Flashcards : Biophysique de l’atome et radioactivité — 57 cartes

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1Question

Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique ?

Réponse

Une onde électromagnétique combine un champ électrique et un champ magnétique oscillants.

2Question

Quelle est la relation spatiale entre les champs électrique et magnétique ?

Réponse

Ils sont perpendiculaires entre eux.

3Question

Comment s'exprime le champ électrique d'une onde électromagnétique ?

Réponse

E(x,t)=E0cos(kxωt)ux\vec E(x,t)=E_0\cos(kx-\omega t)\vec u_x.

4Question

Comment s'exprime le champ magnétique d'une onde électromagnétique ?

Réponse

B(x,t)=B0cos(kxωt)uy\vec B(x,t)=B_0\cos(kx-\omega t)\vec u_y.

5Question

Quelle formule relie la période temporelle TT à la pulsation ω\omega ?

Réponse

T=2πωT=\frac{2\pi}{\omega}

6Question

Comment calcule-t-on la fréquence ν\nu à partir de la période TT ?

Réponse

ν=1T\nu=\frac{1}{T}

7Question

Quelle relation donne la longueur d’onde λ0\lambda_0 dans le vide ?

Réponse

λ0=cT=cν\lambda_0=cT=\frac{c}{\nu}

8Question

Quelle est la valeur de la vitesse de la lumière cc dans le vide ?

Réponse

c=3×108 ms1c=3\times10^8\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}

9Question

De quelles grandeurs la pulsation, la période et la fréquence dépendent-elles ?

Réponse

Elles ne dépendent pas du milieu.

10Question

De quelles grandeurs la vitesse, la longueur d’onde et le vecteur d’onde dépendent-ils ?

Réponse

Ils dépendent du milieu.

11Question

Qu'est-ce qu'un photon en physique ?

Réponse

Une particule de masse nulle associée à une onde électromagnétique.

12Question

Quelle formule exprime l'énergie d'un photon ?

Réponse

L'énergie d'un photon est donnée par E=hνE=h\nu.

13Question

Quelle est la valeur de la constante de Planck hh ?

Réponse

h=6,63×1034 Jsh=6{,}63\times10^{-34}\ \mathrm{J\cdot s}.

14Question

Quelle relation donne l'énergie en keV selon la longueur d'onde ?

Réponse

E(keV)=12,4λ(A˚)E(\mathrm{keV})=\frac{12{,}4}{\lambda(\mathring{A})} selon Duane et Hunt.

15Question

À quel domaine du spectre électromagnétique appartient le rayonnement thermique humain ?

Réponse

Au domaine infrarouge.

16Question

Qu'est-ce que les niveaux quantifiés dans un atome ?

Réponse

Ce sont des couches électroniques privilégiées où l'énergie des électrons est quantifiée.

17Question

Quelle formule donne l'énergie de l'électron au niveau n dans le modèle de Bohr ?

Réponse

En=13,6n2 eVE_n=-\frac{13{,}6}{n^2}\ \mathrm{eV}

18Question

Quelle est l'énergie de l'électron au niveau n=1 dans l'hydrogène selon Bohr ?

Réponse

Elle est de −13,6 eV.

19Question

Quelle est l'énergie de l'électron au niveau n=2 dans l'hydrogène selon Bohr ?

Réponse

Elle est de −3,4 eV.

20Question

Quelle est l'énergie de l'électron au niveau n=3 dans l'hydrogène selon Bohr ?

Réponse

Elle est de −1,5 eV.

21Question

Qu'est-ce qu'une orbitale atomique ?

Réponse

C'est une fonction mathématique donnant la probabilité de présence d'un électron dans une région.

22Question

Que reçoit un électron lors d'une excitation atomique ?

Réponse

Un photon dont l'énergie correspond à l'écart entre deux niveaux.

23Question

Quelle condition déclenche l'ionisation par photon incident ?

Réponse

L'énergie du photon incident doit être au moins égale à WnW_n.

24Question

Que se passe-t-il après une ionisation atomique ?

Réponse

Un électron d'une couche supérieure comble la lacune créée.

25Question

Quelle est l'énergie cinétique de l'électron éjecté dans l'effet Auger ?

Réponse

Ec(e)=WiWjWnE_c(e^-)=W_i-W_j-W_n.

26Question

Qu'est-ce que le numéro atomique Z ?

Réponse

Le nombre de protons du noyau.

27Question

Que représente le nombre de masse A ?

Réponse

Le nombre total de nucléons du noyau.

28Question

Comment calcule-t-on le nombre de neutrons N ?

Réponse

N vaut AZA-Z.

29Question

Qu'est-ce qui différencie les isotopes ?

Réponse

Ils ont le même Z mais des A différents.

30Question

Qu'est-ce qui différencie les isobares ?

Réponse

Ils ont le même A mais des Z différents.

31Question

Qu'est-ce qui caractérise les isomères nucléaires ?

Réponse

Ils ont le même noyau dans des états énergétiques différents.

32Question

Comment est définie l'unité de masse atomique (uma) ?

Réponse

Par la masse exacte d’un atome de carbone-12 égale à 12 uma.

33Question

Quelle est la valeur du nombre d'Avogadro NAN_A ?

Réponse

6,02×1023 mol16{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}.

34Question

Quelle est la formule du défaut de masse nucléaire ?

Réponse

Δm=M(X)[Zmp+(AZ)mn]<0\Delta m=M(X)-[Zm_p+(A-Z)m_n]<0

35Question

Comment calcule-t-on l'énergie de liaison nucléaire à partir du défaut de masse ?

Réponse

El=Δmc2E_l=\Delta m c^2

36Question

Quelle formule donne l'énergie de liaison en MeV si Δm est en uma ?

Réponse

El(MeV)=Δm(uma)×931E_l(\mathrm{MeV})=\Delta m(\mathrm{uma})\times931

37Question

Qu'impose une énergie de liaison par nucléon élevée sur la stabilité du noyau ?

Réponse

Plus El/A|E_l|/A est élevée, plus le noyau est stable.

38Question

Quelle est la plage d'énergie de liaison par nucléon des noyaux les plus stables ?

Réponse

Entre 8 et 9 MeV par nucléon.

39Question

Quel noyau correspond au maximum de la courbe d'Aston ?

Réponse

Le fer-60.

40Question

Quelle condition de stabilité a N=Z concerne quels noyaux ?

Réponse

Les noyaux légers ont une stabilité autour de N=Z.

41Question

Pourquoi les noyaux lourds nécessitent-ils N>Z pour être stables ?

Réponse

À cause de la répulsion entre protons.

42Question

Quelles grandeurs une réaction nucléaire conserve-t-elle ?

Réponse

Le nombre de masse A, le nombre de charges Z, la quantité de mouvement et l’énergie totale.

43Question

Quand une réaction nucléaire est-elle énergétiquement possible ?

Réponse

Lorsque l’énergie libérée ElibE_{lib} est positive.

44Question

Quels noyaux subissent une désintégration alpha ?

Réponse

Les noyaux lourds de numéro atomique supérieur à 82.

45Question

Que libère une désintégration alpha ?

Réponse

Un noyau d’hélium-4 doublement chargé positivement.

46Question

Que devient un neutron lors d’une désintégration bêta moins ?

Réponse

Un proton avec émission d’un électron et d’un antineutrino.

47Question

Que reste constant lors d’une désintégration bêta moins ?

Réponse

Le nombre de masse A.

48Question

Que devient un proton lors d’une désintégration bêta plus ?

Réponse

Un neutron avec émission d’un positron et d’un neutrino.

49Question

Qu’est-ce que la radioactivité gamma ?

Réponse

Le retour d’un noyau excité ou métastable vers son état fondamental avec émission d’un photon gamma.

50Question

Qu'est-ce que l'activité radioactive ?

Réponse

Le nombre de désintégrations par seconde.

51Question

Quelle formule relie l'activité A(t)A(t) au nombre de noyaux N(t)N(t) ?

Réponse

A(t)=λN(t)A(t)=\lambda N(t) avec λ\lambda en s⁻¹.

52Question

Quelle est l'expression du nombre de noyaux radioactifs N(t)N(t) au temps tt ?

Réponse

N(t)=N(0)eλtN(t)=N(0)e^{-\lambda t}.

53Question

Quelle est l'expression de l'activité A(t)A(t) au temps tt ?

Réponse

A(t)=A(0)eλtA(t)=A(0)e^{-\lambda t}.

54Question

Comment calcule-t-on la période radioactive TT en fonction de λ\lambda ?

Réponse

T=ln2λT=\frac{\ln 2}{\lambda}.

55Question

Quelle est la formule de l'activité après nn périodes ?

Réponse

A(nT)=A(0)2nA(nT)=\frac{A(0)}{2^n}.

56Question

Comment s'exprime la constante radioactive effective λeff\lambda_{eff} ?

Réponse

λeff=λr+λb\lambda_{eff}=\lambda_r+\lambda_b.

57Question

Quelle formule relie la période effective TeffT_{eff} aux périodes TrT_r et TbT_b ?

Réponse

1Teff=1Tr+1Tb\frac{1}{T_{eff}}=\frac{1}{T_r}+\frac{1}{T_b}.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 28 questions sur Biophysique de l’atome et radioactivité.

1. Quelle description caractérise une onde électromagnétique ?

2. Comment les champs électrique et magnétique sont-ils orientés dans une onde électromagnétique ?

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