QCM : Analyse spectrale et ondes lumineuses (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle affirmation décrit correctement la lumière et sa célérité dans le vide ?

La lumière est une onde électromagnétique se propageant à c=3,00×106 m s−1c=3{,}00\times10^{6}\ \mathrm{m\,s^{-1}}.
La lumière est une particule matérielle se propageant à c=3,00×108 m s−1c=3{,}00\times10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}.
La lumière est une onde sonore se propageant à c=3,00×108 m s−1c=3{,}00\times10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}.
La lumière est une onde électromagnétique se propageant à c=3,00×108 m s−1c=3{,}00\times10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}.

La lumière est une onde électromagnétique se propageant à $$c=3{,}00\times10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}$$.

Explication

La lumière est une onde électromagnétique et sa célérité vaut 3,00×108 m s−13{,}00\times10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}. Le son possède une nature différente et ne correspond pas à une onde électromagnétique.

2. Que désigne le spectre d’une lumière ?

La décomposition de cette lumière en ses composantes monochromatiques.
La mesure de la célérité de cette lumière dans le vide.
La durée nécessaire à cette lumière pour parcourir une distance donnée.
La quantité d’énergie transportée par cette lumière pendant une seconde.

La décomposition de cette lumière en ses composantes monochromatiques.

Explication

Un spectre résulte de la décomposition d’une lumière en ses différentes composantes monochromatiques. La célérité, la durée de propagation et l’énergie sont d’autres propriétés physiques qui ne définissent pas le spectre.

3. Quelle distinction entre lumière monochromatique et lumière polychromatique est correcte ?

Une lumière monochromatique contient plusieurs radiations, tandis qu’une lumière polychromatique en contient une.
Une lumière monochromatique contient une radiation, tandis qu’une lumière polychromatique en contient plusieurs.
Une lumière monochromatique est naturelle, tandis qu’une lumière polychromatique est produite artificiellement.
Une lumière monochromatique est visible, tandis qu’une lumière polychromatique est infrarouge.

Une lumière monochromatique contient une radiation, tandis qu’une lumière polychromatique en contient plusieurs.

Explication

Une lumière monochromatique est constituée d’une seule radiation lumineuse, alors qu’une lumière polychromatique en rassemble plusieurs. La visibilité, l’origine et la région spectrale ne permettent pas de distinguer ces deux notions.

4. Quelle grandeur repère les différentes radiations électromagnétiques et s’exprime couramment en nanomètres ?

La puissance, notée PP.
La longueur d’onde, notée λ\lambda.
La célérité, notée cc.
La période, notée TT.

La longueur d’onde, notée $$\lambda$$.

Explication

La longueur d’onde λ\lambda caractérise une radiation électromagnétique et s’exprime fréquemment en nanomètres. La période TT est une grandeur distincte, tandis que la célérité et la puissance ne repèrent pas directement les radiations de cette manière.

5. Quel type de spectre émet un corps solide, liquide ou gazeux porté à haute température et à haute pression ?

Un spectre limité aux radiations ultraviolettes.
Un spectre d’absorption formé de raies sombres.
Un spectre d’émission continu.
Un spectre d’émission formé de raies isolées.

Un spectre d’émission continu.

Explication

Un corps solide, liquide ou gazeux à haute température et haute pression émet un spectre continu. Les raies d’émission caractérisent plutôt un gaz chaud à basse pression, tandis que les raies d’absorption apparaissent dans une autre configuration.

6. Quel spectre produit un gaz chaud à basse pression ?

Un spectre d’émission continu indépendant de la nature du gaz.
Un spectre d’émission constitué de raies caractéristiques du gaz.
Un spectre formé de toutes les radiations visibles avec une intensité uniforme.
Un spectre d’absorption constitué de raies dues à une source située derrière le gaz.

Un spectre d’émission constitué de raies caractéristiques du gaz.

Explication

Un gaz chaud à basse pression émet des raies caractéristiques de sa composition. Le spectre continu est associé à des corps denses à haute température et pression, tandis qu’un spectre d’absorption nécessite une source continue placée derrière un gaz plus froid.

7. Un gaz froid placé devant une source à spectre continu produit-il quelles raies spectrales ?

Des raies continues dont les couleurs dépendent principalement de la pression du gaz.
Des raies d’absorption correspondant aux radiations émises par la source continue.
Des raies d’absorption identiques à ses raies d’émission lorsqu’il est chaud à basse pression.
Des raies d’émission identiques à celles d’un corps dense porté à haute température.

Des raies d’absorption identiques à ses raies d’émission lorsqu’il est chaud à basse pression.

Explication

Le gaz froid placé devant une source continue absorbe des radiations selon les mêmes raies que celles qu’il émettrait chaud à basse pression. Les raies observées ne sont donc pas celles de la source continue, mais celles qui caractérisent le gaz intermédiaire.

8. Que caractérisent les spectres de raies d’émission ou d’absorption ?

Une entité chimique donnée.
La température globale d’une source continue.
La vitesse de propagation de la lumière dans le vide.
La distance entre la source et le détecteur.

Une entité chimique donnée.

Explication

Les spectres de raies, qu’ils soient d’émission ou d’absorption, caractérisent une entité chimique. Un spectre continu apporte plutôt des informations liées à la température, tandis que la distance et la célérité sont d’autres paramètres physiques.

9. Comment peut-on déterminer la composition chimique d’un échantillon, comme l’atmosphère solaire ?

En mesurant uniquement la largeur globale de son spectre continu.
En calculant la célérité de la lumière émise par l’échantillon.
En analysant les raies présentes dans son spectre.
En observant la durée de propagation de chaque radiation.

En analysant les raies présentes dans son spectre.

Explication

L’analyse des raies spectrales permet d’identifier les entités chimiques présentes dans un échantillon, notamment dans l’atmosphère solaire. Un spectre continu renseigne plutôt sur la température et ne fournit pas directement cette identification chimique.

10. Que permet de déterminer un spectre continu d’origine thermique ?

La température du corps qui émet la lumière
La vitesse de rotation du corps autour de son axe
La distance entre le corps et l’observateur
La composition chimique du corps qui absorbe la lumière

La température du corps qui émet la lumière

Explication

Un spectre continu produit par une source thermique contient des informations sur la température du corps émetteur. La composition chimique est plutôt étudiée grâce aux raies spectrales, tandis que la distance et la rotation ne sont pas directement déterminées par cette propriété.

11. Lorsqu’un corps devient plus chaud, comment évolue la répartition de son spectre continu ?

Elle s’enrichit en courtes longueurs d’onde vers le violet
Elle se concentre davantage autour des longueurs d’onde vertes
Elle perd progressivement les longueurs d’onde les plus énergétiques
Elle s’enrichit en grandes longueurs d’onde vers le rouge

Elle s’enrichit en courtes longueurs d’onde vers le violet

Explication

Une température plus élevée favorise l’enrichissement du spectre en courtes longueurs d’onde, situées vers le violet. L’enrichissement vers le rouge caractérise au contraire un corps moins chaud.

12. Deux corps émettent des spectres continus, l’un davantage enrichi vers le rouge et l’autre vers le violet : lequel est le moins chaud ?

Le corps dont le spectre est enrichi vers le rouge
Le corps dont le spectre présente la plus grande intensité lumineuse
Le corps dont le spectre contient la plus grande diversité de couleurs
Le corps dont le spectre est enrichi vers le violet

Le corps dont le spectre est enrichi vers le rouge

Explication

Les grandes longueurs d’onde proches du rouge sont associées à un corps moins chaud. Le violet correspond à des longueurs d’onde plus courtes et indique une température plus élevée, indépendamment de l’intensité ou de l’étendue apparente du spectre.

13. Quelle comparaison de température entre ces étoiles est correcte ?

L’étoile blanche est plus chaude que la bleue, elle-même plus chaude que la rouge
L’étoile bleue est plus chaude que la blanche, elle-même plus chaude que la rouge
L’étoile rouge est plus chaude que la blanche, elle-même plus chaude que la bleue
L’étoile bleue et l’étoile rouge ont une température supérieure à celle de la blanche

L’étoile bleue est plus chaude que la blanche, elle-même plus chaude que la rouge

Explication

La couleur bleue correspond à une température plus élevée que la couleur blanche, tandis que la couleur rouge correspond à une température plus faible. L’interprétation inverse, qui ferait du rouge la couleur la plus chaude, confond l’ordre des longueurs d’onde et celui des températures.

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Qu'est-ce que la lumière en physique ?

Une onde électromagnétique.

Quelle est la valeur de la célérité de la lumière ?

c=3,00×108 m s−1c=3{,}00\times10^{8}\ \mathrm{m\,s^{-1}}.

Qu'appelle-t-on le spectre d'une lumière ?

La décomposition d’une lumière en ses composantes monochromatiques.

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