QCM : Classification des rayonnements — 15 questions

Explication

L’énergie du photon est proportionnelle à la fréquence et s’écrit aussi $E=\frac{hc}{\lambda}$. Elle n’est donc pas donnée par $h\lambda$ ni par une expression où la longueur d’onde serait au numérateur.

Explication

Les ondes radioélectriques et l’infrarouge sont peu énergétiques, tandis que les rayons X et les rayons $\gamma$ sont très énergétiques. Ces groupes se distinguent donc par leur niveau d’énergie.

Explication

Le modèle ondulatoire est adapté aux phénomènes macroscopiques et aux faibles fréquences. Le modèle corpusculaire est privilégié pour les interactions avec des niveaux d’énergie quantifiés et les hautes fréquences.

Explication

Dans le vide, la propagation est rectiligne à célérité constante, égale à $3 \times 10^8\ \mathrm{m.s^{-1}}$. Dans un milieu matériel, la vitesse est plus faible, tandis que la période est l’inverse de la fréquence et non leur produit.

Explication

L’ionisation correspond au passage d’un atome ou d’une molécule vers un état ionisé lorsqu’un photon apporte une énergie supérieure à l’énergie d’ionisation. Une énergie inférieure ne permet pas ce passage, et l’ionisation ne concerne pas uniquement les atomes.

Explication

Les rayonnements électromagnétiques n’ont ni masse ni charge et possèdent une même nature physique. Ils se différencient toutefois par leur énergie, leur longueur d’onde et leur fréquence.

Explication

Les électrons, les positons et les particules chargées lourdes sont directement ionisants. Les rayonnements électromagnétiques et les neutrons sont indirectement ionisants, car ils transfèrent leur énergie à des particules chargées qui ionisent ensuite le milieu.

Explication

Un photon est un paquet discontinu d’énergie électromagnétique et ne possède pas de masse. Einstein a associé cette description corpusculaire aux travaux de 1905. La relation énergétique correcte est $E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$, et non une expression indépendante de la fréquence.

Explication

La classification repose sur l’énergie transportée, la nature particulaire ou électromagnétique, le caractère ionisant et le mode d’ionisation. Ces critères permettent de distinguer les différents types de rayonnements.

Explication

Les rayonnements peuvent être classés selon leur ionisation directe ou indirecte, en plus de leur énergie et de leur nature. L’origine naturelle ou artificielle et la vitesse dans le vide ne font pas partie des critères indiqués.

Explication

Les relations fondamentales sont $T=\frac{1}{\nu}$ et $\lambda=cT=\frac{c}{\nu}$. Ainsi, à célérité fixée, la longueur d’onde augmente avec la période et diminue lorsque la fréquence augmente.

Explication

L’énergie d’ionisation de l’eau est de l’ordre de $13,6\ \mathrm{eV}$. Cette valeur ne constitue pas la frontière générale entre rayonnements ionisants et non ionisants, et les rayonnements ionisants disposent d’une énergie suffisante pour ioniser la matière.

Explication

Les rayonnements particulaires sont formés de particules chargées ou neutres, avec une masse pouvant varier. Ils se distinguent ainsi des rayonnements électromagnétiques, qui sont sans charge et sans masse.

Explication

Un spectre de raies comprend un nombre fini de fréquences distinctes, alors qu’un spectre continu contient toutes les fréquences entre deux limites. Le modèle ondulatoire décrit aussi les interférences et la polarisation, mais ne suffit pas à expliquer l’effet photoélectrique.

Explication

Les particules fondamentales préexistantes dans l’atome sont le proton, le neutron et l’électron $\beta^-$. Le positon $\beta^+$, le noyau d’hélium $\alpha$, le neutrino et l’antineutrino appartiennent aux autres particules citées.