Une lunette astronomique est principalement constituée d’un objectif et d’un oculaire. Une image inversée de l'objet est formée à une distance F appelée longueur focale. L'astronome la scrute à travers l'oculaire, également une lentille convergente de longueur focale utilisée comme une loupe. Le grossissement de la lunette ainsi constituée est égal au rapport des longueurs focales des lentilles. Il est donc d'autant plus fort que l'objectif a une grande longueur focale.

Dans la pratique, il est impossible pour un observateur de trouver la position de l’image d’un objet donnée par l’objectif et de l’observer à travers l’oculaire. Christian Huygens avait imaginé la lunette à fil tendu qui permettait de figer la distance (F+ f) entre l’objectif et l’oculaire, laissant alors à l’observateur le seul soin de viser l’astre en déplaçant l’oculaire, le fil restant tendu. L’observation, bien que facilitée par ce dispositif, restait beaucoup plus difficile que lorsque l’objectif et l’oculaire sont montés dans un tuyau, ce qui n’est pas possible lorsque la focale de l’objectif atteint plusieurs dizaines de mètres.

À l'occasion de l'exposition, l'Observatoire a reconstitué l'expérience des lunettes sans tuyau.