La lunette astronomique au lycée

Une lunette astronomique afocale se compose de deux lentilles convergentes : l'objectif, de grande focale f'1, et l'oculaire, de petite focale f'2. Son grossissement vaut G = f'1 / f'2, et la distance entre les deux lentilles est f'1 + f'2. L'image finale est renversée.

Comment est faite une lunette astronomique ?

Une lunette astronomique est un tube portant à l'avant une lentille convergente, l'objectif, et à l'arrière une seconde lentille convergente, l'oculaire. L'objectif forme une image réelle de l'astre dans son plan focal. L'oculaire joue le rôle d'une loupe pour observer cette image. Ce montage porte le nom de lunette de Kepler, qui l'a décrit en 1611, et ressemble à celui que l'on retrouve dans la lunette astronomique vendue dans le commerce.

Qu'est-ce qu'une lunette afocale ?

Une lunette est afocale quand l'image finale est rejetée à l'infini. Pour cela, le foyer image de l'objectif coïncide avec le foyer objet de l'oculaire. Les rayons issus d'un astre sortent alors parallèles entre eux, et l'œil les observe sans accommoder, c'est-à-dire sans fatigue. La longueur du tube est égale à f'1 + f'2.

Comment calculer le grossissement d'une lunette ?

Le grossissement est le rapport de l'angle sous lequel on voit l'image à celui sous lequel on voit l'astre à l'œil nu : G = θ' / θ. Pour de petits angles, G = f'1 / f'2. Exemple : une lunette avec un objectif de 1 000 mm et un oculaire de 25 mm grossit 40 fois. Le tube mesure 1 025 mm. La Lune, qui fait environ 0,5 degré à l'œil nu, apparaît alors sous environ 20 degrés.

Pourquoi l'image est-elle renversée ?

Parce que l'objectif forme une image inversée de l'astre, et que l'oculaire, utilisé en loupe, ne la retourne pas. En astronomie, l'orientation importe peu : le ciel n'a ni haut ni bas. Pour l'observation terrestre, on ajoute un système redresseur, comme des prismes ou une lentille supplémentaire.

Quelle différence avec la lunette de Galilée ?

La lunette de Galilée, utilisée dès 1609 et 1610, remplace l'oculaire convergent par une lentille divergente. Elle donne une image droite et plus courte, mais avec un champ très étroit. Elle est restée celle de la longue-vue et des anciennes jumelles de théâtre. Galilée a ainsi observé les quatre grands satellites de Jupiter en janvier 1610. Pour son histoire, voir l'histoire du globe céleste.

Qu'est-ce que le cercle oculaire ?

Le cercle oculaire est le disque de lumière qui sort de l'oculaire, à l'endroit où l'on place l'œil. Son diamètre vaut D / G, où D est le diamètre de l'objectif. Avec un objectif de 100 mm et G = 40, il mesure 2,5 mm. Un cercle oculaire plus grand que la pupille, qui atteint environ 7 mm dans le noir, perd de la lumière. Pour choisir un oculaire, voir l'oculaire de télescope.

Quelles sont les limites d'une lunette ?

Un objectif à une seule lentille décompose la lumière, comme un prisme, et colore les contours : c'est l'aberration chromatique. Les lunettes modernes utilisent des doublets achromatiques pour la réduire. Le grossissement utile est aussi limité par le diamètre : au-delà d'environ deux fois le diamètre de l'objectif en millimètres, l'image devient floue. Pour comparer avec un télescope, voir le guide du télescope.

Questions fréquentes

Quelle est la formule du grossissement d'une lunette astronomique ?
G = f'1 / f'2, le rapport de la focale de l'objectif à celle de l'oculaire. Elle suppose une lunette afocale.

Quelle est la distance entre l'objectif et l'oculaire ?
f'1 + f'2, car le foyer image de l'objectif coïncide avec le foyer objet de l'oculaire.

Pourquoi parle-t-on de lunette afocale ?
Parce que l'image finale est rejetée à l'infini. L'œil observe sans accommoder.

Qui a inventé la lunette astronomique ?
La lunette à deux lentilles convergentes a été décrite par Johannes Kepler en 1611. Galilée avait observé le ciel dès 1609 avec une lunette à oculaire divergent.

Que veut dire f' dans la formule ?
C'est la distance focale image d'une lentille, en millimètres ou en mètres. Elle est positive pour une lentille convergente.

Page mise à jour le 9 octobre 2026.