Télescope à réflexion : définition, fonctionnement, variantes

Qu'est-ce qu'un télescope réfléchissant?

A télescope réfléchissant est développé sur la base du principe de réflexion de la lumière par un miroir ou une combinaison de miroirs incurvés pour générer une image. Ces télescopes se déclinent en différentes variantes de conception et comprennent également parfois des éléments optiques supplémentaires pour améliorer la qualité de l'image ou améliorer mécaniquement la position de l'image. Étant donné que les télescopes/réflecteurs réfléchissants impliquent des miroirs, ils sont appelés «catoptrique»Télescopes. Ces télescopes sont couramment utilisés à des fins astronomiques. Des télescopes de premier plan comme le télescope spatial Hubble et certains télescopes amateurs sont basés sur cette conception microscopique. De plus, les télescopes qui fonctionnent avec des longueurs d'onde de lumière autres que la gamme visible (comme les télescopes X-RAY) utilisent également le principe des télescopes réfléchissants. 

Qui a inventé le télescope réfléchissant?

• L'utilisation de miroirs paraboliques dans de tels télescopes a réduit l'aberration sphérique, ce qui a conduit à plusieurs conceptions télescopiques suivant le principe de réflexion. L'un des modèles télescopiques les plus importants était le télescope grégorien proposé par James Gregory en 1663 et construit par le scientifique expérimental Robert Hooke en 1673. 
• Sir Isaac Newton est considéré comme le créateur du premier télescope à réflexion en 1668. Cette conception est appelée télescope newtonien. Le télescope newtonien utilise un miroir primaire métallique sphérique et un petit miroir diagonal.
• À la fin du XXe siècle, le domaine de l'optique adaptative et imagerie chanceuse a été témoin d'un développement aidant à surmonter les difficultés de voir. Désormais, les télescopes à réflexion sont devenus omniprésents sur les télescopes spatiaux et plusieurs autres types d'appareils d'imagerie pour engins spatiaux.

Comment fonctionne un télescope réfléchissant?

• Le télescope réflecteur a une courbe miroir primaire comme son élément optique fondamental. Ce miroir est utilisé pour créer une image au plan focal. La distance entre ce miroir et le plan focal est appelée la distance focale. Un capteur numérique ou un film peut être maintenu sur le plan focal pour enregistrer l'image produite. Parfois, un miroir secondaire est ajouté pour rediriger / transmettre la lumière focalisée vers un film, un capteur numérique ou un oculaire pour observer visuellement les caractéristiques optiques.
• Dans la majorité des télescopes modernes, le miroir primaire est constitué d'un cylindre de verre solide dont la surface avant est meulée pour prendre une forme parabolique ou sphérique. Un miroir de surface avant hautement réfléchissant est créé par vide pour déposer une fine couche d’aluminium sur le miroir.
• Différentes méthodes fabriquent des télescopes primaires. L’une de ces méthodes consiste à faire tourner le verre fondu afin d’en faire un paraboloïde. Ceci se poursuit jusqu'à ce que le verre refroidisse et se solidifie. Le miroir développé est approximativement paraboloïdal en termes de forme et nécessite un minimum de polissage et de meulage pour obtenir une silhouette précise.

Pourquoi les télescopes à réflexion sont-ils utilisés pour la recherche astronomique?

À l'heure actuelle, presque tous les grands télescopes astronomiques utilisés pour la recherche sont des télescopes à réflecteur/réflecteur. Il existe diverses raisons pour lesquelles les réflecteurs sont préférés pour la recherche astronomique :

• · Les éléments/lentilles en verre utilisés dans les télescopes réfractaires et catadioptriques absorbent des longueurs d'onde spécifiques de lumière ou une certaine quantité de lumière entrante. Les réflecteurs n’absorbent pas de telles longueurs d’onde et fonctionnent donc sur un spectre de lumière plus large.
• · Pour qu'un objectif fonctionne correctement, il doit être exempt de toute forme d'aberration, d'imperfection et d'inhomogénéité. La structure entière doit être précise. Mais dans le cas des miroirs. Seule la surface réfléchissante nécessite d'être parfaitement polie.
• · Les lentilles sont constituées de différents matériaux avec différents indices de réfraction. Différentes longueurs d’onde de lumière se propagent à différentes vitesses et angles dans différents milieux. Cela entraîne une aberration chromatique. Afin de corriger ces aberrations, il faut incorporer une combinaison de deux ou plusieurs objectifs de taille d'ouverture. Cela augmente l’investissement monétaire du système et le rend également beaucoup plus volumineux. Les images formées par les miroirs ne souffrent pas d'aberration chromatique. De plus, les miroirs s’avèrent relativement économiques et de taille compacte.
• · La fabrication et la configuration d'objectifs à grande ouverture peuvent créer des problèmes. Les lentilles ne peuvent être fixées qu'avec leur bord. La partie centrale de la lentille s’affaisse sous l’effet de la gravité. Cela conduit à la distorsion de l'image formée. L’utilisation de miroirs élimine la possibilité de tels problèmes. Les miroirs peuvent être maintenus avec un support arrière et peuvent donc avoir de grandes ouvertures sans affecter la formation de l'image. La plus grande ouverture de l'objectif est actuellement de 1 m, tandis que la plus grande ouverture du miroir est de 10 m. 

Quelles sont les différentes conceptions de télescopes à réflexion ?

• La télescope grégorien (proposé par James Gregory) utilise un miroir secondaire concave pour refléter l’image du miroir primaire à travers un trou étroit. Ceci est fait pour produire une image verticale avantageuse pour effectuer des observations terrestres. Il existe quelques petits télescopes d'observation construits de cette manière. De nombreux grands télescopes modernes utilisent également la disposition grégorienne. Par exemple, les télescopes Magellan, le télescope de technologie avancée du Vatican, le télescope géant Magellan et le grand télescope binoculaire.

• La Télescope newtonien est une variante de conception télescopique réfléchissante développée par Sir Isaac Newton en 1668. De tels télescopes intègrent un miroir primaire concave et un miroir secondaire diagonal plat. Le télescope newtonien est célèbre pour sa conception efficace et simpliste, appréciée par les fabricants de télescopes. Dans cette conception, l'oculaire est situé à l'extrémité supérieure du tube du télescope. Le placement de l'oculaire avec des rapports focaux courts fournit un système de montage compact, assure la mobilité et réduit les dépenses. [Pour en savoir plus sur la visite du télescope newtonien https://techiescience.com/newtonian-telescope/]

• La Télescope Cassegrain qui a été développé par Laurent Cassegrain en 1672 intègre un miroir primaire parabolique et un miroir secondaire hyperbolique pour réfléchir la lumière incidente vers le miroir primaire à travers un petit trou. Le miroir secondaire est principalement utilisé pour le divergent et le pliage. Il en résulte un télescope ayant un tube court avec une longue distance focale. [Pour en savoir plus sur le télescope Cassegrain, visitez https://techiescience.com/cassegrain-telescope/]

• La Ritchey – Chrétien télescope (développé par George Willis Ritchey et Henri Chrétien vers les années 1910) est un réflecteur Cassegrain spécial. Cette conception comporte deux miroirs hyperboliques au lieu d'un miroir primaire parabolique. Le Ritchey – Chrétien Le télescope est exempt de coma et d'aberration sphérique et fournit un plan focal presque plat. Ce télescope est adapté aux observations photographiques et à grand champ. Le Ritchey – Chrétien La conception du télescope arrive à l’un des télescopes à réflecteur professionnels les plus couramment utilisés.

• La Dall – Kirkham télescope est un autre type spécial de conception de télescope Cassegrain. Le Dall – Kirkham la conception télescopique est comparativement plus facile à construire qu'un télescope Cassegrain ou Ritchey – Chrétien ordinaire. Cependant, cette conception est incapable de corriger les problèmes de coma hors axe. Sa petite courbure de champ le rend moins évident ou moins précis à des rapports focales plus longs ; par conséquent, les télescopes Dall – Kirkham semblent à peine être plus rapides que f/15.

• La Herschélien un réflecteur (proposé par William Herschel en 1789) est incorporé pour la construction de très grands télescopes. La conception herschélienne utilise un miroir primaire incliné. Cela garantit que la lumière n'est pas bloquée par la tête de l'observateur. Cependant, cette conception de réflecteur présente certaines aberrations géométriques. Indépendamment de cela, il est utilisé pour éviter l'utilisation d'un miroir secondaire newtonien. Le miroir secondaire est généralement constitué de miroirs métalliques spéculum qui se ternissent rapidement et offrent une réflectivité de seulement 60 %.

Quelles sont les erreurs produites par le télescope à réflexion ?

Les télescopes à réflexion sont susceptibles de produire des erreurs spécifiques lors de la formation d’images, comme tout autre système optique. Les images formées ont des distances d'objet allant jusqu'à l'infini et ces images sont visualisées à différentes longueurs d'onde de lumière. Ces facteurs provoquent des erreurs spécifiques dans la formation des images.

• Coma - Le coma est un type d'aberration qui focalise le centre de l'image sur un point, mais les bords apparaissent généralement radialement maculés (en forme de comète) ou allongés.

• Courbure de champ - Parfois, les images ne sont pas bien focalisées sur tout le terrain. Cela se produit en raison de la courbure du plan image et est corrigé à l'aide d'une lentille d'aplatissement de champ.
  • Astigmatisme - L'astigmatisme est un type d'aberration qui provoque une variation focale azimutale autour de l'ouverture. En conséquence, les images sources ponctuelles hors axe apparaissent elliptiques. L'astigmatisme provoque plus d'erreur lorsque le champ de vision est grand et commence à varier de manière quadratique avec l'angle de champ. Dans le cas d'un champ de vision plus petit / plus étroit, l'astigmatisme n'est généralement pas un problème.

• Distorsion - La distorsion est un effet d'aberration qui perturbe la forme de l'image. La netteté de l'image n'est pas affectée par la distorsion. Cette aberration est généralement corrigée à l'aide d'un traitement d'image. 

• Abération sphérique: L'aberration sphérique est un défaut qui se produit lorsqu'un miroir/lentille sphérique est incapable de focaliser la lumière de différents objets distants au même point. Ce défaut est résolu en utilisant des miroirs paraboliques au lieu de miroirs sphériques. Cependant, le miroir parabolique ne fonctionne pas bien avec la formation d’images de lumière tombant sur le bord de son champ de vision et produit des aberrations hors axe. 

Pour en savoir plus sur la mesure des lentilles, visitez https://techiescience.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

Pour connaître les parties d'une visite au télescope https://techiescience.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/

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Sanchari Chakraborti

Bonjour, je m'appelle Sanchari Chakraborty. J'ai fait un Master en Electronique.
J'aime toujours explorer de nouvelles inventions dans le domaine de l'électronique.
Je suis un apprenant avide, actuellement investi dans le domaine de l'optique et de la photonique appliquées. Je suis également membre actif de la SPIE (Société internationale d'optique et de photonique) et de l'OSI (Optical Society of India). Mes articles visent à mettre en lumière des sujets de recherche scientifique de qualité d'une manière simple mais informative. La science évolue depuis des temps immémoriaux. Alors, j'essaie de ma part d'exploiter l'évolution et de la présenter aux lecteurs.
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