QCM : Lunette astronomique (17 questions)

Explication

La distance focale est la distance du centre optique à un foyer, et les distances au foyer objet et au foyer image sont égales. La distance entre les foyers additionne deux segments focaux, le bord de la lentille n’intervient pas dans sa définition, et le plan focal objet n’est pas le foyer image.

Explication

La vergence vaut l’inverse de la distance focale exprimée en mètres : $C=1/0{,}25=4\,\text{dioptries}$. Multiplier donne la valeur de la distance plutôt que son inverse, utiliser les centimètres sans conversion produit une erreur d’échelle, et le résultat s’exprime en dioptries.

Explication

Un rayon incident passant par le foyer objet ressort parallèle à l’axe optique. La non-déviation concerne un rayon passant par le centre optique, tandis que le passage par le foyer image caractérise un rayon incident parallèle à l’axe.

Explication

Un objet est considéré à l’infini lorsque les rayons issus d’un de ses points et entrant dans le système sont parallèles. Le plan focal objet correspond à une autre configuration, et des rayons convergents ne satisfont pas le critère de parallélisme.

Explication

L’image d’un objet à l’infini se forme dans le plan focal image de la lentille. Le plan focal objet intervient dans le cas réciproque, où l’objet placé dans ce plan donne une image à l’infini.

Explication

Lorsqu’un objet est dans le plan focal objet, l’image se situe à l’infini. Le plan focal image est le lieu de l’image d’un objet à l’infini, ce qui inverse les deux situations; le centre optique n’est pas la position de l’image décrite par cette règle.

Explication

Un système afocal transforme un objet à l’infini en une image à l’infini et ne comporte pas de foyer. Une image dans un plan focal correspond à une autre situation, tandis que les réponses mentionnant un foyer contredisent la définition.

Explication

Une lunette astronomique comprend au moins deux lentilles convergentes : l’objectif du côté de l’objet et l’oculaire du côté de l’œil. L’inversion des rôles et la substitution d’une lentille divergente ne respectent pas cette constitution.

Explication

Pour un objet à l’infini, l’objectif collecte la lumière et forme l’image intermédiaire dans son plan focal image. La formation de l’image finale à l’infini relève de l’oculaire, et non de l’objectif.

Explication

Le réglage afocal place l’image intermédiaire dans le plan focal objet de l’oculaire : le foyer image de l’objectif coïncide donc avec le foyer objet de l’oculaire. Les autres coïncidences proposées ne placent pas l’image intermédiaire dans ce plan.

Explication

Le grossissement compare les diamètres apparents : celui de l’image observée à travers le système est divisé par celui de l’objet observé à l’œil nu. Inverser le quotient ou utiliser des tailles physiques revient à une autre grandeur.

Explication

Le grossissement vaut $G=\frac{\alpha'}{\alpha}=\frac{0{,}080}{0{,}020}=4$, sans unité. Le résultat $0{,}25$ inverse le quotient, $0{,}060$ soustrait les angles, et un résultat en radians attribue une unité au grossissement.

Explication

Pour une lunette, $G=\frac{f'_1}{f'_2}=\frac{1{,}2}{0{,}030}=40$. La valeur $0{,}025$ inverse le rapport, tandis que $0{,}036$ et $1{,}17$ résultent d’opérations qui ne correspondent pas à la formule.

Explication

Un objectif de plus grand diamètre collecte davantage de lumière. La distance focale et le grossissement ne remplacent pas le critère du diamètre, tandis qu’un diamètre plus petit collecte moins de lumière.

Explication

La plus grande distance focale de l’oculaire donne le plus petit grossissement, ce qui facilite le repérage; on peut ensuite changer d’oculaire pour grossir davantage. Commencer par la plus courte focale inverse cette démarche, et garder le même oculaire ne permet pas d’augmenter le grossissement.

Explication

Pour monter la lunette, on repère d’abord l’image formée par l’objectif, puis on place l’oculaire de sorte que cette image soit dans son plan focal objet. Le plan focal image confond les deux côtés focaux de l’oculaire, et les deux autres réponses négligent l’agencement requis.

Explication

Les distances focales doivent être exprimées dans des unités cohérentes avant le calcul du grossissement. Ici, il faut par exemple convertir $6\,\text{cm}$ en millimètres; additionner les valeurs non converties ou les garder en unités différentes ne respecte pas cette règle.