Elargissement d'un faisceau lumineux,
 concours ENAC pilote 2021.

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Un faisceau de lumière parallèle, modélisé par un cylindre de diamètre Di , passe dans un système optique S constitué par trois lentilles minces L1, L2 et L3, dans cet ordre. Le faisceau est parallèle à l’axe optique de S. Les lentilles ont, respectivement, une distance focale image f1 > 0, f2 < 0 et f3 > 0 ; leur centre optique respectif est noté O1 ,O2 et O3. À la sortie de S, le faisceau est toujours cylindrique, parallèle à l’axe optique, mais de diamètre Df.
Le sens positif étant celui de la lumière incidente. En outre, dans tout l’exercice, on admet que les conditions de Gauss sont satisfaites.
 7. Que peut-on dire de S ?
 A) S est convergent. B) S est afocal. Vrai. C) S est divergent. D) On ne peut rien dire a priori.
Les rayons incidents et émergents son parallèles à l'axe optique. L'image d'un objet à l'infini est à l'infini. Le système est donc afocal.

 8. Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont exactes ?
A) On ne pourrait pas élargir le faisceau avec un système optique formé uniquement de L1 suivie de L2. Vrai.

Le faisceau émergnet n'est pas parallèle à l'axe optique.
 B) Avec le système formé uniquement de L1 et L3 , positionnés de sorte que le foyer objet de L3 coïncide avec le foyer image de L1 , le faisceau sera nécessairement élargi. Faux.

C) Avec le système formé de L1, L2 et L3, on ne peut pas faire un système afocal en plaçant le foyer objet de L3 au foyer image de L1.

L'ensemble L1, L3 est afocal ; ajpouter L2 fait diverger le faisceau , sauf si on la place en F'1..
 D) On ne pourrait pas élargir le faisceau incident en utilisant uniquement les lentilles L2 et L3 .

Le faisceau émergent n'est pas parallèle à l'axe optique.

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9. Quelle relation existe-t-il entre f1, f2, f3, D1=mesure algébrique de O1O2 et D2=mesure algébrique de O2O3 
A : objet à l'infini.
A1 : image de A , donnée par L1 est située en F '1.
Mesure algébrique de O1A1 = f1.
A2 : image de A1 , donnée par L2.
A3 : image de A2 , donnée par L3 est située à l'infini.
Mesure algébrique de O3A2 = -f3.

Réponse A.

10. Déterminer l'expression du rapport Df / Di.

Réponse A.

11. Quelle est l'expression de f1 en fonction de f2, f3, D1 et du rapport des diamètres rD = Df / Di ?
La réponse à la question 9 s'écrit :

Réponse C.

12. On donne D1 =1,2 cm, f2 = -1 cm, f3 = 20 cm. Pour quelle valeur de f1 le rapport rD est-il égal à 10 ?
f1(0,2-10 x 0,01)=0,20 (0,012+0.01).
f1=0,0044 / 0,1 = 0,044 m = 4,4 cm.
Réponse C.




  
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