Comme tout amateur d'astronomie le sait, l'image d'une source lumineuse punctiforme pouvant être considérée, à des fins pratiques, comme une étoile, elle n'est pas donc un point de diamètre infinitésimal, mais une figure aux dimensions finies, de l'ordre de quelques microns, présentant une forme bien déterminée, appelée "image de diffraction".

Elle est formée essentiellement de deux parties: une partie centrale et une partie périphérique. La surface de l'objectif est responsable de la formation de la première, tandis que le bord de celui-ci est responsable de la formation de la seconde.

Les dimensions et la forme de cette image dépendent donc de la forme et des dimensions de l'objectif. Plus précisément, les dimensions de l'image dépendent de l'ouverture relative de l'objectif. A distance focale égale, l'image sera d'autant plus petite que le diamètre de l'objectif sera plus grand, et inversement. Il en résulte qu'un objectif à plus grande ouverture aura un pouvoir séparateur plus important. Il existe deux types de pouvoir séparateur: un angulaire (absolu) et un autre linéaire (relatif).

Le pouvoir séparateur angulaire ne dépend pas de l'ouverture relative de l'objectif, mais de son diamètre, et peut être mesuré en secondes d'arc. Le pouvoir séparateur angulaire de l'objectif sera d'autant plus grand et l'angle le mesurant en secondes d'arc sera d'autant plus petit que l'objectif sera grand; á titre de donnée orientative, nous pouvons dire que le pouvoir séparateur d'un objectif de 100 mm d'ouverture est d'environ 1" d'arc, ce qui correspond au diamètre apparent d'un cercle d'un cm de diamètre, situé à 2 Km de distance.

Le pouvoir séparateur relatif dépend de l'ouverture relative et peut être mesuré en lignes par millimètre (lignes / mm). Par exemple, tous les objectifs ouverts à f/10, indépendemment de leur diamètre, ont le même pouvoir séparateur relatif (environ 180 lignes / mm). Mais ceux ayant un plus grand diamètre auront un pouvoir séparateur absolu plus grand (les images des deux composants d'une étoile double, par exemple, auront les mêmes diamètres, qui seront les diamètres de leurs images de diffraction, mais ces deux images seront plus éloignées dans les objectifs d'une plus grande distance focale).

Un fait intéressant pour l'amateur est que la forme et la taille des images produites par un objectif peuvent, dans certaines limites, être modifiées, ce qui ne peut se faire évidemment qu'en connaissant la façon dont ces images de diffraction sont formées. Etant donné qu'il s'agit d'un article de vulgarisation, nous mettons à l'écart les formules et les explications trop spécialisées de l'optique physique et nous allons essayer d'analyser les faits de la manière la plus simple.

Les objectifs ont normalement un contour circulaire, sauf des cas particuliers (tel que l'oeil du chat). Mais dans la pratique ce qui compte c'est la forme du diaphragme, qui n'est pas toujours circulaire: les diaphragmes peuvent être carrés, rectangulaires, pentagonaux, hexagonaux, etc.; et même aux bords de leurs lames ils ne sont pas toujours droits. Or, à titre d'explication, arrêtons-nous ici sur le cas d'un objectif carré, pour aborder ensuite d'autres formes. L'objectif carré forme une image de diffraction composée comme présentée à la figure 3:

• une partie centrale, de forme carré, de quelque microns de taille, provenant de la surface de l'objectif.

• une partie périphérique, aux plus grandes dimensions (jusqu'à plusieurs mm), produite par les bords de l'objectif et formée d'une croix, dont les bras ont une intensité (et partant une longueur) proportionnelle aux côtés de l'objectif, et une largeur inversement proportionnelle à ceux-ci.

Pour des objectifs triangulaires, pentagonaux et hexagonaux, les mêmes considérations sont valables. Dans le cas du rectangle et du triangle il n'est pas non plus conseillé son utilisation, sauf à des fins d'expérimentation: dans le cas du triangle, par ex., les bras produits seraient six, comme pour l'hexagone, qui a l'avantage de se rapprocher du cercle, avec une perte moindre de luminosité et de pouvoir séparateur.

L'objectif rond n'est qu'un objectif polygonal aux côtés infinis. L'image centrale sera donc un "polygone" aux côtés infinis, c'est-à-dire un disque; les croix seront aussi infinies; mais, les "côtés" étant trop petits, l'intensité de chaque bras sera également réduite: et dans la pratique, au lieu d'observer des croix, on observera des anneaux (1). Aussi bien les anneaux que les croix sont en réalité des spectres de diffraction, et les bras de ces dernières, observés en détail, s'avèrent formés par une série de segments. 
Cela arrive en présence de la lumière monochromatique; en présence de la lumière blanche les phénomènes sont un peu plus compliqués, car chaque couleur est diffractée de manière différente.

A l'aide d'un objectif rond, et en observant l'image de diffraction d'une étoile, formée par son petit disque central et par ses anneaux, un observateur attentif n'est pas sans se demander ce qui arriverait si l'on pouvait éliminer ces anneaux (2). Cela permettrait d'augmenter soit le pouvoir séparateur, soit le contraste de l'objectif. En fait, cette possibilité existe et la technique utilisée pour y parvenir est connue sous le nom d' "apodisation" (du grec = couper les pattes). Cette dénomination est due à la forme de la représentation graphique de l'image de diffraction, similaire à une colonne, dont le fût représente la partie centrale de l'image, tandis que la base (les "pattes") constitue les anneaux.

Une manière d'obtenir ce résultat consiste à utiliser un filtre "dégradé", dont la transparence est maximale au centre et se réduit à zéro près des bords, jusqu'à disparaître. On observe une légère perte de luminosité, ce qui n'est pas très grave en général, et une perte du bec central dans le graphique, indiquant une diminution de brillement du disque central.

Il y a aussi d'autres techniques pour modifier l'image de diffraction, mais on parle également d'apodisation dans ces cas. Un recours assez connu est celui déjà mentionné du diaphragme hexagonal. L'utilisation de ce diaphragme, consiste en ceci: tandis que d'un côté il produit la transformation de l'image centrale de cercle à hexagone, et d'un autre élimine totalement les anneaux de diffraction, la lumière réfractée par les bords forme donc une figure à 6 bras (4) au lieu d'anneaux. Lors de l'observation d'objets étendus le contraste global reste invarié; mais lors de l'observation d'étoiles doubles, du fait que la distribution de la lumière dans le champ n'est pas la même, il est possible de les séparer plus facilement, à travers une orientation correcte du diaphragme, de sorte qu'un des composants (le plus faible) tombe dans la bissectrice de deux bras contigus et augmente en fait le pouvoir séparateur. Le cas du partenaire de Sirius est bien connu, à la limite de résolution d'un télescope de 16", qui peut être séparé par cette technique à l'aide d'un télescope de 14".

Des mots à part méritent les OBSTRUCTIONS CENTRALES et les ARAIGNÉES des réflecteurs.

Dans un réflecteur l'image est formée de manière similaire à celle d'un réfracteur, à des différences près en raison de l'obstruction centrale et à l'éventuelle présence d'une araignée. On sait combien les obstructions centrales (5-8) sont nuisibles, elles entraînent surtout deux conséquences:

• UNE pas grave (perte de luminosité);

• UNE AUTRE plus grave (diminution du contraste et du pouvoir séparateur).

Ce dernier surtout est réduit parce que la lumière diffractée par le bord de l'obstruction centrale va tomber sur le premier anneau (5) de l'image de diffraction, son intensité augmente assez pour étendre dans la pratique les dimensions du disque central. L'utilisation d'un filtre dégradé pourrait également dans ce cas éliminer le bord; or, il n'est pas aisé d'y arriver. Il est donc plus simple d'utiliser une obstruction polygonale, qui ferait tomber la lumière diffractée non pas sur le premier anneau, mais sur une croix (de 4 ou 6 pattes), le contraste global restant invarié mais le pouvoir séparateur étant plus performant. Dans le cas du diaphragme carré il serait convenable que celui-ci soit orientable, de sorte que la croix soit orientée selon les 4 points cardinaux. En cas d'utilisation d'un diaphragme hexagonal pour l'obstruction central, il convient que le diaphragme de l'objectif soit également hexagonal, et que tous les deux soient orientables. Autrement, les anneaux de diffraction ne disparaîtraient pas. C'est un soin particulier qu'il faut avoir lors de la mise en oeuvre et de la mise en parallèle des côtés.

Il en va autrement des araignées. Celle à 4 bras (6), ainsi que le diaphragme carré, produit une croix régulière à 4 bras. Ce type d'araignée est le meilleur, soit du fait de la présence de la croix, soit pour des raisons mécaniques. L'araignée à 3 bras, ainsi que les diaphragmes triangulaire et hexagonal, produit une "croix" à 6 bras, quoique moins intenses. Esthétiquement belle, elle ne rend pas cependant plus aisée l'orientation. Celles à deux bras et à un seul bras doivent être évitées.

Si on veut éliminer ces figures, il y a plusieurs manières:

La croix permet de:

1) situer les 4 points cardinaux;
2) situer sur les photos le centre des étoiles;
3) découvrir si une étoile est double (8);
4) mesurer, en l'occurrence, la distance angulaire des composants.

Je laisse aux amateurs le divertissement de faire des expériences avec tout type d'araignée et d'obstruction imaginable, soit avec des ciseaux ou avec l'ordinateur.

A ce point il ne me reste qu'à vous souhaiter un bon divertissement!