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

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Un faisceau de lumi�re parall�le, mod�lis� par un cylindre de diam�tre Di , passe dans un syst�me optique S constitu� par trois lentilles minces L1, L2 et L3, dans cet ordre. Le faisceau est parall�le � 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 not� O1 ,O2 et O3. � la sortie de S, le faisceau est toujours cylindrique, parall�le � l’axe optique, mais de diam�tre Df.
Le sens positif �tant celui de la lumi�re 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 �mergents son parall�les � l'axe optique. L'image d'un objet � l'infini est � l'infini. Le syst�me est donc afocal.

 8. Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont exactes ?
A) On ne pourrait pas �largir le faisceau avec un syst�me optique form� uniquement de L1 suivie de L2. Vrai.

Le faisceau �mergnet n'est pas parall�le � l'axe optique.
 B) Avec le syst�me form� uniquement de L1 et L3 , positionn�s de sorte que le foyer objet de L3 co�ncide avec le foyer image de L1 , le faisceau sera n�cessairement �largi. Faux.

C) Avec le syst�me form� de L1, L2 et L3, on ne peut pas faire un syst�me afocal en pla�ant 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 �largir le faisceau incident en utilisant uniquement les lentilles L2 et L3 .

Le faisceau �mergent n'est pas parall�le � l'axe optique.

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

R�ponse A.

10. D�terminer l'expression du rapport Df / Di.

R�ponse A.

11. Quelle est l'expression de f1 en fonction de f2, f3, D1 et du rapport des diam�tres rD = Df / Di ?
La r�ponse � la question 9 s'�crit :

R�ponse C.

12. On donne D1 =1,2 cm, f2 = -1 cm, f3 = 20 cm. Pour quelle valeur de f1 le rapport rD est-il �gal � 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.
R�ponse C.




  
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