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PrérequisImage d'un objet à l'infini, image d'un objet au foyer.
ObjectifsL'étude d'un montage optique particulièrement utile en astronomie, le montage afocal, montre que la taille angulaire du champ sur le ciel (champ objet) et le diamètre du faisceau lumineux en sortie de l'instrument sont liés de façon simple au grossissement du système.
Que ce soit pour observer à l'oeil nu, ou pour alimenter un spectromètre, le collecteur a pour fonction de transformer un faisceau à l'infini en un autre faisceau à l'infini.
L'objectif (la lentille ou le miroir côté objet) forme de l'objet à l'infini une image au foyer. L'oculaire (si le détecteur est l'oeil) ou l'optique de chambre permet de regarder cet objet à l'infini.
L'association de 2 optiques, l'objectif (côté objet) et l'oculaire (côté oeil) de foyer commun, transforme un faisceau parallèle en un autre faisceau parallèle.
Définition
Les focales équivalentes de l'objectif et de l'oculaire étant respectivement 
et 
, le grossissement du faisceau, égal au rapport des tailles angulaires des image et objet 
, vaut en valeur absolue :
En effet, l'image intermédiaire au foyer commun a pour taille linéaire 
.
Définition
Les focales équivalentes de l'objectif et de l'oculaire étant respectivement 
et 
, le rapport des tailles du faisceau en entrée et en sortie vaut, en valeur absolue :
En effet, l'inclinaison du faisceau entre les foyers s'écrit, dans l'hypothèse des petits angles (pour laquelle 
) : 
.
Le diamètre du faisceau en sortie est d'autant plus important que le champ objet est grand.
De ce qui précède, on déduit qu'en sortie d'un montage afocal, une instrumentation de taille réduite (dimensionnée par 
) va nécessiter un grossissement élevé, et donc ne pourra porter que sur un champ objet de taille restreinte.
La notion d'étendue de faisceau généralise cette idée.
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