Champ et focal comment ça marche ?

[Astrowl]

J'ai compris (sauf erreur de ma part) qu'un instrument à courte focale offrait un champ visuel plus important.

 

Mais je n'arrive pas à m'expliquer ce phénomène optique, surtout sur un instrument type SCT dont la focale est longue et auquel on adjoint un réducteur, qui a pour effet d'augmenter le champ visuel.

 

Mes notions optique sont limitées, mais j'avais compris que l'image était concentrées en un point et englobait l'ensemble du champ que l'instrument offrait. Comment se fait il qu'en ajoutant une simple lentille on arrive à accroître ce champ, comme si on changeait le contenu de l'image focalisée.

 

Je ne sais pas si je suis clair... Mais j'aimerais vraiment comprendre ce phénomène.

 

Merci pour vos explications éclairées.

[Toutiet]

C'est simple :

l'image donnée par un objectif se situe dans son plan focal et celle d'un objet donné est d'autant plus grosse que la distance focale de l'objectif est grande. Cette image est observée au moyen d'un oculaire (une loupe) sous un grossissement qui dépend de la focale de l'oculaire et de celle de l'objectif (G= F/f). Au champ apparent de l'oculaire (par exemple 50°) correspond un champ sur le ciel G fois plus petit (50°/G). Pour augmenter le champ sur le ciel, il faut donc diminuer G, c'est à dire finalement diminuer F puisque G = F/f

 

C'est le rôle du réducteur (lentille additionnelle derrière l'objectif) qui "réduit", diminue, la distance focale F.

CQFD

[sixela]

Le problème est que pratiquement, on est limité a des oculaires en format 2", et donc on ne peut pas utiliser plus qu'environ un cercle avec un diamètre de 40-46mm sur le plan focal comme champ.

 

Donc si l'échelle d'image est trop grande, on ne peut plus voir de très gros objets, même pas avec un oculaire 25mm 100° (ou un 40mm 68°).

 

Etn plus, les télescopes sont souvent dessinés en conséquence (sur un SCT on peut rajouter un réducteur mais alors le bord de l'image des plus longs oculaires 2" sera vignetté par la baffle dans le télescope qui sert à éviter de la lumière parasite qui arriverait au plan focal). Les SCTs ont souvent un champ non-vignetté qui (en angle réel) est d'environ 1,1°, alors que mon 130/650 avec un 30mm 82° montre 3,8° de ciel (donc 12 fois plus de ciel!).

Modifié 14 décembre 2016 par sixela

[Fred_76]

Ouhlaaa avec les maths et chiffres donnés par Toutiet et Sixela, Gagarine va se crasher

[La Boetie]

Ouhlaaa avec les maths et chiffres donnés par Toutiet et Sixela, Gagarine va se crasher

+1

Littéraire dans l'âme, quand le prof commençait par "C'est simple", c'était l'annonce que j'allais ne plus rien comprendre à ce qui allait suivre ! Souvenirs, souvenirs...

[Astrowl]

C'est simple :

l'image donnée par un objectif se situe dans son plan focal et celle d'un objet donné est d'autant plus grosse que la distance focale de l'objectif est grande.

 

Ok ok, donc l'image converge vers un point, mais avec l'oculaire on zoome avant la convergence de ce point sur le plan focal et plus exactement sur une fraction du plan focal. Je ne sais pas si j'ai bon jusque là !

Par exemple, avec un Newton F/D 5 le plan focal qu'on obtient au niveau de l'oculaire aurait un diamètre de (je dis n'importe quoi) 1cm alors que sur un SCT de F/D 10 ce plan focal au niveau de l'oculaire ferait 2cm ?

 

 

Oh p... luxation du cerveau et en plus je pressens que ce n'est pas du tout ça...

[Toutiet]

En gros..., comment dire..,. tu as bon... tu approches de la bonne réponse

 

Une image n'est pas un point dans le plan focal, sauf si l'objet observé est une étoile. Pour un objet "étendu" (Jupiter par exemple), l'objet est restitué, dans le plan focal, sous forme d'une vraie image dont la taille (ici le diamètre de Jupiter) est d'autant plus grande que la focale de l'objectif est grande. Vue avec un oculaire (une loupe) identique, cette image occupera plus ou moins le champ de l'oculaire, d'autant moins que la focale de l'objectif sera faible, ce qui agrandira visuellement le champ observé.

CQFD

 

Z'avez vu... pas un poil de maths !

[Astrowl]

En gros..., comment dire..,. tu as bon... tu approches de la bonne réponse

 

Une image n'est pas un point dans le plan focal, sauf si l'objet observé est une étoile. Pour un objet "étendu" (Jupiter par exemple), l'objet est restitué, dans le plan focal, sous forme d'une vraie image dont la taille (ici le diamètre de Jupiter) est d'autant plus grande que la focale de l'objectif est grande. Vue avec un oculaire (une loupe) identique, cette image occupera plus ou moins le champ de l'oculaire, d'autant moins que la focale de l'objectif sera faible, ce qui agrandira visuellement le champ observé.

CQFD

 

Z'avez vu... pas un poil de maths !

 

Bon sang, mais c'est bien sur ! Il me manquait aussi cet aspect des choses tout à fait logique, un objet étendu ne devient évidemment pas un point, il reste un plan.

 

Mais tu me confirmes que le plan focal d'un objet (Jupiter par exemple) au niveau de l'oculaire est plus large dans un instrument de F/D 10 que dans un instrument de F/D 5 ?

 

Sinon autre question sous-jacente, comment se fait il qu'en réduisant la focale, on réduise aussi le temps d'exposition pour les photos ? J'ai bien une petite intuition, mais c'est ténu !!

[Toutiet]

As-tu déjà projeté, avec une loupe, l'image de ce que tu vois par ta fenêtre sur un écran blanc...? Tu verras que l'image d'un paysage est... un paysage... !

 

Tout ça pour dire qu'un plan focal s'étend (en théorie tout du moins) à l'infini tout autour du foyer, centre du plan focal (situé sur l'axe de l'objectif).

Ce n'est donc pas le rapport de luminosité F/D d'un objectif qui fait la taille de son plan focal.

 

Avec la loupe ci-dessus, l'image de ton paysage sera d'autant plus grosse que la distance focale de la loupe sera grande mais, en y regardant bien, cette image n'aura pas de limites latérales (en théorie).

 

Quant à la dernière question, à diamètre D constant, si tu réduis F, l'objectif devient "plus lumineux" (caractéristique déterminée par le rapport F/D : si F diminue, F/D diminue aussi)). Un objectif "ouvert" à 6,3 est moins lumineux qu'un objectif "ouvert" à 2, tous les photographes le savent bien.

 

Pourquoi ça ?

Tout simplement parce qu'à F constant, tu captes plus de lumière avec un objectif de grand diamètre qu'avec un objectif de diamètre plus petit. L'objectif se comporte un peu comme un "entonnoir à photons". Et donc, dans le plan focal, l'image d'un objet sera d'autant plus lumineuse que l'objectif aura un plus grand diamètre. Corrélativement, cela permet de diminuer le temps d'exposition photographique.

 

Cette caractéristique de luminosité F/D permet de comparer, entre eux, des objectifs dont on ne connaît rien de leur distance focale ni de leur diamètre. C'est très pratique.

Modifié 14 décembre 2016 par Toutiet

[Astrowl]

As-tu déjà projeté, avec une loupe, l'image de ce que tu vois par ta fenêtre sur un écran blanc...? Tu verras que l'image d'un paysage est... un paysage... !

 

Tout ça pour dire qu'un plan focal s'étend (en théorie tout du moins) à l'infini tout autour du foyer, centre du plan focal (situé sur l'axe de l'objectif).

Ce n'est donc pas le rapport de luminosité F/D d'un objectif qui fait la taille de son plan focal.

 

Avec la loupe ci-dessus, l'image de ton paysage sera d'autant plus grosse que la distance focale de la loupe sera grande mais, en y regardant bien, cette image n'aura pas de limites latérales (en théorie).

 

Quant à la dernière question, à diamètre D constant, si tu réduis F, l'objectif devient "plus lumineux" (caractéristique déterminée par le rapport F/D : si F diminue, F/D diminue aussi)). Un objectif "ouvert" à 6,3 est moins lumineux qu'un objectif "ouvert" à 2, tous les photographes le savent bien.

 

Pourquoi ça ?

Tout simplement parce qu'à F constant, tu captes plus de lumière avec un objectif de grand diamètre qu'avec un objectif de diamètre plus petit. L'objectif se comporte un peu comme un "entonnoir à photons". Et donc, dans le plan focal, l'image d'un objet sera d'autant plus lumineuse que l'objectif aura un plus grand diamètre. Corrélativement, cela permet de diminuer le temps d'exposition photographique.

 

Cette caractéristique de luminosité F/D permet de comparer, entre eux, des objectifs dont on ne connaît rien de leur distance focale ni de leur diamètre. C'est très pratique.

 

L'exemple de la loupe me parle, c'est très clair. Merci beaucoup

[sixela]

tu me confirmes que le plan focal d'un objet (Jupiter par exemple) au niveau de l'oculaire est plus large dans un instrument de F/D 10 que dans un instrument de F/D 5 ?

 

 

Non, ça ne dépend que de F.

 

Pour des petits angles, si tu as un angle X exprimé en radians entre deux objets à l'infini, il sera transformé en une distance sur le plan focal de X*F.

 

À l'inverse, Nmm sur le plan focal correspond à un angle N/F sur le ciel.

 

1 radian est (plus ou moins) 57,3°, si on veut parler en degrés.

 

Exemples avec F=750mm:

 

-un objet à 1° de l'axe sera imagé sur sur le plan focal à 1/57,3*750mm du centre = 13mm du centre.

-une image à 4mm du centre sur le plan focal correspond à un point sur le ciel qui est à 4/750*57,3° ou 0,3° de l'axe.

 

Sinon autre question sous-jacente, comment se fait il qu'en réduisant la focale, on réduise aussi le temps d'exposition pour les photos ?

Comme déjà indiqué il faut réduire le rapport f/D.

 

Donc en effet, si on garde le même diamètre D et qu'on réduit juste la focale, comme on va collecter autant de lumière mais "serrer" plus les angles sur le plan focal, on va plus concentrer la lumière.

 

Mais si on reduit f _et_ D en même temps (en gardant le f/D constant), la luminosité surfacique collectionnée au plan focal restera la même.

Modifié 14 décembre 2016 par sixela

[Toutiet]

Alors là, comme l'a dit Fred_76, il va être complètement perdu...

 

Je préfère, de loin, mon explication à F constante, mais avec des entonnoirs plus ou moins larges (diamètreD) qui collectent d'autant plus de lumière qu'ils sont grands, un peu comme une bassine qui récolte d'autant plus de pluie qu'elle est grande. Là, ça parle...!

Modifié 14 décembre 2016 par Toutiet

[Astrowl]

Alors là, comme l'a dit Fred_76, il va être complètement perdu...

 

Je préfère, de loin, mon explication à F constante, mais avec des entonnoirs plus ou moins larges (diamètreD) qui collectent d'autant plus de lumière qu'ils sont grands, un peu comme une bassine qui récolte d'autant plus de pluie qu'elle est grande. Là, ça parle...!

 

Pas complètement, je prends plus de temps à lire