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 Formules optiques des instruments

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ndesprez
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MessageSujet: Formules optiques des instruments   Ven 3 Avr 2009 - 11:33

Je tente un petit rappel des différentes formules optiques mises en oeuvre dans nos chers (trop chers) instruments. Rien de bien neuf donc mais il me semble utile de parler à nouveau de tout cela surtout si l'on précise les avantages et les inconvénients. Je commence.

Il existe deux grandes familles d'instruments : les réfracteurs et les réflecteurs. On pourrait également évoquer une famille intermédiaire qui regrouperait les deux familles déjà citées. Les premiers sont appelés lunettes et les seconds télescopes. En fait cette différence sémantique est purement française. Tous les pays d'expression autre que française parlent exclusivement de télescopes. Il en découle que vous aurez bien des soucis en cherchant "lunettes" sur un site allemand par exemple.

Les réfracteurs utilisent le principe des lentilles. La lumière traverse donc le dispositif optique. Ceci implique un inconvénient majeur : le chromatisme. On peut noter que contrairement à l'idée généralement admise, la transmission est actuellement meilleure qu'avec un miroir. Un autre avantage réside dans les tolérances de l'état de surface des verres : elles sont plus larges par rapport à un miroir donc théoriquement les lentilles sont plus facile à fabriquer donc moins onéreuses. Cela s'avère finalement faux attendu qu'une lentille présente deux surfaces actives (une seule pour un miroir) et qu'un objectif utilise un minimum de deux lentilles. Enfin les réfracteurs du fait de l'absence d'obstruction offrent un meilleur contraste ce qui en planétaire est capital. Malheureusement au-delà de 100 mm, les prix explosent.
Résumons les différentes formules des réfracteurs. L'objectif à lentille unique n'existe plus, n'en parlons plus. L'objectif de base est le doublet achromatique (deux lentilles). C'est un abus de langue : le chromatisme est bien là, il est seulement réduit. Avec des rapports f/D d'environs 20, le chromatisme disparait quasiement mais de tels rapports sont introuvables. En revanche vers 8 - 10 on trouve et un petit filtre additionnel fait l'affaire.
Pour des rapports plus petits il faut des verres spéciaux dits ED. On parle alors d'objectifs semi apo et parfois apo lorsque les résultats sont particulièrement probants. Viennent ensuite les triplets (trois lentilles) : ils offrent un champ plat insipensable en photo avec de grands capteurs comme les APN-C. Pour terminer, le roi des réfracteurs, le peztval fluorite : quatre lentilles en deux groupes dont le premier comporte une lentille dans ce matériaux très particulier. aisément reconnaissable au prix (pensez un nombre, multipliez le par deux et rajoutez un zéro ...). C'est un réfracteur de qualité exceptionnelle avec un rapport f/D d'environs 5 ! quasiment sans chromatisme : l'idéal pour le voyage car très compact et léger. Enfin, si vous ètes adepte de la photo et débutant (ou confirmé et nomade) le réfracteur est idéal : point besoin de gros diamètre intransportable. Pour ma part, j'utilise en voyage une lunette semi apo de 66 mm de diamètre : elle est excellente ! Pour rien au monde je la troquerai pour un plus gros diametre qui m'imposerai une plus grosse monture, plus de kilos, dons finalement intransportable : la majorité des amateurs nomades photo est équipée de ce type de matériel ou pour les plus courageux de 80ED. Voilà pour ce début de rélexion, je vous laisse le soin de compléter ces informations avant de passer aux réflecteurs. clown
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Adam
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Sam 4 Avr 2009 - 8:32

Merci beaucoup pour cette présentation.
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ndesprez
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Dim 5 Avr 2009 - 8:45

Pour continuer sur les réfracteurs, je vous communique un lien vers le coronographe.
http://www.astrosurf.com/rondi/coro/
Le coronographe est une lunette exclusivement dédiée au Soleil. Le principe en est simple (invention de monsieur Bernard Lyot). Au foyer de l'instrument se trouve un disque oculteur qui offre exactement le même diamètre image que le Soleil. Le disque est ainsi caché et seule la lumière issue de la couronne parvient en aval. Un filtre H alpha (bande passante de l'ordre de 1 nm) ne laisse passer que la lumière émise par les protubérances qui se découpent alors sur fond sombre. C'est splendide mais attention :



Pour en terminer avec le Soleil, on peut citer également l'hélioscope qui ne peut se monter QUE sur des réfracteurs. Il offre une qualité telle que les filtres pleine ouverture toutes marques confondues, restent au placard !

clown
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ndesprez
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 6:39

La famille suivante, celle des réflecteurs est plus étoffée. Le plus représentatif est sans doute possible le Newton dont on voit le principe ci-dessous. Le grand miroir, le primaire, est parabolique (sphérique si le f/D> 8 ) et le petit, le secondaire, est plan.



Son avantage premier est le cout de fabrication qui demeure raisonnable jusqu'à 500 mm. Accessoirement il n'est pas entaché du défaut de chromatisme. En revanche, le défaut de coma lui est propre et limite rapidement la qualité de l'image hors axe. En photo, le champ disponible n'est pas parfaitement plat ce qui nécessite un correcteur applanisseur genre Paracorr. Le Newton ne tient pas ses réglages : il faut le collimater fréquemment et plus il est ouvert plus c'est difficile (pour f/D =< 4, c'est vraiment dur).
Le Dobson n'est autre qu'un Newton placé sur une monture ultra-simplifiée, il est parfait en visuel.
Certains Newton peuvent recevoir un autre secondaire ce qui les transforme radicalement tel le Newton Cassegrain.
Enfin certains Newton sont dits catadioptriques : primaire sphérique très ouvert et Barlow à demeure. On les reconnait facilement parce qu'ils sont très courts. Malheureusement la qualité n'est pas au rendez-vous et ils sont généralement incollimatables. C'est typiquement le cas des 115/1000.

clown
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 9:43

Encore une variante de Newton dont le but est de supprimer l'obstruction induite par la présence du secondaire. Si on ne trouve plus de télescope comme le Léviatan (un Newton au primaire incliné afin d'obtenir un faisceau primaire vers secondaire en périphérie du tube), il reste encore quelques rares fabricants à proposer un primaire taillé dans un primaire beaucoup plus gros (le premier étant alors une fraction excentrée du second). La performance est au rendez-vous mais le diamêtre est très vite limité. Cet instrument est commercialisé aujourd'hui à Genève mais ne remporte pas le succès excompté. Il fit toutefois récemment, l'objet d'un article dans C&E ou Astromagazine. Bon, ça existe mais pas de quoi en faire un fromage (même suisse Cool )
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 10:15

L'autre grand réfracteur, cité dans l'ordre chronologique, serait le Grégory : primaire concave parabolique et secondaire concave également mais elliptique. En fait, cette formule fut très rapidement dépassée par le Cassegrain du nom de son inventeur qui s'inspira du Grégory. Aujourd'hui, seuls quelques amateurs fabriquent encore un Grégory alors que le Cassegrain est une formule largement commercialisée. Il s'agit d'un primaire concave parabolique et d'un secondaire convexe hyperbolique.



Cela permet pour de longues focales d'obtenir un tube exceptionnellement court donc transportable. Le primaire, comme pour un Newton, induit un défaut de coma mais la destination de cet instrument, le planétaire, tempère ce défaut puisque la vision se fait tout naturellement dans l'axe. Le f/d tourne autour de 10, 12. Pour un diamètre conséquent, disons 200 et plus, c'est la meilleure formule en planétaire encore aujourd'hui (de mon point de vue, bien sûr).
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 10:47

pour ce qui concerne la lame correctrice qu'on trouve dans les Shmid-Cassegrain, elle corrige quoi exactement?!! et a elle d'autre rôle? scratch

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Adam
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 10:52

nanou a écrit:
pour ce qui concerne la lame correctrice qu'on trouve dans les Shmid-Cassegrain, elle corrige quoi exactement?!! et a elle d'autre rôle? scratch

Cette lame sert à corriger l'aberration géométrique dans les télescopes Schmidt-Cassegrain parce qu'ils utilisent un miroir primaire sphérique.
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 11:24

Enfin, le sujet intéresse ! Ah, c'est de l'humour Very Happy ... Avant d'aborder cette formule je préfère si vous n'y voyez pas d'inconvénient, épuiser les formules dérivées du Cassegrain.
Je précise que j'apprécie énormément la rédaction de ce rappel : c'est pour moi une excellente révision study (et le livre ne suffit pas, le vécu importe énormement) quand ce n'est pas une découverte bounce (en fait je ne connaissais pas le Grégory, maintenant, je connais une personne qui en a fabriqué un, je devrai la rencontrer bientot).
J'en profite pour émettre cette remarque : personne n'est intéressé par la construction d'un coronographe ? Quand on dispose de la lunette, c'est pourtant moins onéreux et beaucoup plus rare qu'un Newton (et la SAT serait jalouse avec son PST Razz ).
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Adam
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 11:37

Ah ! bounce un coronographe ... ça c'est intéressant.
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 16:42

L'évolution qui suivit fut le Ritchey Chrétien : primaire concave hyperbolique et secondaire convexe hyperbolique également.



C'est une formule très délicate à réaliser : ses résultats sont sptupéfients. Le 5m du mont Palomar fut le dernier qui ne soit pas de cette formule. Tous les autres le sont. Un vrai RC est fabriqué en Autriche mais nous allons éviter de parler budget, disons simplement qu'un 200 mm et une bonne caméra style ST11000 coûtent le prix d'une maison.

Dans un régistre plus modeste, il existe une formule assez originale : le Dall Kirkham : primaire concave parabolique (comme le Cassegrain) mais secondaire sphérique beaucoup plus facile à fabriquer. Cette formule ne convient vraiment qu'en planétaire. Elle est fabriquée par Takahashi sous l'appelation Mewlon.
Voilà, sauf oubli de ma part, nous avons fait le tour des formules simples, il reste à aborder les télescopes catadioptriques c'est à dire comportant un élément réfracteur. Mais d'abord ... Une pose, je vous laisse compléter mon propos. Sleep Sleep

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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 17:56

Quoi qu'en dise certains, il est assez complexe de réaliser sois-même un coronographe si l'on n'est pas très bien outillé pour travailler le métal. Les disques occulteurs sont en effet bien spécifiques et nécessitent un tour pour les fabriquer. Ce type d'instrument a perdu beaucoup d'intérêt depuis l'apparition des filtres à bandes étroites qui permettent, en plus, l'observation de la chromosphère. Je m'étais lancé dans la fabrication d'un spectrohéliographe lorsque j'étais jeune mais je m'étais arrêté finalement car les images données étaient assez quelconques... même si presque magiques! Par contre j'avais eu beaucoup de plaisir à réaliser pour ce faire, un fort bon spectrographe à fente, équipé d'un réseau holographique à 2000 traits au mm (je travaillais à l'époque en Suisse ou je disposais d'un des labos d'optique de ma boîte à mes heures perdues). J'avais d'ailleurs réalisé un film vidéo de ce montage et du spectre de second ordre utilisé. Malheureusement, tout cela est bien ancien maintenant et je n'ai plus ces documents (cause...nombreux déménagements!).
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 18:45

Comme le dit bien Philippe, c'est aussi de la mécanique. Perso, je dispose d'un tour, d'une fraiseuse et de quelques outils comme le TIG ... Bref l'astro est un tout. Alors Messieurs les scientifiques, n'oubliez pas les humbles petites mains qui transforment vos rèves les plus fous en réalités tangibles. C'est là le monde de l'ingénieur mais aussi de l'ingénieux, de l'artiste comme de l'artisant. On peut se demander où se situait monsieur Bernhard Schmidt : ingénieur, non, ingénieux surement, artisant oui puisqu'il en vivait, artiste certainement. Alors construisons ! (bon, on réfléchit d'abord, n'est ce pas).
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Lun 6 Avr 2009 - 21:07

Excellentes remarques Norma! Dis voir, tu as l'air bien outillé; à quand la réalisation d'un coronographe alors? Si tu te lances, je suivrais le feuilleton avec grand intérêt! flower
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Mar 7 Avr 2009 - 12:02

Moi aussi
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Mer 8 Avr 2009 - 8:08

nanou a écrit:
pour ce qui concerne la lame correctrice qu'on trouve dans les Shmid-Cassegrain, elle corrige quoi exactement?!! et a elle d'autre rôle? scratch

Tu peux aussi aller voir ici : http://www.astrotunisie.com/yaka-f13/la-collimation-d-un-schmidt-cassegrain-t454.htm
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Jeu 9 Avr 2009 - 11:56

Bonjour à tous, me voilà de retour. Vou ètes donc au moins deux à vous interresser à la réalisation d'un coronographe ! Si l'on ajoute ceux qui voudraient (mais qui ne le savent pas encore Cool ) ... Personnellement, je serai attiré par une autre réalisation mais notre ami Philippe ne lit pas (pour l'instant Sleep ) sa boite de msg : Philippe, je suis très intéressé par les miroirs liquides ...
Proposition : bounce bounce
- nous créons dans Yaka un sujet spécifique pour la réalisation d'un coro.
- nous déclarons chacun de notre coté, les bases de chaque réalisation notament les caractéristiques de la lunette d'acceuil.
- nous discutons des données techniques pour chaque projet.
- enfin nous passons à la réalisation : c'est l'occasion pour la communauté d'apporter sa pierre à chaque projet.

Cela revient à mener de concert trois projets (minimum), dans trois pays différents (apparemment) : oui, ça, j'aime beaucoup ! Very Happy

Et pour cela, il faut un pilote ! Comme nous sommes sur Astrotunisie, je propose Adam. Qu'en penses-tu Adam ? hii
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Jeu 9 Avr 2009 - 12:07

En effet, si l'on ne me signale pas que j'ai reçu un message dans ma boîte...je ne vais pas voir! Si tu veux que je lise mes messages rapidement, utilise alors cette adresse DIRECTEMENT svp:

ph.dinant@yahoo.ca

Merci!

Sinon, oui, ce dossier m'intéresse beaucoup! Mais cela ne veut pas dire que je réaliserai moi-même un coronographe...Je souhaite juste suivre le projet, le voir évoluer en comprenant chaque étape de sa réalisation. Et, bien entendu, voir ensuite les résultats sous forme de belles protubérances!!! Il est évident que je poserai aussi des questions et donnerai mon idée sur différentes choses. Mais je crois qu'avec Adam au calcul et toi à l'ingéniosité (je ne veux pas dire que tu ne sais pas calculer!) ce sera superbe comme projet!
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Jeu 9 Avr 2009 - 18:29

Je continue mon propos initial. Avant de passer aux catadioptriques, je précise qu'un même télescope peut avoir plusieurs foyers : un primaire parabolique peut revoir un "foyer Newton" si le secondaire plan renvoi sur le coté l'image avec une faible obstruction ; un foyer Cassegrain si le secondaire plan est remplacé par un miroir convexe ; un foyer Nashmyt, il ressemble au foyer Newton mais il est placé dans l'axe de déclinaison de la monture (c'est l'endroit idoine pour placer des récepteurs très volumineux ou lourds comme un spectrographe, sur un instrument, il y en a deux) au prix d'une obstruction plus importante. Pour le monde amateur les foyers Newton et Cassegrain sont courrants. Voilà, à tout de suite pour le premier des catadioptriques.
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Jeu 9 Avr 2009 - 18:59

Le télescope de Schmidt (ou chambre de Schmidt), très ouvert, est conçu pour offir un grand champ. Le primaire est sphérique donc facile à fabriquer. L'aberation de sphéricité est corrigée par une "lame de Schmidt" placée en amont au centre de courbure du primaire (soit 2f). C'est l'élément réfracteur qui classe cette formule parmi les catadioptriques.



Réservé à l'astrophoto, cet instrument n'a pas de secondaire mais directement le capteur photo. Celui ci n'est pas plan mais convexe. Il existait également une formule dérivée avec un secondaire plan à 45° : il s'agit alors d'un Schmidt-Newton.
Le Schmidt est encore commercialisé, j'ai cependant vu deux réalisations d'amateur : un 300 et un 650 mm. Le tube est très encombrant (le 650 avec sa monture affiche quatre tonnes). Pour un astrophotographe c'est génial. Remarquons que les caractéristiques de cet instrument sont : le diametre de la lame, celui du primaire et enfin la focale (soit trois nombres alors que nous sommes habitués à deux).
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Jeu 9 Avr 2009 - 19:50

Félicitations aux quelques rares amateurs capables de se tailler une lame de Schmidt... C'est du travail! Lorsque j'avais dans les 20 ans, il n'y avait en France que R. Lartigeau pour avoir réussi une telle opération! Le temps passant, quelques autres personnes semblent avoir pris le relais...
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Jeu 9 Avr 2009 - 19:55

Une petite recherche sur astrosurf par nom : constructor. Je l'ai visité, c'est impressionnant !
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Jeu 9 Avr 2009 - 23:25

ndesprez a écrit:
Une petite recherche sur astrosurf par nom : constructor. Je l'ai visité, c'est impressionnant !

As-tu un lien menant à sa page web astro?
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Ven 10 Avr 2009 - 6:47

Non, malheureusement et pourtant il en a une.
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MessageSujet: Re: Formules optiques des instruments   Ven 10 Avr 2009 - 7:06

La formule Schmidt Cassegrain vous est bien connue : c'est entre autres, celle du C8. Il s'agit d'un primaire sphérique donc facile à fabriquer et d'un secondaire de même (là, j'ai un petit doute, il faudrait confirmer). Comme sur un Schmidt, cette formule reçoit une lame de correction asphérique.



Elle est placée juste en amont du secondaire. Les images sont globalement correctes mais à ce prix il ne faut pas s'attendre à un instrument extraordinaire surtout qu'il est compact et très polyvalent. Attention, la lame doit prendre une position bien déterminée par rapport au primaire ! Avant d'observer, il faut que l'instrument soit en équilibre thermique, c'est impératif (et parfaitement collimaté) : comptez 1H30 pour un C8 et 3H pour un C11. Cette formule est très variée vis à vis de la tenue de la collimation : certains instruments la tiennent bien, d'autres en revanche se dérèglent tout le temps.
clown
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