obligés de figurer un peu grande pour que les constructions puissent être tracées nettement), de telle sorte, disons-nous, quel'imagcAB soit au foyer principal de cette lentille. Chaque point de AB est alors au foyer principal de l’axe secondaire qui passe par ce point, et les rayons qui émaneront de

INSTRUMENTS «'OPTIQUE. 7«r.

A, par exemple, sortiront tous de la lentille L suivant des lignes parallèles à l’axe secondaire AO correspondant à ce point. La seconde lentille L' reçoit ces rayons et les fait converger en un point A' qui est le foyer principal de l’axe secondaire A’O’ parallèle aux rayons aa' et appartenant à la lentille L'. Si bien que l’image de AB se formera en A’B\ Cette image sera égale à l’objet si les deux lentilles L et L' sont identiques.

Les axes secondaires AO et .VO" sont, en effet, parallèles entre eux comme parallèles aux rayons aa', et pour que A' se retrouve élevé andessus de l’axe autant que A est au-dessous, il faut que les distances focales AO. A'O' soient égales entre elles. L’image .VIT redressée est regardée avec une loupe L".

Le système dps trois lentilles est d'ailleurs porté par un tuyau qui les tient ensemble à distance fixe l’nne de l’autre. L’observateur met l’oculaire au point , en l’éeartant ou le rapprochant de l’objectif, comme dans le cas de- l’oculaire de la lunette astronomique.

1319. Lunette de «alliée. — L’invention de la première lunette connue est attribuée à Galilée et on l’appelle aujourd’hui lorgnette de spectacle à cause de l’usage auquel elle est presque exclusivement employée.

Cette lunette se compose de deux verres, l’un L [fig. 619, 680) est placé

Fig. M».

du côté de l’objet et est composé d’une lentille convergente qui donnerait une image réelle A'B' d’un objet AB : mais on ne laisse pas l’image A'B' sc former. Une lentille divergente L', servant d’oculaire, est interposée de telle sorte que son foyer F, soit voisin du point oh sc produit l’image A'JV, et alors, comme nous l’avons montré (1233), il se forme, de l’objet virtuel

7(i6 ' OPTIÿUK.

cl renversé A’ H', line imiigc virtuelle redressée et agrandie qui apparaît en A"B' pour l’œil placé derrière L'. 1 1 est inutile de reproduire ici le raisonnement déjà fait. Le lecteur n’atpi’à se reporter au |>aragraphc que nous venons d’indiquer.

Un système de tuyaux T, I* ( fig . 650) porte les lentilles, et chacun selon sa vue éloigne plus ou moins l’oculaire de l’objectif pour obtenir une perception nette des objets.