QCM : La lunette astronomique — 16 questions

Question 1

1. Quelle est la fonction principale de l’objectif dans une lunette astronomique ?

Comparer les angles apparents avec et sans instrument

Placer l’image finale dans le plan focal de l’objectif

Donner une image virtuelle agrandie à l’œil de l’observateur

Former une image intermédiaire réelle et renversée de l’objet

Explication

L’objectif, placé du côté de l’objet, recueille la lumière et forme une image intermédiaire réelle et renversée. L’oculaire intervient ensuite pour observer cette image comme avec une loupe.

Answer

Former une image intermédiaire réelle et renversée de l’objet

Question 2

2. Quel rôle joue l’oculaire dans une lunette astronomique ?

Il mesure la distance focale entre les deux lentilles

Il recueille la lumière et forme l’image intermédiaire

Il produit une image réelle au foyer de l’objectif

Il agit comme une loupe et fournit une image virtuelle

Explication

L’oculaire est une lentille convergente placée du côté de l’œil et transforme l’image intermédiaire en image virtuelle. La formation de l’image intermédiaire réelle relève de l’objectif.

Answer

Il agit comme une loupe et fournit une image virtuelle

Question 3

3. Quelle condition permet à une lunette de fonctionner comme un système afocal ?

Les centres optiques des lentilles sont confondus dans le même point

Le foyer objet de l’objectif coïncide avec le foyer image de l’oculaire

Les deux lentilles possèdent des distances focales identiques

Le foyer image de l’objectif coïncide avec le foyer objet de l’oculaire

Explication

La condition afocale est réalisée lorsque le foyer image de l’objectif est confondu avec le foyer objet de l’oculaire. Cette disposition permet d’obtenir des rayons émergents parallèles pour un objet à l’infini.

Answer

Le foyer image de l’objectif coïncide avec le foyer objet de l’oculaire

Question 4

4. Une lunette afocale est réglée selon $\overline{O_1O_2}=f'_1+f'_2$ . Que représente cette relation ?

La différence entre les distances focales des deux lentilles

La distance entre les centres optiques des deux lentilles

La distance entre les foyers images des deux lentilles

La somme des diamètres des deux lentilles convergentes

Explication

Dans une lunette afocale, la distance séparant les centres optiques vaut la somme des distances focales de l’objectif et de l’oculaire. Cette relation découle de la coïncidence du foyer image de l’objectif avec le foyer objet de l’oculaire.

Answer

La distance entre les centres optiques des deux lentilles

Question 5

5. Quelle succession décrit correctement la formation de l’image dans une lunette afocale ?

L’oculaire forme une image réelle renversée, puis l’objectif donne une image virtuelle proche

L’objectif forme une image réelle renversée, puis l’oculaire donne une image virtuelle à l’infini

L’objectif donne une image virtuelle droite, puis l’oculaire forme une image réelle au foyer

L’oculaire produit d’abord une image virtuelle, puis l’objectif la projette sur un écran

Explication

L’objectif forme d’abord une image intermédiaire réelle et renversée, placée dans le plan focal objet de l’oculaire. Celui-ci fournit alors une image finale virtuelle à l’infini avec des rayons parallèles.

Answer

L’objectif forme une image réelle renversée, puis l’oculaire donne une image virtuelle à l’infini

Question 6

6. Pourquoi l’observation d’une image finale située à l’infini est-elle plus confortable pour l’œil ?

Elle forme une image proche, ce qui facilite la convergence des yeux

Elle permet d’observer sans accommodation, avec le cristallin au repos

Elle nécessite une mise au point permanente pour maintenir les rayons parallèles

Elle impose une accommodation forte, qui stabilise davantage l’image

Explication

Une image finale à l’infini est observée sans accommodation, de sorte que le cristallin reste au repos. Une image proche demanderait au contraire un effort d’accommodation.

Answer

Elle permet d’observer sans accommodation, avec le cristallin au repos

Question 7

7. Que compare le grossissement d’un système optique ?

Les diamètres apparents de l’image observée et de l’objet vu à l’œil nu

Les diamètres physiques des lentilles utilisées pour former l’image

Les distances focales de l’objectif et de l’oculaire dans l’instrument

Les longueurs réelles de l’image et de l’objet placés dans le même plan

Explication

Le grossissement compare l’angle apparent sous lequel l’image est vue avec celui sous lequel l’objet est vu à l’œil nu. Il ne compare donc pas directement les longueurs réelles de l’objet et de son image.

Answer

Les diamètres apparents de l’image observée et de l’objet vu à l’œil nu

Question 8

8. Un objet est vu sous un angle $\alpha=2\,\text{mrad}$ à l’œil nu et sous un angle $\alpha'=10\,\text{mrad}$ avec une lunette. Quel est le grossissement ?

G=8

G=12

G=20

G=5

Explication

Le grossissement vaut $G=\frac{\alpha'}{\alpha}=\frac{10}{2}=5$ , car les deux angles sont exprimés dans la même unité. La différence entre les angles ne correspond pas à la définition du grossissement.

Answer

Parce que la distance focale de l’objectif dépasse celle de l’oculaire

Answer

Il collecte davantage de lumière et permet de distinguer plus de détails

Answer

Remplacer l’oculaire par un modèle de distance focale différente

Answer

Commencer par la plus grande distance focale, puis la réduire progressivement

Answer

L’image de l’objectif formée par l’oculaire, traversée par les rayons émergents

Answer

Faire coïncider la pupille de l’œil avec le cercle oculaire

Answer

$$d=4\,\text{mm}$$

Question 9

9. Une lunette afocale possède un objectif de distance focale $1{,}20\,\text{m}$ et un oculaire de distance focale $0{,}030\,\text{m}$ . Quel est son grossissement en valeur absolue ?

G=4

G=0{,}025

G=40

G=1{,}17

Explication

Pour une lunette afocale, le grossissement en valeur absolue est le rapport $G=\frac{f'_{objectif}}{f'_{oculaire}}=\frac{1{,}20}{0{,}030}=40$ . Le rapport inverse donnerait une valeur inférieure à un, incompatible avec les focales indiquées.

Question 10

10. Pourquoi le grossissement d’une lunette astronomique est-il supérieur à 1 ?

Parce que l’image intermédiaire est virtuelle avant son observation

Parce que la distance focale de l’objectif dépasse celle de l’oculaire

Parce que l’objectif possède une vergence supérieure à celle de l’oculaire

Parce que le diamètre de l’oculaire dépasse celui de l’objectif

Explication

Le grossissement est supérieur à 1 lorsque la distance focale de l’objectif est plus grande que celle de l’oculaire. L’objet est alors observé sous un angle apparent plus grand qu’à l’œil nu.

Question 11

11. Pourquoi un objectif de plus grand diamètre améliore-t-il généralement l’observation astronomique ?

Il déplace le foyer de l’instrument vers l’oculaire utilisé

Il collecte davantage de lumière et permet de distinguer plus de détails

Il augmente directement le grossissement produit par chaque oculaire

Il réduit la distance focale de l’objectif et élargit le champ observé

Explication

Un objectif plus grand recueille davantage de lumière, ce qui rend les images plus lumineuses et facilite la distinction des détails. Le grossissement dépend des focales de l’objectif et de l’oculaire, et non du diamètre de l’objectif.

Question 12

12. Avec une lunette dont l’objectif reste inchangé, quel réglage permet de modifier le grossissement ?

Déplacer l’objectif afin de recueillir davantage de lumière incidente

Modifier la position du trépied pour changer l’orientation de la lunette

Remplacer l’oculaire par un modèle de distance focale différente

Augmenter le diamètre apparent de l’objectif sans changer les focales

Explication

Pour un objectif donné, le grossissement dépend de l’oculaire utilisé, notamment de sa distance focale. Changer le diamètre de l’objectif agit surtout sur la quantité de lumière recueillie, pas sur le grossissement.

Question 13

13. Dans quel ordre faut-il utiliser les oculaires pour régler progressivement une lunette ?

Commencer par l’oculaire de plus grand diamètre, puis réduire son diamètre

Commencer par l’oculaire le plus lumineux, puis modifier la focale de l’objectif

Commencer par la plus courte distance focale, puis l’augmenter progressivement

Commencer par la plus grande distance focale, puis la réduire progressivement

Explication

La mise au point doit commencer avec l’oculaire de plus grande distance focale, qui fournit un faible grossissement, avant de passer progressivement à des focales plus courtes. Commencer par une courte focale impose d’emblée un grossissement élevé, moins adapté au réglage initial.

Question 14

14. Que désigne le cercle oculaire dans une lunette ?

L’image de l’objectif formée par l’oculaire, traversée par les rayons émergents

La surface de l’objectif directement tournée vers l’objet observé

La monture circulaire qui maintient l’oculaire à l’arrière de la lunette

Le foyer de l’objectif où convergent les rayons provenant de l’objet

Explication

Le cercle oculaire est l’image de l’objectif produite par l’oculaire et contient le passage de tous les rayons lumineux sortant de la lunette. La surface tournée vers l’objet est l’objectif, tandis que la monture n’est pas une image optique.

Question 15

15. Comment placer l’œil pour recevoir le maximum de lumière et observer tout le champ ?

Placer la pupille contre la surface de l’objectif côté objet

Éloigner l’œil jusqu’à voir uniquement la partie centrale du champ

Aligner la pupille avec le foyer de l’objectif situé dans la lunette

Faire coïncider la pupille de l’œil avec le cercle oculaire

Explication

La pupille doit coïncider avec le cercle oculaire afin de recevoir tous les rayons émergents et d’observer l’ensemble du champ. Le foyer de l’objectif se trouve dans le système optique et ne constitue pas la position d’observation confortable.

Question 16

16. Une lunette afocale possède un objectif de diamètre $D=80\,\text{mm}$ et un grossissement $G=20$ . Quel est le diamètre du cercle oculaire ?

d=4\,\text{mm}

d=60\,\text{mm}

d=100\,\text{mm}

d=16\,\text{mm}

Explication

Pour une lunette afocale, le diamètre vérifie $d=\frac{D}{G}$ , donc $d=\frac{80}{20}=4\,\text{mm}$ . Le diamètre du cercle oculaire diminue lorsque le grossissement augmente, au lieu de rester égal à celui de l’objectif.

QCM : La lunette astronomique — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la fonction principale de l’objectif dans une lunette astronomique ?

2. Quel rôle joue l’oculaire dans une lunette astronomique ?

3. Quelle condition permet à une lunette de fonctionner comme un système afocal ?

4. Une lunette afocale est réglée selon $\overline{O_1O_2}=f'_1+f'_2$ . Que représente cette relation ?

5. Quelle succession décrit correctement la formation de l’image dans une lunette afocale ?

6. Pourquoi l’observation d’une image finale située à l’infini est-elle plus confortable pour l’œil ?

7. Que compare le grossissement d’un système optique ?

8. Un objet est vu sous un angle $\alpha=2\,\text{mrad}$ à l’œil nu et sous un angle $\alpha'=10\,\text{mrad}$ avec une lunette. Quel est le grossissement ?

9. Une lunette afocale possède un objectif de distance focale $1{,}20\,\text{m}$ et un oculaire de distance focale $0{,}030\,\text{m}$ . Quel est son grossissement en valeur absolue ?

10. Pourquoi le grossissement d’une lunette astronomique est-il supérieur à 1 ?

11. Pourquoi un objectif de plus grand diamètre améliore-t-il généralement l’observation astronomique ?

12. Avec une lunette dont l’objectif reste inchangé, quel réglage permet de modifier le grossissement ?

13. Dans quel ordre faut-il utiliser les oculaires pour régler progressivement une lunette ?

14. Que désigne le cercle oculaire dans une lunette ?

15. Comment placer l’œil pour recevoir le maximum de lumière et observer tout le champ ?

16. Une lunette afocale possède un objectif de diamètre $D=80\,\text{mm}$ et un grossissement $G=20$ . Quel est le diamètre du cercle oculaire ?

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QCM : La lunette astronomique — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la fonction principale de l’objectif dans une lunette astronomique ?

2. Quel rôle joue l’oculaire dans une lunette astronomique ?

3. Quelle condition permet à une lunette de fonctionner comme un système afocal ?

4. Une lunette afocale est réglée selon O1O2‾=f1′+f2′\overline{O_1O_2}=f'_1+f'_2O1​O2​​=f1′​+f2′​. Que représente cette relation ?

5. Quelle succession décrit correctement la formation de l’image dans une lunette afocale ?

6. Pourquoi l’observation d’une image finale située à l’infini est-elle plus confortable pour l’œil ?

7. Que compare le grossissement d’un système optique ?

8. Un objet est vu sous un angle α=2 mrad\alpha=2\,\text{mrad}α=2mrad à l’œil nu et sous un angle α′=10 mrad\alpha'=10\,\text{mrad}α′=10mrad avec une lunette. Quel est le grossissement ?

9. Une lunette afocale possède un objectif de distance focale 1,20 m1{,}20\,\text{m}1,20m et un oculaire de distance focale 0,030 m0{,}030\,\text{m}0,030m. Quel est son grossissement en valeur absolue ?

10. Pourquoi le grossissement d’une lunette astronomique est-il supérieur à 1 ?

11. Pourquoi un objectif de plus grand diamètre améliore-t-il généralement l’observation astronomique ?

12. Avec une lunette dont l’objectif reste inchangé, quel réglage permet de modifier le grossissement ?

13. Dans quel ordre faut-il utiliser les oculaires pour régler progressivement une lunette ?

14. Que désigne le cercle oculaire dans une lunette ?

15. Comment placer l’œil pour recevoir le maximum de lumière et observer tout le champ ?

16. Une lunette afocale possède un objectif de diamètre D=80 mmD=80\,\text{mm}D=80mm et un grossissement G=20G=20G=20. Quel est le diamètre du cercle oculaire ?

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4. Une lunette afocale est réglée selon $\overline{O_1O_2}=f'_1+f'_2$ . Que représente cette relation ?

8. Un objet est vu sous un angle $\alpha=2\,\text{mrad}$ à l’œil nu et sous un angle $\alpha'=10\,\text{mrad}$ avec une lunette. Quel est le grossissement ?

9. Une lunette afocale possède un objectif de distance focale $1{,}20\,\text{m}$ et un oculaire de distance focale $0{,}030\,\text{m}$ . Quel est son grossissement en valeur absolue ?

16. Une lunette afocale possède un objectif de diamètre $D=80\,\text{mm}$ et un grossissement $G=20$ . Quel est le diamètre du cercle oculaire ?