Cas d'un miroir sphérique

>> NOTIONS IMPORTANTES<<

 

>> La première notion à comprendre avant de se lancer dans la parabolisation est le phénomène appelé aberration de sphéricité. Le schéma ci-contre représente le trajet des rayons lumineux provenant de l'infini et reçus par un miroir sphérique. Si l'on considère les rayons représentés en vert qui arrivent sur la partie périphérique du miroir, ceux-ci vont couper l'axe de ce miroir en un point précis. Si l'on s'intéresse maintenant aux rayons lumineux reçus par la partie centrale du miroir (en rouge), on se rend compte que ceux-ci ne coupent pas l'axe du miroir au même endroit que les rayons de la partie périphérique. Problème, un tel miroir ne pourra jamais donner d'images nettes puisqu'en plaçant l'oeil au point focal de la région périphérique, les images des autres régions du miroir ne seront plus nette et vice-versa.

 

>> Solution : si l'on s'appui sur les explications des pages précédentes (cf. bas de la page banc optique), on sait que lorsqu'une partie du miroir a un rayon de courbure trop long, il faut la creuser un peu plus. Et bien c'est exactement ce qui va se passer au cours de la parabolisation. Il s'agit en fait de retravailler le miroir de façon à ce que l'ensemble des zones du miroir renvois les rayons lumineux qu'elles reçoivent en un même point appelé point focal. La manière la plus sûr d'y arriver étant de creuser le centre du miroir.

 

>> Remarques : on a vu qu'un miroir de télescope devait être parabolique pour concentrer en un même point les rayons lumineux venant de l'infini. Pourtant certains miroirs échappent à cette condition. Un rapport F/D important permet d'éviter la parabolisation. Par exemple un miroir de 130mm de diamètre et de 1200mm de focale (F/D=9) pourra ne pas être parabolisé étant donné le peu de différence entre la sphère et la parabole pour un F/D aussi important.

>> A noter aussi que les miroir des Schmidt-Cassegrain sont équipés de miroirs sphériques et non paraboliques. dans ce cas c'est la lame de Schmidt à l'avant du tube qui permet de corriger les trajets des rayons lumineux en fonction de leur distance au centre du miroir. Encore un fois ceci est possible en raison du rapports F/D important qui minimise les corrections à apporter.

Différence entre sphére (vert) et parabole (rouge)

>> D'après le schéma de droite, pour passer de la sphère à la parabole il suffit de creuser le centre du miroir et de rabattre un peu ses bords.

Au foucaultoir, un miroir parabolique apparaîtra donc avec un trou central et des bords rabattus. La zone la moins modifiée est la zone 0.7 du miroir. C'est la référence puisqu'elle est commune aux deux courbes, c'est l'endroit où les deux courbes se touchent.

>> LES COURSES DE PARABOLISATION <<

>> En ce qui concerne la parabolisation, ce qui compte c'est l'expérience. J'en profite d'ailleurs pour remercier Jean-Marc Becker qui m'a fait profiter de la sienne en me donnant régulièrement des conseils au fur et à mesure de l'avancée de mes travaux. Merci Jean-Marc. Il faut avant tout prendre notes de toutes les caractéristiques des retouches que vous faites et tenir en tenant un cahier de retouches. Au bout de plusieurs dizaines de retouches, ce petit catalogue vous permettra de retrouver facilement des solutions aux problèmes courants. A noter aussi que les retouches peuvent varier en fonction de l'individu... à vous de vous forger une expérience.

>> Finalement la parabolisation peut aller relativement vite mais peut aussi devenir un véritable calvaire si le travail n'est pas assez régulier et réfléchi. Dans un premier temps il est nécessaire d'utiliser toujours les mêmes courses pas trop "radicales", il faut laisser le temps au polissoir de se déformer (pas question de travailler dans un endroit trop froid sinon la poix est trop dure) et foulcaulter régulièrement le miroir pour étudier l'avancée de sa forme. Les retouches locales "radicales" n'interviennent qu'à la fin de la parabolisation lorsque les défauts localisés sont difficiles à retoucher avec un outil pleine taille.

 

>> Les courses classiques de parabolisation
La façon la plus simple de paraboliser un miroir est de travailler miroir dessus en amplifiant les courses au maximum (mais pas trop sinon le miroir risque de claquer sur votre polissoir) tout en augmentant le déport (cf. schéma ci-dessous représentant en rouge les courses décrites par le centre du miroir ). Ce type de course permet de travailler beaucoup plus le centre du miroir sans trop modifier le rayon de courbure des parties périphériques.


Miroir dessus courses amples et grand déport

En utilisant le même type de course miroir dessous, l'effet sera inversé. Dans ce cas ce sont les bords du miroir qui seront le plus souvent travaillés et ceux-ci se rabattront assez rapidement, attention donc.

 

>> Adaptation des courses
En utilisant ce même type de course (miroir dessus) et en insistant plus lorsque le miroir est sur le bord du polissoir, le centre du miroir va être travaillé beaucoup plus rapidement, cette technique est utile pour rattraper un bord trop plat. Au contraire si les courses insistent d'avantage lorsque le miroir est au centre du polissoir, alors l'usure est régulière et les bords du miroir ne sont pratiquement pas touchés. La différence de courbure créée entre les zones centrales et périphériques du miroir donne dans ce cas l'impression de rabattre les bords du miroir.

>> A vous maintenant de vous faire votre propre idée de la chose, une multitude de retouches est possible, je ne vous livrerai donc pas ici une étude exhaustive des retouches de parabolisation. A vous de voir au cas par cas. A noter tout de même qu'il est souvent très utile d'en discuter avec un ami pousseur de verre pour voir si sa propre vision des choses n'est pas faussée... croyez-en mon expérience.

 

 

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>> MON EXPERIENCE <<
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>> Je ne vais pas vous exposer l'ensemble des pistes qui m'ont conduit à obtenir un miroir plus que satisfaisant, tout simplement parce qu'en tant que premier miroir, celui-ci s'est vite révélé être le sujet d'expériences plus ou moins fertiles. C'est ainsi que j'ai passé quelques semaines sur le miroir pour obtenir une sphère polie quasi parfaite, alors qu'il m'a fallu trois mois pour terminer la parabolisation. Mais comme on dit souvent on apprend des erreurs, voici donc quelques écueils à éviter lorsque vous paraboliserez votre miroir :

  • Poix trop dure. Non seulement lors de la confection du polissoir, ma poix aurait due être diluée quelque peu (essence de térébenthine) mais en plus j'ai pris la fâcheuse habitude de travailler dans une pièce relativement froide. L'été ceci ne posait pas trop de problèmes mais en automne il en est tout autre. Je vous recommande donc de faire très attention à ces deux points en utilisant une poix bien molle et en travaillant à l'intérieur (18-20°)


Polissoir en fin de parabolisation

  • Pression incertaine. Quand la parabolisation est difficile et que rien ne va dans le bon sens, il ne faut pas forcer le couple polissoir-outil en exerçant des pressions incertaines au cours de courses plus ou moins irrégulières. Si jamais cette mauvaise habitude a déjà été prise, il vaut mieux dans ce cas represser le polissoir et reprendre des courses régulières et reproductibles.
  • Le miroir ne se déforme plus. Lorsque le miroir ne se déforme plus, il peut être judicieux de travailler avec un couple miroir-outil tièdi avant tout autre chose. Dans tous les cas, il faut sentir l'adhérence grasse entre miroir et outil, garant du bon déroulement de la parabolisation. A noter que cette solution couplée avec des courses régulière et lentes permet de diminuer le zonage du miroir.
  • Retouches radicales. Grossière erreur à ne surtout pas faire, il ne faut pas utiliser dès le début de la parabolisation des courses de type "retouches locales". celles-ci sont trop aléatoires et ne vous permettront pas d'emmener votre miroir vers une parabole presque parfaite (croyez-en mon expérience). Il faut donc utiliser des courses régulières et reproductibles dans un premier temps.

 

>> Déroulement de la parabolisation :

En résumant et en ne tenant pas compte des nombreuses pistes explorées au cours de la parabolisation de ce miroir de 255mm voici comment s'est déroulé ce périlleux exercice.

>> Quelques heures de travail en utilisant les courses préconisées plus haut :

En résumant mon carnet de retouches, je suis aussi surpris que vous. Seule ce type de retouche a été efficace dans mon cas et a suffit pour m'amener jusqu'à une parabole dont le plus grand écart PV (pic to valley) est de 26 nm c'est à dire Lambda/22 sur l'onde donc Lambda/44 sur le verre. J'ai tout de même passé trois mois sur la parabolisation ce qui vous laisse déviner le nombre de fois où j'ai emprunter les mauvaises pistes. parfois il ne faut pas grand chose pour améliorer le travail, dans ce cas il est souvent préférable de prendre contact avec une personne ayant déjà parabolisé un miroir, son expérience pourrait vous être d'un grand secours...

 

 

>> LA FIN DE LA PARABOLISATION <<

>>Pour être de bonne qualité, un miroir de télescope doit répondre aux deux conditions suivantes suivant Adrien Millies-Lacroix :

  • Lors de la formation de l'image d'une étoile tous les rayons lumineux doivent converger à l'intérieur de la tache de diffraction appelée figure d'Airy (cf. graphique numéro 1 ci-dessous).
  • Les rayons doivent arriver groupés au foyer avec un décalage, entre le premier et le dernier, inférieur ou égal à ¼ de longueur d'onde (ou Lambda/4). (cf. graphique numéro 2 ci-dessous)

Ces deux conditions ne sont pas rigoureusement liées. Pourtant, Adrien Millies-Lacroix a constaté que la conformité à la seconde règle entraîne très souvent la satisfaction de la première. Ainsi l'opticien peut se concentrer sur la vérification de la seconde condition pour conduire ses retouches. Ainsi lorsque votre miroir est à Lambda/4, il doit normalement être pratiquement terminé. Cependant suivant l'utilisation que vous en ferez, sachez qu'un miroir utilisé en planétaire est beaucoup plus exigeant qu'un miroir destiné au ciel profond. Il est donc préférable de continuer la parabolisation jusqu'à obtenir une précision un peu plus importante. A vous de juger, ensuite il ne vous restera plus qu'à envoyer le miroir à l'aluminure.


Graphique 1 : résultat final. L'ensemble des rayons lumineux reçus par le miroir sont réunis dans la figure d'Airy.

 


Graphique 2 : résultat final. La plus grande différence entre la courbe théorique et le profil du miroir est de 26nm.

Le miroir est terminé !!!! Je vous invite donc à visiter la prochaine étape de la construction de ce télescope : la partie mécanique

TAILLE DU MIROIR DE 255mm :

PARABOLISATION