règle optique pour la lentille de Barlow

[Visual77]

bonjour

+j'essaye de comprendre les règles théoriques d'optique qui gèrent les instruments d'astronomie

si je comprends bien le principe de lunette afocale dont le grossissement est obtenu via la focale de l'objectif et la focale de l'oculaire.

je ne comprends pas comment une lentille de Barlow permet par un grossissement x2 lors de la réalisation d'une photo au foyer.

En effet pour moi la lentille multiplie par 2 la focale de l'objectif et donc il faut avoir aussi un oculaire . pour appliquer  le rapport de focales

Pourriez vous m'expliquer comment théoriquement on obtient se doublement sans oculaire ?

Par avance merci

 

 

[sixela]

La barlow diverge les rayons et fait un nouveau foyer plus loin de l'objetcif, et sur ce foyer là l'échelle d'image est différente (ce qui veut donc dire que la longueur focal effective est rallongée).



Non, il n'y a pas de "grossissement" quand on fait de la photo sur foyer. Ce qui change dans ce cas la, c'est l'échelle d'image, qui dépend de la longueur focale effective de l'ensemble, qui se trouve en effet multiplié par le facteur de la barlow (qui dépend de l'emplacement de la barlow).

Modifié 4 octobre 2021 par sixela

[popov]

Salut ! 

 

Evidemment +1 avec Sixela. Je vais quand même m'y essayer avec mes mots

 

Il y a 4 heures, Visual77 a dit :

En effet pour moi la lentille multiplie par 2 la focale de l'objectif et donc il faut avoir aussi un oculaire

Qu'est ce que tu appelles objectif ? (on a parfois des ptits nouveaux qui appellent à tord "objectif" ce qui est l' "oculaire"). L'objectif c'est l'instrument, telescope ou lunette. Il a un diametre et une focale qui dépend de l'angle du faisceau de lumière à l'arrivée au foyer. Si tu changes l'angle du faisceau de lumière (ce que fait la barlow), tu auras toujours le même diamètre mais tu auras modifié la focale (x2, x3 ou x autre chose suivant la barlow utilisée) puisque tu as modifiés l'angle du faisceau de lumière. Après quoi tu fais ce que tu veux de ton instrument, du visuel avec un oculaire, de la photo avec un oculaire (mais c'est devenu très rare) ou de la photo au foyer. Ce sont les mêmes règles qui s'appliquent toujours mais tu auras juste une nouvelle valeur de focale et de rapport f/d si la barlow est montée. En gros faut considérer que la barlow "appartient" d'avantage au "bloc" de l'instrument (car elle en change l'une des caractéristiques) qu'à l'oculaire ou au capteur photo. Je sais pas si ça répond à ta question.

 

 

[sixela]

Si on a un oculaire on peut faire ce qu'on veut pour modéliser le système avec la barlow: la coller à l'oculaire pour faire de la barlow+oculaire un oculaire "plus court" sur un télescope non modifié ou le coller à l'objectif pour en faire un système catadioptrique avec une longueur focale plus longue avec un oculaire non modifié.

 

Souvent on prend la premiere option parce qu'un Newton f/4 plus une barlow a encore toujours les aberrations d'un Newton f/4, pas celles d'un Newton f/8. 

Modifié 4 octobre 2021 par sixela

[lyl]

Il y a 7 heures, Visual77 a dit :

lunette afocale dont le grossissement est obtenu via la focale de l'objectif et la focale de l'oculaire.

Tout d'abord : on décrit un système optique de gauche vers la droite pour le sens de propagation de la lumière (convention)

Grandissement et Grossissement

 

Tu as deux notions de vocabulaire dans l'optique. (source wikipedia)

Le grandissement : voici deux possibilités de le définir. (il y en a plus)

 

Le grossissement optique est une grandeur sans dimension définie comme le rapport entre l’angle sous lequel est vue l’image formée par le système optique et l’angle sous lequel est vu l’objet à l'œil nu :

    où et sont des angles orientés. Si l'image est inversée, le grossissement est négatif.

 

Le grossissement optique est, avant tout, une perception des ratios des angles pour l'être humain.

 

Application/Explication par la trigonométrie pour les instruments et la photographie.

En visuel, système afocal : l'oculaire a son foyer commun avec le foyer de l'objectif ( lunette ou télescope, peu importe )

Voilà à quoi ça ressemble.
 

  =>   => 

 

Principe d'approximation de Gauss (angles faibles) : à la distorsion près on approxime la tangente trigonométrique

rappel :   

En approximant les tangentes de d' α et β avec d étant toujours le côté opposé, taille de la flèche verte

tan(α)=d/F et tan(β)=d/f => α~=d/F et β~=d/f =>

L'image intermédiaire au foyer commun a pour taille linéaire .

 

En visuel, on substitue dans l'équation du grossissement et l'image intermédiaire disparait pour laisser les angles et les focales :

on a un grossissement G = β/α =

Et, après ce détour par la définition, je reviens sur l'effet de la barlow sur l'image focale,

en reculant le foyer° elle dilate l'image formée et on retrouve l'augmentation sur la grandeur de l'image. 

° la longueur focale n'est pas la distance de l'entrée de l'instrument à la position du foyer : comme c'est un système complexe, la compréhension n'est pas innée. On est obligé de passer par les calculs angulaires.

Modifié 4 octobre 2021 par lyl

[LH44]

Il y a 9 heures, Visual77 a dit :

En effet pour moi la lentille multiplie par 2 la focale de l'objectif et donc il faut avoir aussi un oculaire . pour appliquer  le rapport de focales

Pourriez vous m'expliquer comment théoriquement on obtient se doublement sans oculaire ?

 

Sans oculaire on cherche à obtenir une image projeté sur un plan, souvent un capteur photo c'est là l'intérêt  la barlow a cette propriété aussi de permettre cette projection et de pouvoir jouer avec la distance entre la lentille de la barlow et ce plan de projection afin de faire varier la dimension de l'image, cette distance s'appel aussi le le tirage de barlow. Par exemple si tu prend un tirage T = 2 x Focale de la barlow alors l'image projetée sera 3 fois plus grande sur le capteur que si l'on n'avait pas utilisé de barlow du tout et de manière générale le grandissement se calcul :    où Fb est la focale de la barlow. Je ne connais pas ton niveau en math mais si cela t'intéresses je peux fournir la démonstration de ce résultat ...

 

Il y a 4 heures, sixela a dit :

Souvent on prend la premiere option parce qu'un Newton f/4 plus une barlow a encore toujours les aberrations d'un Newton f/4, pas celles d'un Newton f/8. 

 

Oui parfaitement et il faudrait plutôt voir l'effet de la barlow comme un réduction de la focale de l'oculaire et non comme un allongement de la focale de l'instrument car celle ci n'a pas d'effet sur les aberrations du miroir primaire (ou de l'objectif d'une lunette).

Modifié 4 octobre 2021 par LH44

[lyl]

Il y a 4 heures, LH44 a dit :

Oui parfaitement et il faudrait plutôt voir l'effet de la barlow comme un réduction de la focale de l'oculaire et non comme un allongement de la focale de l'instrument car celle ci n'a pas d'effet sur les aberrations du miroir primaire (ou de l'objectif d'une lunette).

Méfiance : ça dépend des barlows.

a) l'aberration de courbure de champ : corrigée par les barlows dite "flat-field" destinées à la photographie ou à l'utilisation mixte.

Elles sont plus complexes et plus chères.

Ex.: Meade telenégative #140 (dans une certaine mesure) ou Baader Vip Barlow.

b) barlow comacorr : conçue pour compenser la coma.

Ex. : barlow aplanétique Clavé (compensation partielle des newtons jusqu'à f/6, compatibles avec les refracteurs FH à coma légère),

barlow APM comacorr x2.7 : elle est flat-field et correctrice de coma pour les newtons entre 200f/4 et 300f/4.

c) barlow télécentrique : maintien un meilleur parallèlisme des rayons en sortie, en langage optique on les appelle plutôt agrandisseur télécentrique.

intéressante dans le cas d'utilisation de filtres interférentiels qui sont très sensible à l'angle d'entrée des rayons sur la face traitée par exemple les filtres serrés pour l'observation solaire.

 

Depuis quelques années il est d'usage de dire barlow pour la fonction principale qui consiste juste à allonger la focale et de rajouter des qualificatifs pour les corrections supplémentaires.

 

[LH44]

Lyl je sais tout ça mais je m'adressais ici a un débutant et pas a un spécialiste de l'optique et donc c'est le cas simple des Barlows classiques que j'évoquais ici 

[popov]

Il y a 15 heures, sixela a dit :

Souvent on prend la premiere option parce qu'un Newton f/4 plus une barlow a encore toujours les aberrations d'un Newton f/4, pas celles d'un Newton f/8. 

 

Parlant de la coma, ça vaut à champ réel identique ? Si tu me dis que j'ai tord y'a pas de soucis pour moi mais j'avais toujours cru non que la coma soit corrigée par la barlow mais quelle devienne moins visible puisque le champ réel observé ou photographié se réduit. 

 

Du coup j'ai peut etre tout compris de travers et jamais fait assez attention sur le terrain pour m'en rendre compte : un newton f/4 avec un oculaire 10mm présente plus de coma qu'un f/8 même qualité avec un 20mm à champ apparent idem ? 

[LH44]

A champ apparent identique et f/ratio identique il y a autant de coma et si on raccourci l'un des Newton alors ce dernier en montrera plus dans le même champ apparent.

[lyl]

Il y a 3 heures, LH44 a dit :

c'est le cas simple des Barlows classiques

Ben oui mais on sait jamais si un achat est en vue, il y a tellement de choix et de prix maintenant.

[sixela]

il y a une heure, popov a dit :

 

Parlant de la coma, ça vaut à champ réel identique ? Si tu me dis que j'ai tord y'a pas de soucis pour moi mais j'avais toujours cru non que la coma soit corrigée par la barlow mais quelle devienne moins visible puisque le champ réel observé ou photographié se réduit. 

Le champ montré est réduit par une barlow, mais la taille de la coma sur le plan focal est linéaire par rapport à la distance vers le centre du champ. Donc la dimension angulaire de la tache comatique à l'oculaire reste la même: oui, avec une barlow 2x on prend une image sur le plan focal avec 2x moins de coma au bord, mais comme on la grossit 2x plus...

 

Donc non, ce n'est pas en barlowtant qu'on va pouvoir utiliser des Ethos sans correcteur de coma.

 

C'est le principe, en tout cas. Malgré tout, une barlow a tendance à générer un poil d'anticoma, mais sur des barlows "normales" on a tendance à en vouloir le moins possible (donc sur un f/4 c'est une goutte d'eau dans l'océan). Mais par exemple APM vend des barlows et extenseurs de focale où on exploite ceci et qui sont dessinés pour neutraliser complètement la coma d'un Newton.
 

Citation

Du coup j'ai peut etre tout compris de travers et jamais fait assez attention sur le terrain pour m'en rendre compte : un newton f/4 avec un oculaire 10mm présente plus de coma qu'un f/8 même qualité avec un 20mm à champ apparent idem ?

En effet. Qu'on voie la coma ou pas dépend surtout du rapport f/D du Newton et du champ apparent de l'oculaire.

 

 

 

Modifié 5 octobre 2021 par sixela

[Visual77]

bonjour

merci à yos pour ce nombre important de réponses à ma question

le  dernier dessin fourni par Lyl et les explications de Lh44 répondent parfaitement à ma question

Pour  LH44 j'aimerais bien avoir la démonstration de la formule

encore merci

 

[olivdeso]

Il y a 2 heures, LH44 a dit :

A champ apparent identique et f/ratio identique il y a autant de coma et si on raccourci l'un des Newton alors ce dernier en montrera plus dans le même champ apparent.

 

Absolument, et ça vaut aussi pour les oculaires : avec un oculaire de 82° on aura autant de coma quelque que soit la focale.

 

Le grossissement plus faible de l'oculaire longue focale compense la coma plus importante en bord d'un champ plus large sur le ciel : il y a plus de coma mais comme on grossit moins, au final elle a la même tête en visuel. 

 

(Ce qui est bien pratique pour collimater)

[LH44]

@Visual77 je t'ai répondu en MP.

[popov]

Si tu lui as envoyé un MP normalement il devrait s en rendre compte…

[Astro32]

Bonsoir

J'ai bien compris les aspects tirage qui determine le grandissement et la position du capteur CCD de mon APN.

Toutefois sur ma lunette APO 102/714 ALTAIR , j'ai beaucoup de mal à positionner la lentille Barlow (type Comacorr) en arrière du focuseur ( en butée de course) car si j'ai bien compris elle doit être positionnée en avant ( de la valeur de sa focale calculée par la formule T=105mm > Fb= 84 mm) du point focal de ma lunette ... mais alors c'est tout un bazar pour augmenter l'allonge du focuseur/crémaillère ?

Est-ce que je me trompe ?

Merci d'avance pour votre aide

Astro32