Sujet Physique-Chimie — Terminale — Amérique du Sud — Bac 2003

Amérique du sud 2003 I. LUNETTE OU TÉLESCOPE ? (4points) Douceur des nuits et clarté du ciel font de l’été la saison idéale pour s’initier à l’astronomie. Mais quand on est totalement débutant dans ce genre d’exercice, quel matériel choisir? Si on exclut les paires de jumelles, il existe deux grandes familles d’instruments pour l’observation du ciel: les lunettes et les télescopes. Leur différence de conception tient parlalumière dansl’appareil. Les lunettes se résument à un tube portant une lentille (ou un groupe de lentilles) à chaque extrémité. La plus grosse, tournée vers le ciel, est l’objectif: elle capte la lumière et concentre les rayons pour former une image à l’intérieur de l’instrument. La deuxième lentille, l’oculaire, permetd’observercette image. Le grossissement d’une lunette est égal à la distance focale de l’objectif divisée par celle de l’oculaire… Dans un télescope, le trajet optique de la lumière est fondamentalement différent de celui d’une lunette. Son principe de fonctionnement repose sur un jeu de miroirs. Le plus important, dit miroir primaire, capte la lumière et la dirige vers un second miroir, le miroir secondaire qui, à sontour, Le grossissement d’un télescope se calcule de la même manière que pour une lunette. Le miroir primaire, sphérique convergent, possède aussi une distance focale. On la divise par la distance focale del’oculaire d’aprèsl’article "Lunetteoutélescope" de Henri-PierrePENEL, SciencesetVie, août2001. L’objectif de cet exercice est de schématiser les trajets suivis par la lumière dans une lunette astronomique etdansun télescope. 1. Une lunette astronomique. On observe la Lune à l’aide d’une lunette astronomique dont l’objectif est une lentille convergente de distance focale f =100cm. 1 Vue depuis laTerre, laLune aundiamètre apparenta=9,3×10–3 rad. 1.1.1. Rappeler la définition du diamètre apparent (on pourra répondre par un schéma clairement annoté). 1.1.2.Calculerle diamètre réelde la Lune sachantqu’elle estsituée à 3,8 ×105kmde la Terre. 1.2. On appelle AB le diamètre de la Lune situé dans le plan vertical contenant l’axe de la lunette, le point A étant situé sur l’axe optique principal (voir figure 1 de l’annexe). La lune étant très éloignée delaTerre, danstoute lasuite de l’énoncé, onlasupposeraàl’infini. 1.2.1. Sur la figure 1 de l’annexe, à rendre avec la copie, construire l’image A 1 B 1 , donnée par l’objectif (lentilleL 1 )de l’objetAB. 1.2.2. Calculer la grandeur de cette image. L’angle a étant petit, on pourra utiliser l’approximation tana » a, aétantexprimé enradian. 1.3. L’imageA B (lentille L )quiendonneune image A’B’. 1 1 2