Optiques anciennes ~1750-1880

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Un petit peu de maturité sur ce que j'ai trouvé sur les optiques anciennes. J'ai posté récemment sur Cloudy Nights une petite réponse donnant rétrospective sur les débuts de l'optique en tant qu'outil pour d'autres métiers. Les découvertes, inventions et réalisations de Josef Fraunhöfer ne seront pas citées immédiatement, il a été un ovni dans le milieu scientifique de l'optique (lumière, chimie du verre, calcul d'objectif et réalisations) et on a perdu son travail car il est décédé prématurément. Vous apprécierez sans doute plus tard à quel point il était en avance sur tout le monde.

Le post en anglais : Discussion of glass used in refractors

 

Le rôle de l'appairage des verres est fondamental.

 

Début de l'optique

 

La correction de la vision humaine est un sujet ancien. Alhazen, un scientifique égyptien, a écrit plusieurs travaux sur l'optique dans les années 1000 et fait avancer la science dans ce domaine.

C'est en Italie au XIIIe siècle que les premières lunettes médicales ont été inventées. Appelées bésicles, elles ont été fabriquées à l'aide de deux ménisques ronds encastrés dans des cercles fixés individuellement à des branches reliées entre elles à l'aide d'un fil métalliques.

 

Plus tard, certaines activités humaines telles que le relevé des objets lointains dans l'activité navale, l'alignement géographique et l’arpentage des propriétés foncières, la mesure des distances ont initié les besoins en instruments d'optique.

 

La limite pratique à la fin de l'ère de la Renaissance était le réfracteur galiléen : un seul verre biconvexe positif associé à une lentille négative pour oculaire.

Ils utilisaient alors le seul verre sodo-calcique utilisé pour les fenêtres et les vitraux, car c'était un verre clair et homogène et pas trop compliqué à fondre.

En effet, la fusion du verre est une prouesse du même niveau que la fusion du fer.

C'est le mélange de sable (silice) à 70%, on y ajoute de la chaux 5% et de la soude 13%, parfois un peu de potasse. Le reste peut être un peu d'alumine et de magnésie, de l'oxyde de baryum.

 

Ramolli vers 720°C, travaillé vers 1035-1050°C, il fond  et peut être coulé en moule vers 1200°C.

 

Le verre crown ou verre de la couronne

 

Le meilleur type de ces verres ne fut pas le premier. Il a été fabriqué en Angleterre (Chance/Pilkington) et fut connu lors de son pour un usage maritime à la fin du 18ème siècle : les lentilles pour phares. (intallation à 1775 Sète d'une lampe à huile et réflecteur parabolique en cuivre argenté puis 1782 lampe d'Argand, et des systèmes à lentilles et encore plus  tard, les lentilles de Fresnel avec en 1823 le phare de Cordouan en Gironde)

   Lentille de Fresnel du phare de Cordouan

 

Comme cela a été fabriqué par le fabricant de la royauté, ces gros morceaux de verre rigides et transparents, rares et de haute qualité ont été estampillés à chaud dans les moules avec un fer de la forme de la couronne d'Angleterre.

Le nom du verre couronne/crown est resté ensuite

 

Le verre flint ou verre de silex

 

Plus tard, pour d'autres usages, principalement à usage décoratif, l'art de la cuisine, le verre de cristal a été créé.

 

Au XVIIe siècle, des fabricants de verre vénitiens ont réussi à fabriquer un cristal parfaitement transparent, le cristallo, en utilisant de la silice extrêmement pure et l'ajout d'un composant qui reste inconnu aujourd'hui. C'est pour rivaliser avec ce cristal que George Ravenscroft a utilisé des nodules de silex présents dans la craie du sud-est de l'Angleterre en 1674 comme matière première, la silice de ces flints / silex étant très peu chargée d'impureté.

La principale différence avec le cristal vénitien ou d'autres verres dont la silice provient des silex (galets) de fond de rivière, est l'ajout d'oxyde de plomb dans la pâte de verre qui donne au cristal de Ravenscroft son aspect très brillant, en plus de la transparence. La pâte au plomb-étain ou pâte d'étain était initialement utilisée pour le polissage et l'émail.

 

Verre destiné aux bières fortes, en verre très transparent, daté du 1680-1690.

Un modèle similaire marqué du sceau de la tête du corbeau de Ravenscroft est daté d'environ 1676. Ce charard peut être vu dans le Victoria and Albert Museum.

 

Ce verre fut appelé verre de silex.

 

Découverte de la correction des couleurs

 

Un jour, un fabricant d'optique a eu l'idée d'associer pour son réfracteur de Galilée (ou simplement longue-vue marine) une lentille positive en verre de crown et une lentille en verre en silex et trouva la correction chromatique meilleure, puis on s'aperçut que l'association directe en tant qu'objectif était utile grâce aux courbes plus facile à faire.

Fabriquer un biconvexe de longue focale n'est pas si facile que cela...

 

L'association était intéressante mais la netteté et contraste étaient difficiles à obtenir.

 

La théorie était absente sur le sujet ; de nombreux scientifiques célèbres ont tenté de travailler sur les principes de réfraction, mais c'est finalement Snell et Descartes qui ont redécouvert toute l'étude de Ptolomee, Alhazen, Vitellio, Kepler... et ont publié les lois de la réfraction.

René Descartes, contemporain de Galilée et également hélio-centriste, retarda même la publication du Discours de la méthode comprenant  "La dioptrique" à 1637 suite à la condamnation de Galilée par l'Eglise.

Les théories sur la lumière sont en effet trop proches des polémiques en cours au début du 17eme siècle, cela a retardé énormément les progrès scientifiques.

 

L'achromat

 

Le principe de l'achromatisme ayant été compris, il restait les calculs de la netteté... Comme d'habitude, les essais et les erreurs conduisent finalement à la nécessité d'une formulation technique.

La pratique expérimentale donna la règle pratique f/D = 5D en pouces : 5" focale pour 1" diamètre, 20" pour 2", 45" pour 3" lors de l'utilisation d'un verre ordinaire pour faire un achromat utilisable.

C'est le critère d'achromatisme, ce critère est valable à grossissement équi-pupillaire en observation terrestre : soit 2 à 2,5mm de pupille ou 1/2D pour le grossissement (ce que les gens oublient très facilement en considérant uniquement le grossissement maximal)

C'est devenu une règle connue sous le nom de "critères de Conrady (1929)".

 

John Dollond publie en 1758 son travail (basé sur les travaux de Leonard Euler (1947)) et est crédité du brevet après quelques conflits qui furent débattus en cours de justice.

D'autres travaux  continuèrent pour établir une combinaison de courbures pour corriger la netteté et la couleur, des tables de travail a été publiées et largement utilisées dans les ateliers d'optiques dans les années qui suivirent.

 

Verres spéciaux

 

Les lunettes qui ont été fabriquées avant la décennie 1880 (et encore quelques-unes ensuite) sont les bases pour obtenir une vision améliorée.

La découverte d'une optique achromatique a permis de dépasser le grossissement très limité de la lunette de Galilée : 51mm et 1330mm de focale, grossit 14 fois

Les objectifs ont d'abord été réalisés en utilisant du doublet cimenté et très peu en utilisant un doublet à entreverre (air-gap).

 

Mais les achromats sont alors limités par ce que l'on appelle la ligne de dispersion du fer qui est liée à la règle 5D pour l'utilisation équi-pupillaire.

 

En 1886, après 6 ans de travaux de formulations chimiques parfois instables, Otto Schott aidé par Ernst Abbe pour la vérification, a démarré une nouvelle ère pour les achromats.

Des verres s'écartant de la ligne de fer ont été inventés et d'autres matériaux découverts (comme le fluorospar - fluorine CaF ₂) permettant de rompre la limite 5D.

Je ne vais pas développer, c'est complexe, mais grosso-modo, Otto Schott a principalement essayé de minimiser la variation de l'indice des verres flints entre (F et E) et (G à F) en utilisant des oxydes métalliques. Son premier essai fut un fiasco total (oxyde de lithium) mais il fut persévérant.

 

Mais n'oubliez pas qu'il y a deux fondamentaux dans la fabrication des achromats : la couleur et la netteté.

Le réglage de l'aberration sphérique est le diable à l'intérieur du détail lors de l'abaissement du rapport f/D et de la rupture de la règle 5D "règle de la ligne de fer"

 

Abbe a formalisé mathématiquement le sujet et a repris certaines habitudes des ateliers d'optique.

Il a créé le nombre d'Abbe qui provient des équations optiques pour l'achromatisation.

Il utilise l'indice de verre de réfraction v _D - ( n _D-1 ) / n _F -n _C. 

Abbe choisit donc les raies de Fraunhöfer, c'est resté de nos jours, avec peu de modifications profondes.

 

Mais quelle était la qualité des optiques avant la formalisation avancée d'Ernst Abbé ?

... à suivre la traduction de ce post : Initial approximation for achromatic doublets in the XVIIIth century

 

Chronologie détaillée :

an 1000 Alhazen -> 1300-1400 bésicles (lunettes médicales) -> 1608 Galilée / Hans Lipperhey (fabricant de la lunette et brevet) -> 1633 condamnation de Galilée -> 1637 Descartes publie  la Dioptrique.

 

16xx le cristallo est créé à Venise (formule perdue) -> 1674 le flint du G.Ravenscroft, n'est pas très indiqué pour l'optique (présence de fils, stries, bulles : inhomogène)

 

1674-?-1729 : découverte par hasard de l'achromatisme.

 

1729 Chester Moore Hall travaille sur l'achromatisme et fait fabriquer un premier achromat par  Spitalfield lens makers, William Scarlett & James Mann qui sous-contracte à Georges Bass. Satisfait du premier doublet il en commande un deuxième mais à John Bird, qui sous-contracte 3 ans plus tard (!) à James Mann, qui le fait faire par son apprenti James Ayscough. Chester Moore Hall ne reçut jamais sa commande.

 

1747 Léonard Euler publie sa recherche des combinaisons de courbures, Dollond en entend parler et expérimente.

 

1754/1755 Ayscough aurait exposé un « Spyglass » fabriqué avec l'objectif destiné à CM.Hall dans sa vitrine en 1754. John Bird est réputé pour avoir fabriqué un télescope en utilisant l'objectif de Hall pour le vice-amiral Campbell  en 1755.

 

1758 Procès en justice, John Dollond gagne le brevet -> 1768 Jean-Baptiste le Rond publie le travail de d’Alembert sur les objectifs achromatiques, Volumes III & IV des “Opsuscules Mathématiques”. La condition de D'Alembert - Gauss sera fondamentale pour les objectifs d'Alvan et Graham Clark dans la 2eme moitié du 19eme siècle. (Lick 90cm et Yerkes 1m)

 

Années 1760, R. J. Boscovitch, un jésuite, professeur à Padoue, essayait également de concevoir objectifs sans abérration sphérique et chromatisme (LSA, LCA). En 1773, il avait a fait peu de progrès dans le calcul des courbes des lentilles en raison de son incapacité à mesurer les indices de réfraction pour couleurs de lumière spécifiques. Les formules de correction ont bien évoluées.

 

1782 utilisation de grands verres crowns pour les phares -> 1795, Pierre-Louis Guinand produit un verre flint qu'il envoie à l'opticien Rochette à Paris - 1er flint non anglais, rupture du monopole

 

1800+ Au début du XIXe siècle, dans la continuité du travail de Wollaston qui découverte des raies sombres dans le spectre solaire, Joseph von Fraunhofer, en collaboration avec Joseph von Utzschneider à la verrerie Benediktbeuern, met au point des méthodes pour mesurer les indices de réfraction des verres optiques à longueurs d'onde spectrales spécifiques : les grandes raies de Fraunhöfer.

 

1805 PLG invente la guinand et produit 100kg de verre flint de meilleure qualité que le verre anglais permettant des lentilles de 30 à 50cm de diamètre -> 1807 PLG transmets à J.Fraunhöfer son savoir faire -> 1814 raies spectrales de J.Fraunhöfer -> 1823 lentille de Fresnel -> 1824 Fraunhöfer taille l'optique du grand réfracteur de Dorpat 244mm / 4330mm (f/17,7) -> 1826 J.Fraunhöfer meurt prématurément de tuberculose, la formule du doublet air-gap est perdue -> 1880 Otto Schott et Ernst Abbe collabore à la mise au point de nouveaux verres.

Modifié 13 juin par lyl
orthographe, ajout de la chronologie

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Un petit mot sur Fraunhöfer et Pierre-Louis Guinand.

Le verre flint est né aussi en Angleterre, certes, mais c'est grâce à la technique de notre ami suisse PLG que les verres flints sont devenus utilisables pour l'optique.

En effet, le rajout d'oxyde de plomb donne un verre filandreux et instable (cristallisation partielle). C'est du à la réorganisation chimique du plomb qui se recombine en différentes versions de son oxyde. 

 

(en écriture)

Modifié 12 juin par lyl

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Retour à 1750, pour vous montrer la complexité du calcul de l'objectif avant la rationalisation d'Ernst Abbe.

Le verre que j'ai utilisé est Light Flint de 1880 et Hard Crown 1880 de la société Chance. Ils sont assez stables au XIXe siècle. Les vieux verres sont proches.

Mon document source, une remarquable recherche historique.

 

1750/1758 : le litige et le brevet, Ayscough vs Dollond

 

Ayscough :

La performance de vert à orange diminuent rapidement avec l'angle. (fuites importantes des couleurs hors du disque de diffraction, trop de coma)

Non cimenté, contact par le bord - Selon les courbes, la cémentation au lieu de l'entreverre limite la réflexion interne et réduit certains défauts dans le polissage du verre qui a un indice proche de celui du ciment.

 

John Dollond :

C'est un doublet collé, et une des surfaces est plate. Le piqué est meilleur mais c'est difficile à voir sur le spot, la correction est meilleure quand l'angle grandit. Le ressenti sur la correction couleur est meilleure car moins de sphérochromatisme.

La coma est tolérable, donnant un angle de +/- 1/4 de degré, c'est assez pour des alignements d'angle, des mesures géographiques et l'observation ou la surveillance d'objets lointain comme des bateaux en mer à la limite de l'horizon. Le grossissement est équipupillaire (x10 à x12 par pouces de diamètre).

C'est la version originale qui fut présentée lors du litige pour le brevet, elle est différente de celle de Chester More Hall et d'évidence de meilleure qualité.

 

Alexis Clairaut :

Une autre version quelques années après (1762, mais seulement fabriqué en 1764 par Antheaulme et De l'Estang) basée sur des tracés trigonométriques (loi des sinus de Descartes)

C'est une conception collée, le centre est extrêmement piqué et bien corrigé couleur, le sphérochromatisme est bas mais l'objectif est limité par la coma (l'OSC est autour de +/-1°)

OSC : offense to the sine condition le coefficient est à 1/4000, la limite pour passer inaperçu en visuel.

 

Steinheil et fils un siècle plus tard en 1855

Les ateliers d'optique allemand sont pragmatiques pour la fabrication, c'est avant le travail théorique sur l'aplanétisme par Ernst Abbe (correction de la coma)

La conception collée et l'arrière plat est plus tolérante à la variation de l'indice de verre, ce qui permet un réglage de la face avant et un faible degré taux d'aberration angulaire (coma), on peut le constater en particulier pour les couleurs de vert à orange.

 

Cette lentille visuelle optimisée fut longuement une norme de qualité et une référence pour les outils optiques industriels.

Elle établit un critère : le niveau de strehl suffisant sur le raie D (jaune-orange).

 

Les formules et les calculs du piqué central pour un petit achromat de 32mm de diamètre et 640mm de focale (petite longue-vue courante) :

En fait, les constructeurs ont testé des lentilles courantes, en ajustant qu'une seule face pour amener l'achromatisme, c'est du tâtonnement un peu réfléchi.

 

Le même tableau existe pour le crown an face avant mais ce sont bien les versions flint devant qui furent les premières à être réalisées pour les achromats.

La formule 5

La formule n°5 des ateliers Steinheil connu un succès immense lors de la mise au point du verre BK7 ayant été inventé autour de 1907. Elle donne un objectif particulièrement bien corrigé avec le flint F2 en frontal.

C'est d'après Steinheil que Zeiss donna vie au célèbre objectif E (Euchrome) autour de la 1ere guerre mondiale.

 

Une publicité tardive, Steinheil évolue mais reprend une combinaison proche du type Clairaut modifiée avec d'autres verres plus adaptés pour limiter la coma (angle proposé de 2-3°) et une combinaison avec un espace d'air. L'idée reste toujours de rationaliser la fabrication. Les formules avec courbures identiques des années 1750 ont la vie dure, grâce au gain sur l'outillage. On préférera changer le verre plutôt que de compliquer les courbures.

Le Zeiss E avec le BK7 : la face arrière est plate ! => une contrainte de moins. Le diamètre possible devient conséquent (500mm)

 

Simulation des spots d'un Zeiss Euchrome 76mm f/15 (à relativiser par rapport au objectif de 32mm ci-dessus qui servent au calcul théorique), l'astigmatisme est normal, on est à un ratio f/D plus court que les images théoriques plus haut qui sont à f/20. Les deux verres ne sont pas collés et les courbures internes sont ajustées pour un piqué optimal raie D et un rapprochement des spots verts et orange. Le calage du chromatisme est plus bas par rapport aux verres modernisés car les flints au plomb sont légèrement anormaux pas rapport aux flints sans plomb de la réforme ECO (écologie) des années 1980.  Les couleurs principales sont encore dans le disque de diffraction à 1 degré hors d'axe. La Lune entière est bien piquée.

 

Avant la formule de Steinheil, les Dollond père et fils améliorèrent le piqué et la correction de leur objectif.

La version finale du doublet (John et Peter) qui est espacé d'air puis le triplet achromatique mis au point par Peter.

 

Ma conclusion

Méfiance oblige avant 1855, la formule de Josef Fraunhöfer, très efficace malgré un petit résidu de coma n'est pas encore bien retrouvée et diffusée.

La condition d'annulation de la coma n'étant pas trouvée, on tâtonne en approximant.

On utilise en terrestre la formule d'Herschel, qui permet un piqué presque constant entre 0 et l'infini ou en astro la formule de Littrow qui a un peu de coma négative. Le fait de fonctionner à f/D élevé donne moins d'importance au champ de l'instrument. En terrestre c'est peu gênant pour les objets fixes mais pour l'astronomie, la compensation de la rotation terrestre rend les objectifs à coma résiduelle plus forte que l'astigmatisme gênant pour le suivi des astres.

 

Quoiqu'il en soit les ateliers d'optique sont déjà en train de chercher l'optimisation et la réduction de l'outillage. Littrow par exemple diffuse sa formule à lentille frontale équiconvexe. Elle se limite à la fabrication d'un seul outil pour le crown (même courbure) et le contrôle de la casquette (l'épaisseur au bord de la lentille) permet facilement l'alignement de l'axe optique de la lentille positive. 

Quand à l'aberration sphérique et la couleur, on la règle par l'arrière r4 pour la couleur et par le décalage de la courbure r3 (concave) pour la lentille flint.

Doublet de littrow en cours de correction° :

° :  Vladimir Sacek ne donne pas toujours des éléments exacts, par exemple la formule de Fraunhöfer n'est pas aplanétique, il me semble que c'est un Clairaut crown avant, disjoint pour limiter le reflet d'entreverre et ajusté ensuite à l'arrière pour établir le chromatisme.

Modifié 13 juin par lyl

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Un document utilisant les méthodes de calcul du stigmatisme (convergence d'un rayon en un seul point)

Herschel et Abbe

optappl_1402p171-Herschel-Abbe.pdf

 

 

Cours d'optique géométrique :

sfo19975p3.pdf

 

1821-1822

J.F.W. Herschel a publié un article dans le Royal Phil de la société. Trans., XVII, 22 mars 1821 pp222-267, "On the aberrations of compound lenses and object glasses." dans le but de fournir des tables pratiques que des artisans comme Charles Tulley pourraient utiliser.

Tulley fit faire une lentille à la prescription de Herschel pour Sir James Sud, qui en était ravi, mais il n'y a pas preuves que Tulley a ensuite suivi le Tableau des courbes de Herschel.

L'achromat de Herschel est une classe d'aplanat stigmatique, il n'obéit pas au sinus condition et n’est donc pas strictement aplanatique au sens d'Ernst Abbe.

Un article publié dans le JHA, XII, 1982, pages 206 à 208, par J. A. Bennet, "The First Aplanatic Object Glass", décrit la récupération du 3,25 pouces, lunette de focale de 45 pouces fabriquée par Charles Tulley pour Sir James Sud.

Le télescope a été fabriqué en 1822, et d'après Bennet le télescope est signé "TULLEY & Sons, Islington, Londres".

 

1827

J. J. von Littrow, directeur de l'Observatoire de Vienne a remis un article à la Société Astronomique de Londres, lu le 9 novembre. 1827 et publié, "On Double Object-Glasses,", Mémoires de l'Astronomie Société de Londres 3.2 (1829), pages 235-255.

L'objectif de Littrow a un crown équiconvexe, et un flint plan-concave, les courbes intérieures correspondent, comme dans le Clairaut, mais la surface arrière est plate ou presque.

Les objectifs Clairaut se trouvent le plus souvent dans réfracteurs terrestres portatifs.

Depuis la fin des années 1820, est devenue une pratique de plus en plus courante de coller les lentilles ensembles en utilisant du baume du Canada.

 

Par la suite (...) l'objectif de Littrow devient assez courant dans les réfracteurs astronomiques, de même que le Fraunhöfer, qui lui, se reconnait à son arrière convexe.

 

L'objectif Littrow est également fréquemment collé. Les objectifs Clairaut et Littrow ne sont pas sensibles aux quadratures sur les erreurs, contrairement au Fraunhöfer qui est espacé d'air.

 

Tous les objectifs Fraunhofer et Utzschneider ne sont d'ailleurs pas espacés d'air, et leurs plus petits réfracteurs portatifs qui sont fabriqués à la fin des années 1830 par Merz & Mahler, sont parfois des doublets collés.

 

Thomas Grubb démarra sa production de doublets achromatiques en 1880’s. Ils sont similaires au Fraunhofer mais ont un espacement d'air plus large.

 

1898 Charles Hastings calcule les premiers aplanats, crown-avant, collés grâce au nouveau choix étendu de verres optiques disponibles sur le marché.

=> Il faut rappeler que le traitement anti-reflet n'existe pas encore. C'est une formule intéressante mais dont le diamètre est limité par la difficulté de collage des grosses lentilles.

Modifié 13 juin par lyl
ajout des travaux d'Herschel et Littrow

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La formule optique de Josef Fraunhöfer pour les lunettes longues du 19eme siècle

 

C'est un doublet "de Clairaut", intéressant pour les ateliers d'optique, un crown avant revu par J.Fraunhöfer dans le but d'agrandir le diamètre possible. (probablement limité alors à 2" ~ 51mm)

 

Le Clairaut est un collé : (+r1, -r2, -r2, -r1). Les rayons extérieurs sont identiques, le rayon intérieur idem. Le crown est biconvexe.

 

Fraunhöfer le transforme vers 1810-1820, il avait étudié les travaux de D'Alembert, son idée est d'améliorer les instruments d'arpenteur en pouvant les régler sur une mire à une distance de 16 à 20 fois la focale de l'objectif.

Il maitrisait l'aberration sphérique, c'était indispensable de décoller crown et flint pour régler ça.

 

Il ajoute un entreverre de 1/2000 à 1/1000 de la focale.

Change la courbure du flint de 1%

Ajuste la couleur en réduisant la courbure de la face arrière.

 

Il reste un peu de coma mais négligeable à f/15 voire moins (exemple Meade FH 90/1000)

 

La particularité de l'objectif FH est de pouvoir ajuster l'entreverre sur une mire à courte distance et de retrouver le piqué similaire à l'infini.

Et, la formule génère moins de coma que l'objectif collé de Clairaut, elle améliore l'angle efficace de l'objectif en étant du même niveau que l'astigmatisme, le spot se déforme mais garde une compacité intéressante.

Sa méthode permet de garder l'outillage à deux courbures. La déformation du flint se fait ensuite assez facilement sur r3 et r4 car le contrôle peut se faire à quelques mètres sur une mire et de jour.

 

 

Le changement majeur arrivera donc vers 1880, avec la maîtrise des calculs des formules optiques.

Les objectifs de Clark restent des objectifs ayant des aberrations de coma et de couleur latérale (lunette de Lick 90cm et de Yerkes 1m) mais on maitrisait des méthodes de contrôle essentielles à la vérification.

Les instruments grand champ apparurent bien après.

Ritchey et Chrétien pour les télescopes et Schwarzschild pour les formules générales d'optique géométrique en 1905.

 

Pour finir : les premiers apochromats

 

Apochromatic doublets

1886 Czapski - modified Fraunhofer

1888 Czapski - modified Gauss flint forward halb, ( très exotique, les formules de Gauss sont des solutions possibles mais compliquées à aligner. )

1892 Cooke-Taylor f/18 (Taylor) (probablement avec les premiers verres anormaux récemment fabriqués)

1899 Zeiss A halb (Konig) f/20, ( plutôt f/18 et copie du Czapski de 1886, probablement verres ordinaires Schott O-2388 Light Baryum Crown et O-2001 Telescope Flint cf 187207-anciens-réfracteurs.  Je connais un exemplaire de 130mm f/18 : la Robach)

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1907 Steinheil series 3 f/20 (Quand Steinheil met au catalogue c'est que c'est faisable en série...)

1926 Zeiss AS f/15 (Sonnefeld) *** considéré semi-apo car le 3eme croisement est dans l'infra-rouge *** (et bien moins cher et aléatoire que l'objectif A, bien que l'asphérisation soit nécessaire)

 

Avis personnel : les doublets apochromatiques ne le sont pas vraiment au sens moderne, ils sont chers et difficiles à fabriquer au 19ème siècle.

Les doublets fluorite sont rarissimes, le cristal n'est pas disponible en taille suffisamment grande, c'est réservé à des lentilles de 2-5mm pour les microscopes

 

Anecdotes :

1987 Gregory Fluor-Crown f/15

1990 Fluor-crown FPL51 / FPL53 air spaced

1995 Fluor-crown FPL53 oiled - Kapton sealed

 

Apochromatic triplets

1894 Cooke-Taylor PV f/18 (Taylor)

1896 ? Zeiss B f/15 (König). Emil Bush mentionne  que le premier est de 1903

1907 Steinheil series 4 f/10 - 1 crown, 2 flint or 1 flint, 2 crown

 

Avis personnel : les triplets sont faisables mais très capricieux au réglage. Le triplet de 1894 (et sa copie un peu plus stable en Zeiss B par Albert König avec les verres Schott) sont anecdotiques

Steinheil a du faire sensation en 1907 avec le f/10 probablement pour la photographie argentique. Je n'en ai jamais entendu parler.

 

Anecdote : 1986 Zeiss APQ f/10 fluorite oiled

Modifié 14 juin par lyl

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D'après WF Stanley, inventeur et fabricant d'instrument en 1890 dans son traité d'optique.

Les calculs qui suivent utilisent ces verres cités dans le traité.

Années 1890 :

petites lunettes :  +/- 10m précis à 1000m, destiné à l'arpentage (alignement de poteaux)

30.5mm de diamètre, ~300 de focal, construction littrow. Grossissement probablement x10 à x12.

 

Lunette de 3" (76.2mm et f/15, 1143mm de focale), grande lunette de marine sur pied. Les oculaires sont assez long en focale de 25mm à 40mm

 

En doublet air-spaced, type Fraunhöfer (commence à se diffuser), l'angle est plus que doublé mais surtout pleinement corrigé avec un oculaire standard. Sur 18 mètres à 1km on voit bien des détails (exemple : un bateau).

 

Les deux derniers sont intéressants pour la transmission par sémaphore Chappe (1793)

 

Première transmission en 1792 : Paris vers Lille

Le premier symbole d'un message pour Lille traversa 193 km à travers 15 stations en seulement 9 minutes

soit environ 13km entre station.

 

On comprends mieux pourquoi les jumelles seront popularisées plus tard (manque de correction grand angle / faible grossissement)

 

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En annexe : les verres d'époque en Angleterre et Allemagne.

Chez Schott à Jena : les équivalents du Hard Crown et Dense Flint. Les allemands fonctionnaient déjà avec les dispersions partielles et le nombre d'Abbe.

O.1726 Silicate Crown  C:1.51528, D:1.51787, e:1.52005, F:1.52408,G':1.52909

O.102   Ordinary Silicate Flint C:1.61676, D:1.62164, e:1.62585, F:1.63392, G':1.64437

Modifié 20 juin par lyl