Techniques d'astronome amateur
Notions d

NOTIONS D'OPTIQUE

Le télescope de Newton

C'est Isaac Newton qui a construit le premier télescope (réflecteur). Lors de la conception de cet instrument, Newton a décidé de dévier le faisceau lumineux avec un miroir plan pour éviter que la tête de l'observateur n'occulte les rayons lumineux.

Schéma de principe du télescope de Newton
Figure 16 : Schéma de principe du télescope de Newton.

L'objectif de ce télescope originel est un miroir concave. L'image fournie par celui-ci est renvoyée sur le côté par un miroir plan et elle est analysée en détails avec un oculaire.

Newton a présenté cet instrument en 1672 à la Société Royale de Londres en précisant qu'il fournissait une image de même qualité qu'une lunette bien plus grande. Le miroir principal avait un diamètre de 2 pouces (51mm) mais diaphragmé à 37mm environ, une distance focale de 16cm et un grossissement de 38x.

Le mérite de Newton ne tient pas seulement dans la conception mais aussi dans la construction de ce télescope. Il a lui-même fabriqué les miroirs. La difficulté de cette réalisation rebutait les autres opticiens de l'époque et c'est pour cela que pendant les cinquante années qui suivirent cette solution n'eut pas d'adeptes.

Jusqu'au 19ième siècle, les miroirs des télescopes étaient constitués en bronze. On dirait aujourd'hui que le pouvoir réfléchissant de ce métal est relativement médiocre. La surface de ces miroirs se ternissait progressivement et ils devaient être repolis périodiquement afin de préserver leur pouvoir réfléchissant. Cette tâche était longue et délicate et, à chaque fois, elle remettait en question la précision de la surface optique.

Pourtant, dès l'invention de la lunette, on a évoqué à plusieurs reprises la possibilité de réaliser des miroirs de télescopes en verre. Galilée puis Newton y avaient fait allusion. Il faut toutefois préciser ce que les miroirs en verre qui étaient envisagés auraient reçu leur couche métallique réfléchissante sur la surface arrière (comme pour nos miroirs de salle de bain). La lumière aurait donc traversé le verre avant et après avoir été réfléchie.

C'est en 1856 que Léon Foucault (1819-1868) a présenté son premier télescope avec miroirs en verre argentés sur la face avant par une méthode chimique. Ainsi, la lumière ne traverse pas le verre. Depuis cette époque l'usage s'est généralisé. Aujourd'hui, tous les télescopes sont fabriqués avec des miroirs en verre (ou en céramique) métallisés sur leur face avant. Pour cela, on dépose sur leur surface, sous vide, une fine couche de métal (généralement de l'aluminium ou plus rarement de l'argent). Je vous propose un article sur ce sujet dans une page consacrée aux techniques du vide et métallisation des miroirs.

Cette couche réfléchissante peut être détériorée ou ternie par les polluants atmosphériques, la poussière, les insectes, la buée, etc... mais on peut facilement la remplacer sans qu'il soit nécessaire de repolir le miroir. On peut même la rendre plus résistante en déposant par-dessus une couche protectrice (silice...). Habituellement, une couche réfléchissante en aluminium (dans le jargon, on dit une "aluminure") doit être refaite après quelques années si elle n'est pas protégée.

Ceux qui débutent dans l'étude de l'optique imaginent souvent que la présence du miroir plan (miroir secondaire) est perceptible sur l'image. Il suffit d'analyser la marche des rayons lumineux comme nous l'avons appris dans les pages précédentes pour constater qu'il n'en est rien. La présence de ce miroir cause toutefois une légère perte de lumière (généralement inférieure à 6%) et modifie légèrement la luminosité des anneaux de la figure de diffraction.

Le miroir plan du télescope de Newton doit être réalisé avec précision. La moindre courbure de l'ensemble de sa surface provoque un astigmatisme sensible. Je propose sur une autre page le calcul des dimensions et de la position ainsi que la réalisation du miroir plan d'un télescope de Newton.

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