QCM : Acoustique et interférences lumineuses (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation permet de calculer le niveau d’intensité sonore à partir de l’intensité sonore ?

I=10log⁡(LI0)I = 10\log\left(\frac{L}{I_0}\right), avec II en décibels et LL en W/m²
L=10log⁡(I0I)L = 10\log\left(\frac{I_0}{I}\right), avec LL et II en décibels
L=II0L = \frac{I}{I_0}, avec LL en W/m² et II en décibels
L=10log⁡(II0)L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right), avec LL en décibels et II en W/m²

$$L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$$, avec $$L$$ en décibels et $$I$$ en W/m²

Explication

Le niveau sonore se calcule par le logarithme du rapport entre l’intensité II et le seuil d’audibilité I0I_0, puis s’exprime en décibels. La confusion fréquente consiste à attribuer les décibels à II, alors que cette grandeur s’exprime en W/m².

2. Pour calculer le niveau sonore produit par deux musiciens à partir de celui d’un seul, quelle démarche faut-il suivre ?

Diviser l’intensité initiale par deux, puis appliquer la formule du niveau sonore
Ajouter deux fois le seuil I0I_0, puis soustraire cette valeur au niveau initial
Doubler directement LL, puis convertir le résultat en intensité sonore
Isoler II, doubler cette intensité, puis recalculer LL avec la formule logarithmique

Isoler $$I$$, doubler cette intensité, puis recalculer $$L$$ avec la formule logarithmique

Explication

La démarche consiste à retrouver l’intensité d’un musicien, à la multiplier par deux pour représenter deux musiciens, puis à réintroduire cette valeur dans la formule de LL. Doubler directement le niveau sonore ne respecte pas la relation logarithmique entre intensité et niveau.

3. Comment se compare l’intensité sonore mesurée à deux distances différentes d’une même source ?

Elle vérifie I2I1=d2d1\frac{I_2}{I_1}=\frac{d_2}{d_1}, donc elle augmente quand la distance augmente
Elle vérifie I2I1=(d2d1)2\frac{I_2}{I_1}=\left(\frac{d_2}{d_1}\right)^2, donc elle diminue quand la distance diminue
Elle vérifie I2I1=d1d2\frac{I_2}{I_1}=\frac{d_1}{d_2}, donc elle reste proportionnelle à la distance
Elle vérifie I2I1=(d1d2)2\frac{I_2}{I_1}=\left(\frac{d_1}{d_2}\right)^2, donc elle augmente quand la distance diminue

Elle vérifie $$\frac{I_2}{I_1}=\left(\frac{d_1}{d_2}\right)^2$$, donc elle augmente quand la distance diminue

Explication

Le rapport des intensités est égal au carré inverse du rapport des distances, ce qui traduit une décroissance en 1/d21/d^2. Une distance plus faible donne donc une intensité plus élevée, et non l’inverse.

4. Une machine produit un niveau sonore de 78 dB à 1 m. Quel niveau sonore atteint-on approximativement à 40 cm ?

Environ 70,04 dB, car l’éloignement apparent réduit le niveau sonore
Environ 78 dB, car le niveau reste identique à proximité de la machine
Environ 85,96 dB, ce qui justifie le port d’un casque à cette distance
Environ 156 dB, car le niveau sonore est multiplié par la distance

Environ 85,96 dB, ce qui justifie le port d’un casque à cette distance

Explication

La diminution de la distance de 1 m à 40 cm augmente l’intensité selon la loi en inverse du carré, ce qui conduit à environ 85,96 dB. La valeur de 70,04 dB correspondrait à une baisse du niveau, alors que le rapprochement de la source renforce l’intensité sonore.

5. Que représente le niveau d’intensité sonore en acoustique ?

Il mesure la puissance sonore perçue par l’oreille humaine.
Il quantifie la quantité d’énergie sonore par unité de surface en décibels.
Il indique la fréquence dominante d’un son.
Il exprime la durée d’un son en secondes.

Il quantifie la quantité d’énergie sonore par unité de surface en décibels.

Explication

Le niveau d’intensité sonore, exprimé en décibels, quantifie la puissance sonore par unité de surface, ce qui permet d’évaluer l’intensité perçue. La première option est correcte car elle correspond à cette définition, tandis que les autres décrivent d’autres aspects du son ou sont incorrectes.

6. Quelle condition doit être remplie pour qu'une frange brillante d'interférences de Young apparaisse sur l'écran ?

La différence de marche doit vérifier δ=kλ\text{δ} = k\text{λ} avec k entier.
La différence de marche doit vérifier δ=(2k+1)λ2\text{δ} = (2k+1)\frac{\text{λ}}{2} avec k entier.
La distance entre les franges doit être égale à λDp\frac{\text{λ}D}{p}.
La différence de marche doit être nulle ou un multiple de 2λ2\text{λ}.

La différence de marche doit vérifier $$\text{δ} = k\text{λ}$$ avec k entier.

Explication

Une frange brillante apparaît lorsque la différence de marche vérifie δ=kλ\text{δ} = k\text{λ} avec k entier, ce qui correspond à une interférence constructive. La deuxième option correspond à une interférence destructive, produisant une obscurité.

7. Quel est le rôle principal de l'interférence lumineuse dans la mesure de la longueur d'onde ?

Mesurer la vitesse de la lumière dans différents milieux
Réduire la diffraction en utilisant des filtres spécifiques
Permettre de déterminer la longueur d'onde de la lumière en analysant le motif d'interférences
Augmenter la luminosité d'une source lumineuse pour une meilleure observation

Permettre de déterminer la longueur d'onde de la lumière en analysant le motif d'interférences

Explication

L'interférence lumineuse permet de mesurer la longueur d'onde en observant le motif d'interférences, notamment les franges brillantes et sombres. Les autres options concernent des phénomènes ou usages différents, non liés directement à la mesure par interférences.

8. Dans le contexte des interférences dans les films minces, quand peut-on observer une frange brillante sur l'écran ?

Lorsque la différence de marche entre les rayons réfléchis est un multiple entier de la longueur d’onde, soit 2e=kλ2e = k\lambda.
Lorsque la différence de marche est un multiple impair de la moitié de la longueur d’onde, soit 2e=(2k+1)λ22e = (2k+1)\frac{\lambda}{2}.
Lorsque la différence de marche est nulle, c’est-à-dire que 2e=02e = 0.
Lorsque la différence de marche est un multiple impair de la longueur d’onde, soit 2e=(2k+1)λ2e = (2k+1)\lambda.

Lorsque la différence de marche entre les rayons réfléchis est un multiple entier de la longueur d’onde, soit $$2e = k\lambda$$.

Explication

Une frange brillante apparaît lorsque la différence de marche est un multiple entier de la longueur d’onde, ce qui correspond à une interférence constructive. La deuxième option décrit une condition pour une obscurité, pas une frange brillante.

9. En quoi la différence entre une interférence constructive et une interférence destructive réside-t-elle dans la différence de marche des ondes lumineuses ?

L'interférence constructive se produit uniquement lorsque la différence de marche est nulle, alors que l'interférence destructive se produit lorsque cette différence est maximale.
Les deux types d'interférences se produisent lorsque la différence de marche est égale à k×λ\text{k} \times \text{λ}, mais la phase des ondes est différente.
L'interférence constructive correspond à une différence de marche multiple de k×λ\text{k} \times \text{λ}, produisant une frange brillante, tandis que l'interférence destructive correspond à une différence de marche de (2k+1)×λ2\text{(2k+1)} \times \frac{\text{λ}}{2}, produisant une zone sombre.
L'interférence constructive est liée à une phase en opposition, alors que l'interférence destructive correspond à une phase en phase.

L'interférence constructive correspond à une différence de marche multiple de $$\text{k} \times \text{λ}$$, produisant une frange brillante, tandis que l'interférence destructive correspond à une différence de marche de $$\text{(2k+1)} \times \frac{\text{λ}}{2}$$, produisant une zone sombre.

Explication

L'interférence constructive se produit lorsque la différence de marche est un multiple entier de la longueur d'onde, ce qui renforce la lumière. La différence avec l'interférence destructive est qu'elle correspond à une différence de marche d'un multiple impair de λ2\frac{\text{λ}}{2}, ce qui annule la lumière.

Révisez avec les flashcards

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Quelle est la formule du niveau d’intensité sonore en décibels ?

L=10log⁡(II0)L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)

Comment calcule-t-on le niveau sonore de deux musiciens à partir d’un seul ?

On double l’intensité sonore puis on recalcule le niveau avec la formule.

Quelle formule exprime l'intensité sonore en fonction de la distance ?

I=1d2I = \frac{1}{d^2}

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