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PCSI. 02/03. Physique.
QCM. Optique.
Pour chaque ligne numérotée vous vous trouverez en face de 4 possibilités :
 Soit vous décidez de ne pas traiter cette question,
vous rayez d’un trait horizontal les cinq cases.
 Soit vous jugez que la question comporte une seule bonne réponse,
vous devez cocher une des cases A, B, C, D.
 Soit vous jugez que la question comporte deux réponses exactes,
vous devez cocher deux des cases A, B, C, D et deux seulement.
 Soit vous jugez qu’aucune des réponses proposées A, B, C, D n’est bonne,
Vous devez alors cocher la case E.
Une bonne réponse est comptabilisée +2, une mauvaise réponse -1 ; il s’agit donc de ne pas
répondre au hasard !
Déterminer la position des images dans les trois cas suivants:
1.
Dans le cas d’une lentille mince, la relation de conjugaison avec origines aux foyers
s’écrit :
FA.FA '  f '2
a) FA.F ' A '  ff '
b)
c)
F ' A.FA '   f 2
d)
AF . A ' F  f 2
2.
3.
4.
5.
6.
Dans le cas d’une lentille mince, le grandissement transversal s’écrit :
f '
f '

a)  
b)
FA
OA
f '
F ' A '
c)  
d)

f'
FA '
Dans le cas d’une lentille mince, la relation de conjugaison avec origine au centre s’écrit :
1
1
1
1
1
1
a)
b)




OA ' OA OF
OA ' OA OF '
1
1
1
1
1
1
c)
d)




OA ' OA OF '
OA OA ' OF '
Dans le cas d’un miroir sphérique, la relation de conjugaison avec origine au sommet
s’écrit :
1
1
1
1
1
1
a)
b)




SA SA ' 2SC
SA SA ' SC
1
1
2
1
1
2
c)
d)




SA SA ' SC
SA SA ' SC
Dans le cas d’un miroir sphérique, la relation de conjugaison avec origine au centre
s’écrit :
1
1
1
1
1
2
a)
b)




CA CA ' 2SC
CA CA ' SC
1
1
2
1
1
2
c)
d)




CA CA ' CS
CA CA ' CS
Dans le cas d’un miroir sphérique, la relation de conjugaison avec origines aux foyers
s’écrit :
FA.FA '  f 2
a) FA.F ' A '   f 2
b)
AF . A ' F  2 f 2
c) F ' A.FA '   f 2
d)
7. On considère une lentille mince convergente. On place un objet entre le point F et le
centre de la lentille. L’image obtenue est :
a) réelle et droite
b)
virtuelle et inversée
c) virtuelle et droite
d)
réelle et inversée.
8. On considère une lentille mince divergente. On place un objet entre le point F’ et le centre
de la lentille. L’image obtenue est :
a) réelle et droite
b)
virtuelle et inversée
c) virtuelle et droite
d)
réelle et inversée.
9. On considère une lentille mince divergente et un objet virtuel placé entre le centre de la
lentille et le plan focal objet. L’image obtenue est :
a) réelle et droite
b)
virtuelle et inversée
c) virtuelle et droite
d)
réelle et inversée.
10. On considère une lentille mince divergente et un objet virtuel tel que 2 f  OA   .
L’image obtenue est :
a) réelle, droite, agrandie
b)
virtuelle, inversée, plus petite
c) virtuelle, inversée, agrandie
d)
réelle, inversée, plus petite
1. - A l'aide d'une lentille mince convergente (L) de
distance focale image f' = 20 cm, on forme l'image
d'un objet sur un écran situe à une distance D=1 m de
l'objet. En déplaçant la lentille, on trouve deux
positions 01 et 02 qui donnent une image nette sur
l'écran (cf. figure ci-contre).
Calculer la distance d = 0102 qui sépare ces deux positions :
A) d = 447 mm
B) d = 192 mm
C) d = 58 mm
D) d = 352 mm
2. - Calculer le grandissement transversal Gt de ]'image correspondant a chacune de ces deux
positions de la lentille.
A) Gt = -2, 62
B) Gt = -0, 79
C) Gt = -0, 38
D) Gt = -1, 27
3. - La lentille précédente est remplacée par une lentille convergente L' de distance focale image f'
inconnue.
Les deux positions de la lentille qui donnent une image nette sur l'écran sont séparées par une
distance d' = 800
mm. Calculer f'.
A) f' = 100 mm
B) f' = 260 mm
C) f' = 90 mm
D) f' = 160 mm
4. - On remplace L' par une nouvelle lentille convergente L" placée entre l'objet et l'écran. On règle
la position de l'écran de façon à ce qu'il n'existe plus qu'une seule position pour laquelle L" donne
une image nette de l'objet (d = 0). On mesure alors une distance D" = 1200 mm entre l'objet et son
image. En déduire la distance focale image f" de cette lentille.
A) f" = 150 mm
B) f" = 300 mm
C) f" = 120 mm
D) f" = 200 mm
5. Calculer, dans ces conditions, le grandissement transversal Gtl de l'image.
A) Gtl = -3
B) Gt1 = -0, 5
C) Gt1 = -1
D) Gtl = -2,3
11. Deux lentilles minces convergentes L1 et L2 , dont les axes coïncident ont pour
caractéristiques respectives : centres : O1 et O2 . foyers objets : F1 et F2 , foyers images :
F1’ et F2’, distances focales images : f1’ et f 2’. Elles sont à une distance telle que
F1 ' F2 = e .
Un objet AB perpendiculaire à l'axe commun est disposé de telle sorte que p = O1A .
Son image A'B' à travers les deux lentilles est telle que p ' = O2A ' .
Déterminer l’expression de p’ en fonction de p.
12. Indiquer la valeur de p' lorsque l'objet AB se trouve dans le plan focal objet de L1.
13. Calculer en fonction de p le grandissement transversal .
14. On choisit comme distance entre les deux lentilles d = f1’ +f2’ (système afocal).
Déterminer dans ce cas p' et .
15. Application numérique : f1’ = 1 m ; f 2’ = 0, 5 m ; d = 1, 5 m. Calculer p' et  lorsque
l'objet est à 0,5 m en avant de L1.
16. Une lunette astronomique est un système centré qui se compose :
d'un objectif assimilable à une lentille mince convergente L1 de distance focale image
f 'ob = 105 cm, de centre optique O1, de diamètre D = 10 cm ;
d'un oculaire que l'on peut aussi assimiler à une lentille mince convergente L2 de distance
focale image f 'oc = 5 cm, de centre optique O2 et de diamètre d = 1, 5 cm.
Calculer la distance e entre les centres optiques des lentilles pour que le système soit
afocal.
17. Un objet situé à l'infini présente un diamètre angulaire  lorsqu'il est observé sans
instrument par un œil normal et un diamètre angulaire ' lorsqu'il est observé à travers
l'instrument. Calculer le grossissement G ' de la lunette.
18. On observe un objet ponctuel situé à l'infini sur l'axe optique de la lunette. Quelle devrait
être la valeur (numérique) minimale du diamètre dm de la monture de l'oculaire pour que
tous les rayons qui traversent la monture de l'objectif ressortent de l'instrument ? On
s'aidera avantageusement d'un schéma.
a) dm = 2,5 mm
b) dm = 3,5 mm
c) dm = 1, 5 mm
d) dm = 5, 0 mm
19. On appelle diaphragme d'ouverture, le diaphragme qui limite le faisceau de rayons qui
traverse l'instrument pour la formation de l'image. Donner son diamètre do.
20. On appelle pupille de sortie, le conjugué image du diaphragme d'ouverture par rapport à
la lunette. Calculer la position O2 P du centre P de la pupille de sortie par rapport au
centre optique O2 de la lentille oculaire.
21. La lunette étudiée précédemment donne une image renversée de l'objet visé. Pour
observer des objets terrestres, on redresse cette image en insérant entre les deux lentilles
minces convergentes L1 et L2, une lentille mince convergente L3, de centre optique O3 et
de distance focale image f '3 = 2 cm. L'oculaire L2 est alors déplacé pour que la lunette
terrestre reste afocale.
Déterminer la position de la lentille L3, par rapport à la lentille L1, pour qu'elle donne de
l'image A1 B1 fournie par l'objectif L1 d'un objet à l'infini, une image A2 B2 réelle,
renversée et trois fois plus grande que A1 B1 .
22. En déduire la nouvelle longueur e' de la lunette.
a) e' = 132, 75 cm
b) e' = 165, 65 cm
c) e' = 152, 12 cm
d) e' = 115,67 cm