Performance achro vs Newton

[LeDob300du83]

Bonjour 

 

récemment, il y a eu une discussion intéressante au sujet d’un choix de télescope avec petit budget pour un débutant.

Nombreux l’ont orienté vers un 114/900 

quand certains ont préféré une lulu de 90 qui correspondrait (environ)à un Newton 120.

cependant, il n’y a pas eu de débats sur cette correspondance 

J’imagine que c’est par rapport à l’obstruction du secondaire mais pourtant dans la description d’une 90/900 achro 

la magnitude limite est de 11,6 

or, une 114/900 c’est 12,1 

 

Donc je ne comprends pas cette comparaison

si une achro 90 correspondrait à un Newton de 120mm, sa magnitude limite serait  au dessus de 12,1 

or ce n’est pas le cas. 
 

une 120/600 achro  correspondrait à un 150/750 Newton ?

 

une 150/750 achro correspondrait à quoi ? 
(180 Newton ??)

 

Merci pour votre participation 

👍

[Skywatcher707]

Salut,

 

La plupart des lunettes actuelles fabrication Chine et série initiation sont de bonne qualité optique et mécanique (voire très bonne par exemple pour le modèle 90mm SW). Les périphériques (chercheur, oculaires, RC) peuvent être moins bons, mais ils se changent facilement. Les 115/900 comme bcp d'entre nous ont eu pour commencer étaient fabriqués au Japon et pour certains très corrects au niveau optique (et même excellents pour certains, JPM et autres Ganymède). Maintenant, ceux qu'on trouve soit chez SW ou d'autres marques sont de qualité plutôt "standard" et bénéficient d'un miroir sphérique (c'est le cas sur le 114/910 et le 130/900 SW qui sont déjà dans les "meilleurs" de ceux qu'on peut trouver). Sur les budgets de ce type, la lunette 90mm est devant niveau optique, que ce soit en observation lunaire ou planétaire (on a 900mm de focale).

 

Bon ciel.

 

['Bruno]

En fait les choses sont un peu plus compliquées que juste dire : tel diamètre de télescope est équivalent à tel diamètre de lunette. (Mais ce que tu as lu est essentiellement juste.)

 

La magnitude limite indiquée sur les sites marchands n'a aucun intérêt : elle est calculée à partir du diamètre à l'aide d'une formule naïve qui donne des résultats simplistes et trompeurs. C'est une information redondante (le diamètre suffit), donc inutile. Certains sites donnent aussi la clarté, c'est pareil. Rien à voir avec les indications de cylindrée ou de chevaux pour les voitures, par exemple.

 

Un télescope (au sens large) a trois caractéristiques :

1. sa capacité à amplifier la lumière (c'est un entonnoir à photons) ;
2. son pouvoir résolution ;
3. son amplification des contrastes.

Ces trois caractéristiques dépendent du diamètre et de la qualité optique. Pour certains types d'instruments, d'autres critères peuvent intervenir. Par exemple les lunettes achromatiques de court F/D² ont plus de chromatisme, ce qui diminue la résolution et détruit le contraste (le chromatisme étant un défaut optique, là encore c'est un problème de qualité optique).

 

Précision : dans ce texte, je parle de télescopes et de lunettes d'entrée de gamme. En particulier les lunettes sont supposées achromatiques.

 

1. Amplification de la lumière

 

L'obstruction centrale est négligeable. Si les lunettes sont équivalentes aux télescopes lorsqu'elles sont un diamètre un peu plus petit, c'est à cause du meilleur taux de transmission des lentilles comparées aux miroirs. Il ne faut pas oublier que le comportement normal du verre, c'est d'être transparent. Pour être réfléchissant, le verre subit un traitement particulier, mais il est difficile de lui faire réfléchir presque toute la lumière.

 

Les télescopes de Newton ont couramment une obstruction d'environ 1/4 (pour les catadioptriques, c'est plutôt 1/3). Une obstruction de 1/4 en diamètre correspond à 1/16 en surface. On récupère donc « seulement » 15/16 de la lumière qui est entrée. Exprimé en pourcentage, ça fait 93,75 %.

 

Les miroirs courants transmettent environ 85 % de la lumière (avec une aluminure améliorée ça monte à 95 %, mais là je parle des télescopes d'entrée de gamme). Avec deux miroirs : 0,85 × 0,85 = 72 %. Comme on le voit, ce n'est pas l'obstruction centrale qui fait perdre beaucoup de lumière, c'est l'utilisation de miroirs.

 

Les lunettes transmettent nettement plus, même en comptant le renvoi coudé, car il s'agit de réfraction. En gros on perd 1 % par surface. 2 lentilles, ça fait 4 surfaces, ajoutons-y le renvoi coudé peut-être bas de gamme, on reste quand même au-dessus des 90 %.

 

De plus ces valeurs sont les maxima des taux de transmission : un miroir transmet 85 % au milieu du spectre, mais la valeur diminue sur les côtés : vers le bleu et vers le rouge. Il me semble que si on regarde les taux de transmission moyens, l'écart est encore plus grand.

 

On le constate en pratique : les lunettes « battent » les télescopes de même diamètre. Je l'avais constaté il y a déjà longtemps lors d'une soirée club : mon Dobson 200/1200 montrait moins d'étoiles (je parle de magnitude limite) qu'une lunette 178 ED (après, c'était une lunette haut de gamme, hein). J'avais ensuite fait des tests de magnitude limite avec le Newton 250 mm d'un autre membre : : il « battait » mon télescope, mais pas aussi largement.

 

2. Résolution

 

Le pouvoir de résolution dépend, comme les autres, du diamètre et de la qualité optique. Du coup, parlons maintenant de qualité optique.

 

Les Newton d'entrée de gamme ne sont pas très bons. Ils sont corrects pour leur prix. Le critère de Rayleigh dit que la précision de l'optique doit être de λ/4 sur l'onde (voir par exemple http://airylab.fr/critere-de-rayleigh/ ) pour que l'instrument soit limité par la diffraction, donc ait une optique à la hauteur de son diamètre (en gros). Il y a une douzaine d'années, le fondateur d'Airylab (voir lien ci-dessus) avait posté ici même quelques tests de télescopes du commerce. (Il avait fait ça juste avant de lancer son activité à partir de télescopes de webastrams, je crois). Je me souviens d'un 150/750 mauvais, qui était à λ/0,5, et d'un autre jugé correct, qui était à λ/2. Dans les tests de Ciel et Espace, pas mal d'instruments sont à λ/2 ou λ/3 et l'auteur rappelle que c'est déjà pas mal (pour le prix).

 

Il faut savoir que tailler un miroir parabolique est difficile. Si le F/D² est suffisamment petit, un miroir sphérique est suffisamment proche du critère de Rayleigh (je crois qu'un miroir sphérique de 115/900 est parabolique à λ/3 ou quelque chose comme ça). Remarque : oui, j'ai bien écrit F/D² : à F/D fixe, la tolérance dépend du diamètre, donc elle varie selon le F/D². On retrouvera la même propriété pour le chromatisme. Je reviens au sujet : un miroir sphérique est facile à tailler car, lorsqu'on frotte un machin convexe et un machin concave l'un contre l'autre, ils finissent naturellement par prendre une forme sphérique (ça vient d'un théorème mathématique qui sert aussi dans la théorie de la tectonique des plaques). C'est donc moins cher à produire.

 

Mais si le F/D est relativement court et le diamètre est relativement grand (donc le F/D² est petit), il faut absolument paraboliser, et ça coûte cher. De plus, pour obtenir une précision de x sur l'onde, il faut une précision de x/2 sur la surface. Pour qu'un miroir de télescope soit à λ/4 sur l'onde, il doit être à  λ/8 sur le surface.

 

Eh bien pour les lunettes c'est beaucoup plus simple. Déjà, c'est de la réfraction et non de la réflexion, de sorte que pour avoir une onde de x, il faut une surface de x. De plus, il y a quatre surfaces (sur les deux lentilles). Du coup, si chaque lentille est taillée à λ, on aura λ/4 sur l'onde. En pratique, les lentilles des lunettes sont presque toujours sphériques (toujours si le F/D est assez long). Tailler une lentille sphérique est facile, pas cher, et ce sont d'excellentes sphères (toujours à cause du théorème mathématique).

 

Un télescope de 150/750 à bon marché risque d'avoir une optique « limite » parce qu'il doit être parabolique, et la parabole est éloignée de la sphère vu son faible F/D (d'ailleurs pour un 150/1200, on se contente d'une sphère ; c'est moins bon que pour le 115/900, mais probablement pas plus mauvais que le 150/750 parabolique). Je pense que ça explique les tests cités plus haut, mais aussi les nombreux messages de débutants qui, avec leurs 150/750, ont toujours du mal à voir des détails sur les planètes (ça m'avait frappé quand je suis arrivé sur Webastro).

 

Pour toutes ces raisons, je ne serais pas étonné qu'en qualité optique pure, une lunette 90/900 fasse mieux qu'un Newton 150/750 (mais pas tous, disons certains). Ceux qui n'arrivent pas à voir de détails sur Jupiter auraient peut-être vus plus de choses avec une lunette 90/900 ? Mais c'est en fait un problème de contraste plus que de résolution.

 

Pour ce qui concerne le pouvoir de résolution, le diamètre fixe la finesse théorique des étoiles et les défauts optiques détériorent cette finesse. Ainsi, les étoiles sont piquées à travers une bonne optique, et empâtées en cas de défauts. En particulier elles sont plus grosses, ce qui empêche de résoudre les étoiles doubles serrées.

 

(Attention : le diamètre intervient aussi. Je me souviens d'observations d'étoiles doubles au 300 mm, comparées à une lunette 100 ED d'un membre du club. Au 300 mm, à cause de la turbulence mes étoiles étaient moches, c'était des patatoïdes. Mais en taille angulaire sur le ciel, mes patatoïdes étaient nettement plus petits que les disque d'Airy parfaits montrés par la lunette, ce qui me permettait de résoudre plus facilement certains couples serrés. Comme je grossissais un peu plus, on ne s'en rendait pas forcément compte.)

 

3. Constraste

 

Les défauts optiques dégradent le contraste (et pas qu'un peu).

 

Le chromatisme le dégrade, voilà pourquoi je ne parle que de lunettes à long F/D. (Lui aussi dépend en fait du F/D² et non du F/D. Ainsi, pour avoir un chromatisme aussi négligeable qu'une lunette de 100/1000, une lunette de 200 doit être à F/20). Si le F/D est long, le chromatisme est négligeable et il n'y a pas d'autres défauts.

 

Un télescope à miroir parabolique, si la parabole n'est pas parfaite, focalise mal les images (aberration de sphéricité), c'est  en fait un défaut similaire au chromatisme. Donc là encore, ça détériore le contraste.

 

Et ici l'obstruction centrale joue. Une règle empirique dit qu'un télescope de diamètre D avec une obstruction de d (diamètre du miroir secondaire) est équivalent, en contraste, à un instrument non obstrué de D-d. Exemple : un télescope de 120 mm obstrué à 25 % (secondaire de 30 mm) est équivalent à une lunette de 120 - 30 = 90 mm.

 

Conclusion :

 

On peut dire, en gros, qu'une lunette 90/900 est meilleure qu'un Newton de 90 mm. Mais dans l'entée de gamme, je crois qu'elle est meilleure plus pour le contraste que pour la capacité à amplifier la lumière. Il n'empêche que c'est une approximation acceptable, je trouve, de dire qu'elle est équivalente à un Newton de 120 mm.

 

(Je m'attends à ce qu'une lunette 90/900 ne soit pas franchement plus « lumineuse » qu'un 115/900, tout en espérant qu'elle montre au aussi bien les planètes qu'un 150/750. Pour un débutant qui ne maîtrise pas la collimation, la lunette peut même faire mieux que le 150 mm.)

[Guilaume]

Bonjour,

Gontran avait élaboré un tableau assez interessant sur la comparaison entre les différents instruments du commerce ici: