Quels deux aspects caractérisent la lumière dans la dualité onde-corpuscule ?
Elle est constituée de photons et se comporte comme une onde électromagnétique.
Quelle masse possèdent les photons constituant la lumière ?
Aucune, ils sont sans masse.
Quels champs composent l’onde électromagnétique associée à la lumière ?
Un champ électrique et un champ magnétique.
Quelle relation relie la longueur d’onde, la période et la fréquence dans le vide ?
Quelle relation relie la fréquence et la période d’une onde monochromatique ?
Quelle est la fréquence moyenne de la lumière visible par l’œil humain ?
Environ Hz.
Qu’est-ce que le rayonnement thermique ?
L’émission continue de rayonnement électromagnétique par un corps à température non nulle, due à l’agitation thermique et aux accélérations de ses particules chargées.
Quelle relation exprime la loi de Wien ?
Quand la température augmente, vers quelles fréquences se déplace le maximum du spectre thermique ?
Vers les fréquences élevées.
Que font les atomes d’un gaz excité en revenant à l’état fondamental ?
Ils émettent spontanément des photons.
Quelle relation donne l’énergie d’un photon émis lors d’une transition atomique ?
.
Quelle valeur de la constante de Planck est donnée ?
.
Quelle forme prend le spectre d’un gaz émetteur ?
Un spectre de raies discontinu, caractéristique du gaz.
Combien de raies comporte le spectre d’un laser ?
Une raie unique.
Pourquoi le laser est-il proche du modèle monochromatique ?
Sa largeur spectrale est beaucoup plus faible que celle des lampes à vapeur de gaz.
Quel risque le rayonnement intense d’un laser présente-t-il pour l’œil ?
Il peut provoquer des dommages irréversibles.
Que ne faut-il jamais faire avec un laser ?
Le regarder directement.
Comment une source ponctuelle monochromatique est-elle modélisée géométriquement ?
Par un point S, centre d’une onde à surface sphérique.
Quelles dimensions caractérisent une source ponctuelle par rapport à la distance source-récepteur ?
Des dimensions négligeables.
Quelles propriétés caractérisent les milieux transparents étudiés ?
Ils sont linéaires, homogènes et isotropes.
Comment définit-on l’indice optique d’un milieu à partir des célérités ?
Quelle valeur prend l’indice optique dans le vide ?
Comment la longueur d’onde dans un milieu dépend-elle de , , , et ?
Qu’est-ce que la dispersion de la lumière dans un milieu transparent ?
La séparation des composantes monochromatiques d’un rayonnement polychromatique, due à la dépendance de la vitesse de propagation à la fréquence.
Quelle exception existe à la dispersion de la lumière dans les milieux transparents ?
Le vide.
De quoi dépend l’indice optique dans un milieu dispersif ?
De la fréquence et donc de la longueur d’onde dans le vide.
Quelle relation de Cauchy relie l’indice optique à la longueur d’onde dans le vide ?
Quelles sont les unités de A et de B dans la relation de Cauchy ?
et .
Qu’est-ce qu’un rayon lumineux dans le modèle géométrique ?
Une courbe abstraite matérialisant la direction de propagation de l’onde lumineuse ou la trajectoire des photons, sans existence matérielle isolable.
Comment la lumière se propage-t-elle dans un milieu transparent homogène et isotrope ?
En ligne droite.
Comment les rayons lumineux issus de sources identiques ou distinctes se propagent-ils ?
Indépendamment les uns des autres.
Comment le trajet lumineux entre deux points d’un rayon dépend-il du sens de propagation ?
Il est indépendant du sens de propagation.
À quelle condition l’optique géométrique est-elle valable par rapport à la longueur d’onde ?
Les dimensions caractéristiques des systèmes optiques doivent être grandes devant la longueur d’onde étudiée.
Qu’est-ce qu’un dioptre ?
Une surface séparant deux milieux transparents d’indices différents.
Quand un dioptre est-il plan ?
Lorsque sa surface est plane.
Dans quel plan se trouvent les rayons réfléchi et réfracté ?
Dans le plan d’incidence.
Quelle relation relie les valeurs absolues de r et i₁ ?
Quelle loi relie les indices et les angles de réfraction ?
Que devient le rayon réfracté lors d’un passage vers un milieu plus réfringent ?
Il se rapproche de la normale, avec .
Que devient le rayon réfracté lors d’un passage vers un milieu moins réfringent ?
Il s’écarte de la normale, avec , tant que la réfraction existe.
Quelle est la formule de l’angle d’incidence limite si ?
Que se passe-t-il si et ?
Il y a réfraction et réflexion partielle.
Que se passe-t-il si et ?
La réflexion est totale et le rayon réfracté n’existe plus.
Dans un milieu stratifié à indices décroissants, comment chaque réfraction dévie-t-elle le rayon ?
Elle l’éloigne de la normale.
Dans un milieu stratifié à indices décroissants, vers quels indices la convexité de la trajectoire est-elle tournée ?
Vers les indices croissants.
Dans un milieu stratifié à dioptres plans successifs, quelle relation reste constante ?
Quand l’indice varie continûment avec l’altitude, quelle forme prend la trajectoire lumineuse ?
Une courbe dont la concavité est tournée vers les indices croissants.
Comment les variations atmosphériques d’indice contribuent-elles à l’apparente élévation du Soleil et au décalage des étoiles ?
Elles courbent les rayons lumineux.
Quelles sont les longueurs d’onde approximatives du violet visible dans le vide ?
De 380 à 450 nm.
À quelle célérité la lumière se propage-t-elle dans le vide ?
Environ .
À 300 K, où se situe le maximum d’émission d’un objet ?
Vers , soit environ 10 μm, dans l’infrarouge.
À partir de quelle température un corps chauffé commence-t-il à rougeoyer ?
À partir d’environ 1200 K.
À 5800 K, où se situe le maximum d’émission du Soleil ?
Dans le visible, vers 500 nm.
À quelle température le filament de tungstène d’une lampe à incandescence est-il porté ?
À environ 3000 K.
Que contiennent les lampes spectrales, ou lampes à vapeur de gaz ?
Une vapeur atomique, comme le sodium, le mercure ou le cadmium.
Quelles longueurs d’onde composent essentiellement la lumière d’une lampe au sodium ?
589,0 nm et 589,6 nm.
Comment appelle-t-on les deux raies jaunes de la lampe au sodium ?
Le doublet jaune du sodium.
Qu’est-ce que l’émission stimulée ?
Un rayonnement produit par la désexcitation synchronisée d’atomes.
À quelle longueur d’onde le laser hélium-néon des travaux pratiques émet-il dans le rouge ?
À 632,8 nm.
Quelle est la largeur spectrale relative du laser hélium-néon des travaux pratiques ?
Quelle forme prennent les rayons lumineux issus d’une source ponctuelle ?
Des demi-droites partant de la source S.
Quel montage permet d’approcher une source ponctuelle monochromatique avec une lampe spectrale ?
Une lampe spectrale, un filtre isolant une raie, un diaphragme et une lentille convergente.
Comment fait-on converger un faisceau laser pour approcher une source ponctuelle ?
Avec un objectif de microscope de très courte distance focale.
Pourquoi la dimension transversale du faisceau laser focalisé ne s’annule-t-elle pas ?
À cause de la diffraction.
Quelle dimension transversale minimale la diffraction impose-t-elle au faisceau laser focalisé ?
De l’ordre de quelques dixièmes de millimètre.
Quelle est la valeur approximative de l’indice de l’air aux conditions normales ?
1,0003, soit environ 1.
Quel est l’indice approximatif de l’eau liquide pour une lumière jaune moyenne ?
Environ 1,3.
Comment la longueur d’onde dans un milieu d’indice supérieur à 1 se compare-t-elle à celle du vide ?
Elle est inférieure à sa valeur dans le vide.
Quels phénomènes courants manifestent la dispersion de la lumière ?
La dispersion par un prisme et par les gouttes d’eau, qui produit l’arc-en-ciel.
Comment l’indice optique évolue-t-il lorsque la longueur d’onde dans le vide augmente ?
Il diminue.
Comment se comparent les longueurs d’onde et les indices du violet et du rouge ?
et .
Comment le modèle géométrique représente-t-il un faisceau lumineux, comme celui d’un laser ?
Comme un ensemble de rayons lumineux.
Quand le modèle géométrique cesse-t-il d’être valable, notamment pour une fente ?
Quand la diffraction n’est plus négligeable, notamment si la fente mesure moins de quelques micromètres.
Qu’est-ce que la diffraction de la lumière ?
L’élargissement angulaire d’un faisceau rencontrant une ouverture ou un obstacle suffisamment petit.
Qu’est-ce que le point d’incidence ?
Le point où le rayon incident rencontre le dioptre.
Comment définit-on le plan d’incidence ?
C’est le plan défini par le rayon incident et la normale au dioptre au point d’incidence.
Quelles formules donnent l’angle de déviation en réflexion et en réfraction ?
En réflexion, ; en réfraction, .
Quelle est la formule de l’angle de réfraction maximal si ?
Comment la réflexion totale canalise-t-elle la lumière dans une fibre optique à saut d’indice ?
À l’interface cœur-gaine, elle guide la lumière le long de la fibre et évite les pertes énergétiques.
Quel mirage peut apparaître sur une route chaude ?
Un mirage inférieur.
Quel mirage peut apparaître en Finlande ?
Un mirage supérieur.
Quel est le rendement énergétique d’une lampe à incandescence ?
Environ 5 %.
Quel est l’indice approximatif du verre crown pour une lumière jaune moyenne ?
Environ 1,5.
Dans quels domaines les fibres optiques sont-elles notamment utilisées ?
En télécommunications et en endoscopie.
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1. Quel modèle décrit la nature de la lumière en réunissant ses aspects corpusculaire et ondulatoire ?
2. Dans le vide, une onde monochromatique a une fréquence de Hz. Quelle est sa longueur d’onde, en prenant ?
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