Comment fonctionnent des jumelles ? – Jumelles à Gogo !

Comment fonctionnent des jumelles ?

Publié par Pablo Miz le

Comment fonctionnent des jumelles ?

L'optique des Jumelles

Caractéristiques principales des Jumelles :

Vous faites la mise au point en tournant la vis de mise au point au milieu. Cela pousse le mécanisme de mise au point vers l'arrière et vers l'avant, ce qui augmente la distance entre l'objectif et le verre de l'oculaire.

 

Vous pouvez probablement voir où nous allons. Si vous voulez voir quelque chose au loin, vous pouvez utiliser deux lentilles convexes, placées l'une devant l'autre. La première lentille capte les rayons lumineux de l'objet éloigné et produit une image nette à une courte distance derrière la lentille. Cette lentille est appelée objectif, car elle est la plus proche de l'objet que vous regardez. La deuxième lentille capte cette image et l'agrandit, tout comme une loupe agrandit une image sur le papier. C'est ce qu'on appelle l'oculaire. Si vous mettez les deux lentilles dans un tube fermé, vous avez un télescope. Vous pouvez fabriquer votre propre télescope assez facilement avec deux loupes et un tube en carton enroulé autour. Les jumelles sont simplement deux télescopes côte à côte, un pour chaque œil.

lentilles des jumelles

Comment fabriquer un télescope à partir de deux lentilles. La lentille de l'objectif produit une image focalisée de l'objet. La lentille de l'oculaire agrandit l'image.

Mais il y a un hic. Lorsque les rayons lumineux d'un objet éloigné passent à travers une lentille convexe, ils peuvent traverser. C'est pourquoi les objets éloignés sont parfois à l'envers si vous les regardez à travers une loupe. La deuxième lentille ne résout pas ce problème. Les jumelles sont donc dotées d'une paire de prismes (de grands coins de verre) qui permettent de faire pivoter l'image de 180 degrés. Un prisme fait pivoter l'image de 90 degrés (le retourne sur le côté), puis le prisme suivant fait pivoter l'image de 90 degrés (le retourne à nouveau sur le côté), de sorte que les deux prismes le retournent effectivement. Les prismes peuvent être disposés soit dos à dos (appelés prismes en toit), soit à 90 degrés (appelés prismes de Porro).

 

jeu de lentilles jumelles prismes de Porro

 

Comment les prismes corrigent l'image inversée et la tournent dans le bon sens. L'oculaire prend l'image corrigée des prismes et l'agrandit, comme auparavant.

 

En pratique, dans une paire de jumelles, il y a quatre prismes (deux pour chaque "tube"), et ils sont bien serrés à l'intérieur des deux "tubes" que vous regardez en dessous. Si vous vous êtes demandé pourquoi ces tubes ont la forme qu'ils ont, c'est tout simplement parce que chacun d'entre eux doit contenir deux prismes à l'intérieur.

fonctionnement jumelles prismes de Porro

Le chemin que prennent les rayons lumineux à travers les lentilles et les prismes de Porro dans une paire de jumelles typique. Ce n'est pas très clair dans nos illustrations, mais l'un des prismes est disposé à 90 degrés par rapport à l'autre (en d'autres termes, l'un est monté horizontalement et l'autre verticalement).

 

Les prismes expliquent pourquoi les jumelles sont lourdes et pourquoi elles sont parfois assez trapues au milieu. Les jumelles de terrain, qui sont des jumelles compactes comme celles montrées sur la photo ici, retournent les images entrantes en utilisant uniquement des lentilles. Comme il n'y a pas de prismes, les jumelles sont plus petites, plus légères et plus compactes, mais la qualité de l'image est moins bonne.

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Exercice pratique

Voici une démonstration que vous pouvez faire vous-même afin de bien comprendre le fonctionnement des jumelles :

En fait, les jumelles ne sont que deux télescopes montés côte à côte, un pour chaque œil. Pour comprendre les jumelles, il faut donc comprendre comment fonctionne un télescope.

Voici une démonstration facile que vous pouvez essayer vous-même. Tout ce dont vous avez besoin, c'est de deux loupes ordinaires et d'un morceau de papier-calque. Faites cette démonstration une fois et vous comprendrez pour toujours comment fonctionnent les jumelles

Tenez le papier-calque du côté de la loupe opposé à un objet lumineux, par exemple une ampoule. Déplacez le papier d'avant en arrière. À une certaine distance, une petite image inversée de l'ampoule se formera sur le papier.

experience jumelles #1

La loupe agit comme la lentille d'objectif d'un télescope (à l'extrémité de votre œil). L'ampoule est l'objet qui sera observé à travers le télescope.

 

Vous pouvez agrandir l'image en la regardant à travers une deuxième loupe, illustrée à droite dans l'illustration ci-dessous.

experience jumelles #2

Maintenant, la deuxième loupe, à droite, agit comme l'oculaire du télescope (plus proche de votre œil).

Vous serez peut-être surpris de constater que si vous faites glisser le papier-calque, l'image restera. En fait, elle apparaîtra plus claire et plus lumineuse.

experience jumelles #3

Vous venez de fabriquer un télescope en état de marche ! Vous pouvez utiliser les deux loupes pour agrandir tout objet éloigné. C'est d'ailleurs ainsi que le premier télescope a été inventé. (Certains enfants l'ont même fait, c'est une jolie petite histoire).

 

La loupe la plus proche de l'objet est appelée lentille d'objectif ; celle la plus proche de votre œil, l'oculaire. La lentille d'objectif et l'oculaire sont deux éléments dans toutes les jumelles.

 

Dans le télescope que nous venons de construire, tout est à l'envers et à l'envers. Ce serait bien pour regarder les étoiles. Mais pour observer les oiseaux ou suivre l'action d'un match de football, nous avons besoin d'une image à l'endroit. Un télescope terrestre (utilisé pour observer des objets sur terre plutôt que dans le ciel) doit retourner l'image, et c'est ce que font les prismes.

 

Pour que l'image soit à l'endroit, les jumelles ont besoin d'un troisième élément, les prismes en érection.

experience jumelles #4

Un prisme est un morceau de verre solide qui fonctionne comme un miroir, mais sans son support réfléchissant. Les rayons lumineux qui ont pénétré dans un prisme ne peuvent pas en sortir s'ils frappent une surface avec un angle trop important. Au lieu de cela, ils se réfléchissent, comme s'ils provenaient d'un miroir parfait.

 

Au milieu du XIXe siècle, un Italien du nom de Porro a conçu un télescope avec deux prismes placés à angle droit l'un par rapport à l'autre entre la lentille de l'objectif et l'oculaire. Cette disposition permettait non seulement d'ériger et d'inverser l'image, mais aussi de replier le trajet de la lumière, ce qui donnait un instrument plus court et plus maniable.

experience jumelles #5

En 1894, l'entreprise Zeiss Optical Works a créé les premières "lunettes de chasse", intégrant le design à prisme de Porro, et les jumelles à prismes modernes sont nées.

 

Depuis lors, les améliorations apportées aux jumelles ont toutes été des perfectionnements, mais l'élément essentiel n'a pas changé.

 

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