QCM : Formation des images optiques — 18 questions

Explication

Un objet lumineux est un corps capable d’émettre de la lumière, soit directement, soit après une réflexion ou une transmission. Un point de convergence décrit plutôt une image ou un foyer optique.

Explication

Un objet ponctuel est un objet lumineux réduit à un point appelé point lumineux. Un objet étendu comporte au contraire plusieurs points lumineux.

Explication

Le point image A’ est le sommet du nouveau cône de rayons émergents produit par le système optique. Le point objet A correspond, lui, au sommet du cône incident.

Explication

L’image A’ produite par le premier appareil peut jouer le rôle d’objet pour un deuxième appareil, qui forme alors une nouvelle image A’’. Elle n’est pas assimilée à un rayon ni à une source par définition.

Explication

Le stigmatisme signifie qu’un objet ponctuel donne une image ponctuelle par l’intermédiaire du système optique. La formation d’une tache ou d’une caustique caractérise plutôt une aberration.

Explication

Une aberration est un défaut du système qui empêche la formation d’une image ponctuelle à partir d’un objet ponctuel. La convergence parfaite vers un point correspond au stigmatisme, et non à une aberration.

Explication

Les conditions de Gauss consistent à conserver les rayons paraxiaux, proches de l’axe optique et peu inclinés. Les rayons externes ou très inclinés sont écartés car ils accentuent les aberrations.

Explication

Un trou réglable limite la taille de la caustique en supprimant les rayons les plus externes, ce qui la rend presque ponctuelle. Augmenter l’ouverture aurait plutôt tendance à laisser passer davantage de rayons aberrants.

Explication

L’aplanétisme décrit la conservation d’une image plane perpendiculaire à l’axe pour un objet plan placé dans les mêmes conditions. Le stigmatisme concerne plutôt la correspondance entre points objet et points image, et ne définit donc pas directement l’aplanétisme.

Explication

La valeur absolue du grandissement est le rapport entre la dimension de l’image et celle de l’objet, soit $|\gamma|=\frac{6}{2}=3$. Le rapport inverse, $\frac{1}{3}$, correspondrait à une image trois fois plus petite que l’objet.

Explication

Par convention, le grandissement est négatif lorsque l’image est renversée et positif lorsqu’elle est droite. Le rapport des dimensions détermine sa valeur absolue, mais le signe renseigne sur l’orientation.

Explication

L’éloignement indéfini d’un point objet fait que les rayons incidents sont assimilés à un faisceau parallèle. Ce faisceau peut être incliné par rapport à l’axe, et ne se réduit donc pas nécessairement à un rayon axial unique.

Explication

Un objet ponctuel à l’infini est représenté par un seul point, d’où $A_\infty=B_\infty$. Un objet étendu possède deux points distincts et sous-tend donc un petit angle $\beta$ non nul.

Explication

Une image réelle correspond à une convergence effective de la lumière et peut donc être projetée sur un écran. Le prolongement apparent des rayons sans accumulation lumineuse caractérise au contraire une image virtuelle.

Explication

Même sans accumulation réelle de lumière, une image virtuelle peut servir d’objet pour l’appareil suivant, qui reçoit des rayons semblant en provenir. Elle ne peut toutefois pas être recueillie directement sur un écran placé à ce point.

Explication

Les rayons émergents divergent, mais leurs prolongements en arrière se rencontrent au symétrique du point objet par rapport au miroir. La convergence réelle des rayons réfléchis ne convient pas, puisqu’ils divergent après la réflexion.

Explication

Un objet virtuel correspond au sommet d’un cône convergent de rayons incidents, placé dans une région où la lumière n’existe pas réellement. Un point matériel lumineux ne décrit pas cette construction géométrique.

Explication

Le point objet est défini par le sommet du cône de rayons incidents, alors que le point image est défini par le sommet du cône de rayons émergents. Inverser les cônes attribués aux deux points constitue la confusion classique entre objet et image.