P.S.F. signifie "point spread function" et en français on parle de réponse impulsionnelle ou percussionnelle. C'est une caractéristique très importante d'un système physique.
En effet, si on injecte dans un système physique (par exemple un moteur électrique, un mobile, un instrument d'optique) une impulsion (électrique, mécanique, optique) très courte, on obtient une réponse dite impulsionnelle. Cette réponse permet de caractériser le système physique, car elle contient toutes les propriétés (électrique, mécanique, optique) du système. Notez que la majorité des systèmes physiques (sauf cas très particulier comme la relativité générale par exemple) peut être modélisée par des équations dites linéaires, c'est à dire une réponse d'un système physique peut se "décomposer" en plusieurs réponses élémentaires. On peut donc facilement prévoir n'importe quelles réponses si on connait la réponse impulsionnelle (la réponse la plus élémentaire en fait) du système physique.
Prenons l'exemple d'une lunette qui observe des étoiles.
Si on observe une source ponctuelle très lointaine (typiquement une étoile), on devrait voir un point avec un capteur ou avec l’œil. Or, ce n'est pas le cas si la qualité du ciel est excellente : on voit un point étalé entouré d'anneaux. Ces anneaux s'expliquent par l'aspect ondulatoire de la lumière et tout particulièrement ce qu'on appelle la diffraction. En effet, la lumière peut être vue comme "une vibration" : à cause du passage dans le système optique, la réponse impulsionnelle ne sera pas un point mais une forme que l'on peut facilement calculer par les modèles dits "ondulatoires" de la lumière. C'est un point "étalé" avec autour des anneaux. C'est le cas idéal.
En réalité, on peut "qualifier" une lunette ou n'importe quel système optique grâce à la mesure de cette réponse impulsionnelle. En effet, à cause de différentes imperfections lors de la fabrication des lentilles, on arrive rarement à la réponse impulsionnelle parfaite. Donc, s'il existe un écart entre la forme parfaite et la forme mesurée (par exemple avec une étoile artificielle réalisée à l'aide d'un laser), on définit une valeur dite de "strehl ratio" comprise entre 0 et 1. En général, une valeur de 1 est la réponse parfaite. Pour une très bonne lunette, il faudrait que cette valeur soit supérieure à 0,95.
Pour un télescope, cette valeur est souvent très inférieure à 0,95 car généralement un second miroir devant le premier miroir est utilisé pour récupérer l'information et la renvoyer vers l’œil, donc on ne récupère pas toute la lumière du champ observé sur le premier miroir (le second miroir "cache" le premier miroir). C'est pourquoi il est préférable si on veut faire des images d'excellente qualité (donc avec un "piqué poussé") d'utiliser une lunette plutôt qu'un télescope (mais cela ne veut pas dire que le télescope n'a aucun avantage). En principe, un fabricant sérieux de lunettes vous donnera la valeur du strehl ratio après avoir fait la mesure sur un banc optique dédié.
Notez que l’atmosphère évidemment perturbe également cette réponse impulsionnelle ce que l'on traduit par le "seeing", terme technique pour désigner la perte de la qualité d'image à cause de la turbulence atmosphérique.
Mais nous y reviendrons dans un prochain billet.