OPTIQUE ADAPTATIVE
Une étoile meurt en un feu d'artifice cataclysmique dans une galaxie lointaine. Témoin de cet instant rare, la fulgurante lumière qu'elle émet parcourt l'espace intergalactique durant quelques centaines de millions d'années, sous forme d'une onde électromagnétique qui se conservera intacte sur ces distances et durées gigantesques. Mais il suffira qu'une planète minuscule ait entretenu une atmosphère pelliculaire (pas même un millionième du rayon de la planète, si on imaginait de la condenser) pour que ce beau parcours soit perturbé en quelques microsecondes : comme une feuille de papier que l'on froisse, l'onde est malmenée, distordue ; de plane, elle devient bosselée, et l'image qu'on en forme est irrémédiablement dégradée, un peu comme si un pudique vitrage de salle de bain avait été interposé. Irrémédiablement ? Peut-être pas, puisque l'optique adaptative va permettre de défroisser l'onde et de reconstituer l'image dans sa finesse.
POUVOIR SÉPARATEUR D'UN INSTRUMENT D'OPTIQUE
Limite fondamentale, car elle découle des relations d'incertitude d'Heisenberg, le phénomène de diffraction fixe la limite de résolution angulaire d'un instrument d'optique, c'est-à-dire du détail le plus fin qui peut être distingué ; comme on considère le plus souvent la formation d'une image d'un objet distant, on parle en termes d'angle ; on montre que le plus petit angle qui sépare deux détails distincts (par exemple deux barreaux d'une échelle) est proportionnel à la longueur d'onde et inversement proportionnel au diamètre de l'optique : a = ( l / D) = 1,0 (l [nm] / D [mm]) microradian. Donc, plus grande est l'optique et plus la capacité à voir des détails fins progresse. Ainsi, un objectif standard d'appareil photo permettra de résoudre une pièce de 10 centimes à 1 kilomètre de distance (20 microradians), tandis qu'un télescope de 10 mètres de diamètre (celui des télescopes jumeaux Keck sur l'île de Hawaii) permettrait en principe de distinguer cette même pièce depuis une distance de 400 kilomètres. En principe seulement, car l'atmosphère turbulente aura introduit une limitation à la finesse des images, moins fondamentale mais bien réelle, qui se situe en général vers 5 microradians, pratiquement indépendante de la taille de l'optique et de la longueur d'onde : c'est donc une perte de presque un facteur 100 sur le piqué de l'image que l'atmosphère aura ainsi provoquée. Le piqué dans une image n'est pas seulement un élément esthétique : dans beaucoup d'applications, il est crucial de pouvoir résoudre les détails les plus fins. C'est avec ce but de reconquérir cette potentialité perdue, la limite de diffraction, que l'optique adaptative a vu le jour.
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Écrit par
- Daniel ROUAN : directeur de recherche au C.N.R.S., membre de l'Académie des sciences
Classification
Média
Système : fonctionnement
Encyclopædia Universalis France
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