Avec :

F : Distance focale de l'instrument

D : Diamètre de l'instrument

Exemples :

• Un instrument de type Newton 114/900 possède un miroir primaire de 114mm de diamètre et de 900mm de distance focale. Le rapport F/D de cet instrument est de 900/114 = 7.9 (Très proche de 8)
• Un instrument de type Schmidt Cassegrain 200/2000 (C8, Meade 203 ...) a un rapport F/D de 10

Un instrument de rapport F/D égal à 10 ou plus sera plus adapté à l'observation des planètes ou des objets du ciel profond de type amas globulaire, nébuleuse planétaire... car il permettra d'obtenir un grossissement plus important à diamètre égal.  Les formules optiques de type Cassegrain, Schmidt Cassegrain, Maksutov ont des rapports d'ouverture généralement supérieurs ou égaux à 10.

Un instrument de rapport F/D inférieur à 5 sera plus adapté à l'imagerie du ciel profond à grand champ. On dira que l'instrument a une grande ouverture. Les formules optiques de type Newton ont des rapports d'ouverture le plus souvent compris entre 4 et 8. Les rapports F/D courts ont une tolérance à la mise au point plus délicate.

En astronomie, le diamètre de l'instrument est plus important que le rapport d'ouverture. La magnitude limite de l'instrument, son pouvoir séparateur (pouvoir résolvant) seront d'autant plus grands que le diamètre de l'instrument sera important (voir plus bas).

G = FInstrument / Foculaire

Avec :

FInstrument :  Distance focale de l'instrument (Télescope, lunette)

Foculaire : Distance focale de l'oculaire

Exemple :

Le grossissement d'un instrument de type Newton 114/900 (Diamètre 114mm , Distance focale 900mm) avec un oculaire de 15mm de focale est G = 900/15 = 60

Le grossissement maximum théorique d'un instrument est de 2.5 fois le diamètre de l'instrument. Pour un instrument de type Newton 114/900 le grossissement maximal théorique est de 285 fois.

En pratique, le grossissement maximal utilisable est la plupart du temps inférieur à la valeur maximale théorique. Il est fonction de la turbulence de l'atmosphère, du contraste des détails observés, de la luminosité de l'astre... .

Le choix d'un grossissement adapté à l'objet que l'on veut observer se fait donc en changeant d'oculaire. 

Le pouvoir séparateur est l'angle minimal permettant de distinguer 2 objets proches angulairement  (Séparation d'étoiles doubles par exemple, de détails sur une surface planétaire ...)

La formule utilisée en pratique est :

A (en secondes d'arc)  = 140 / D (diamètre de l'instrument en mm)

On trouve également dans la littérature A = 120/D un peu plus optimiste.

Exemple :

Un instrument de type Newton 114/900 a un pouvoir séparateur A = 140/114 , soit environ 1.2" (1.2 seconde d'arc).

L'oeil nu a un pouvoir de résolution variant de 30" (secondes d'arc) à 2 ' (minutes d'arc).

Les turbulences de l'air de notre atmosphère limite le pouvoir séparateur des instruments. C'est ce qu'on appelle le 'seeing'.

Le seeing est nul en dehors de notre atmosphère (Hubble Space Telescope ... ) et varie généralement de 0.5" à 2" (diamètre de la tache, de l'étalement,  représentant l'image d'une source ponctuelle).

Le champ réel observé est fonction du champ propre de l'oculaire (son champ apparent) et du grossissement de la formule optique.

Champ Réel = Champ de l'oculaire / Grossissement

Exemple :

Un oculaire de type Plöss de 15mm de focale et de 50° de champ apparent (caractéristiques de l'oculaire) utilisé sur un instrument de type Newton 114/900 fournira un grossissement de 60 (voir plus haut) et un champ réel de 50°/60 = 0.83° . C'est supérieur au diamètre de la Lune qui est de 0.5° environ (30' d'arc) . 

Avantages :

A grossissement égal, un oculaire grand champ (70° ou 80° par exemple) permettra d'observer un champ plus important. Avec une monture non motorisée, l'objet restera plus longtemps dans le champ de l'observateur.

Inconvénients :

Les formules optiques de ces oculaires de type LW, XL ... en augmentent à la fois le coût et le poids (500g ...). De plus, à partir d'une certaine focale, ces oculaires ne sont plus proposés qu'au standard de 50.8mm au lieu de 31.75mm.

Stellarium permet également de visualiser le champ de vos oculaires et capteurs pour un instrument donné

Le diamètre de la pupille de sortie d'un instrument est égal à :

Diamètre de la pupille de sortie = Focale de l'oculaire / Rapport F/D de l'instrument.

Exemple : Un oculaire de 30mm sur un instrument ouvert à 6 (Rapport F/D = 6)  donnera une pupille de sortie de diamètre 30/6 = 5mm.

Le diamètre de la pupille de nos yeux varie de 8mm pour les plus jeunes à 5mm maximum pour les personnes âgées.

La magnitude limite visuelle d'un instrument est fonction du diamètre D de l'instrument :  Ml = 2.7+ 5 log D (en mm)

Quelques exemples :

• Diamètre de 50 mm             Mvl  =  11.2
• Diamètre de 100mm            Mvl  =  12.7
• Diamètre de 150mm            Mvl  =  13.6
• Diamètre de 200mm            Mvl  =  14.2
• Diamètre de 300mm            Mvl  =  15.1

L'installation de matériel photographique par exemple exige que le foyer (plan focal) de l'instrument  ressorte suffisamment à l'extérieur du porte oculaire afin de pouvoir faire la mise au point au plan focal. 

Le tirage maximal d'un instrument est généralement fonction de sa formule optique :

• Les instruments de type Maksutov, Schmidt Cassegrain (SC) dont la mise au point se fait par déplacement du miroir primaire, ont des back focus importants et peuvent donc accueillir des montages complexes (imageur avec roue à filtres, spectroscopes, diviseur optique pour autoguider, renvoi coudé à  miroir basculant - flip mirror ...)
  

• Les instruments de type Newton ont un back focus très court lorsqu'ils sont destinés à l'observation visuelle, afin de limiter l'obstruction de l'instrument.  Il faut choisir un Newton de type 'astrographe' lorsqu'il est destiné à l'astrophotographie. Dans ce cas, le back focus est augmenté par construction de l'instrument, mais au détriment de son obstruction.

A noter qu'une lentille de barlow augmente le tirage d'un instrument, mais c'est au détriment du champ réel observé.