QCM : Couleur et absorbance des solutions (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une expérience doit séparer les différentes radiations d’un faisceau de lumière blanche afin d’en observer le spectre sur un écran. Quel dispositif convient ?

Un miroir plan placé sur le trajet de la lumière
Un filtre coloré placé sur le trajet de la lumière
Un écran placé sur le trajet de la lumière
Un prisme placé sur le trajet de la lumière

Un prisme placé sur le trajet de la lumière

Explication

Un prisme peut décomposer la lumière blanche et permettre d’obtenir son spectre. Un miroir réfléchit le faisceau, un filtre sélectionne des radiations et l’écran sert à recevoir la lumière.

2. Un objet coloré absorbe les radiations rouges de la lumière qui l’éclaire. Quelle couleur est associée à cette absorption ?

Le jaune, voisin du rouge
Le bleu, complémentaire du vert
Le rouge lui-même
La couleur complémentaire du rouge

La couleur complémentaire du rouge

Explication

Un objet coloré absorbe sa couleur complémentaire : l’absorption de radiations rouges est donc associée à la couleur complémentaire du rouge. Le rouge est la couleur absorbée, et le bleu proposé est associé au vert comme couleur complémentaire.

3. Dans le domaine de validité de la loi de Beer-Lambert, une solution a une concentration molaire C=0,004 mol L−1C = 0{,}004\ \mathrm{mol\,L^{-1}} et un coefficient k=250 L mol−1k = 250\ \mathrm{L\,mol^{-1}}. Quelle absorbance prévoit le modèle ?

A=0,000016A = 0{,}000016
A=250,004A = 250{,}004
A=62 500A = 62\,500
A=1A = 1

$$A = 1$$

Explication

La loi donne A=k×CA = k \times C, donc A=250×0,004=1A = 250 \times 0{,}004 = 1. Diviser k par C donne 62 500, la division de C par k donne 0,000016, et additionner les valeurs ne suit pas la relation de proportionnalité.

4. Dans une mesure, la lumière incidente a une intensité de 80 unités et la lumière transmise une intensité de 20 unités. Quelle est la transmittance ?

T=0,20T = 0{,}20
T=4T = 4
T=60T = 60
T=0,25T = 0{,}25

$$T = 0{,}25$$

Explication

La transmittance est le rapport de l’intensité transmise à l’intensité incidente : T=2080=0,25T = \frac{20}{80} = 0{,}25. La valeur 4 inverse le rapport, 60 correspond à une différence et 0,20 ne rapporte pas correctement les deux intensités.

5. Pour caractériser un échantillon coloré placé dans la cuve d’un appareil de mesure, quelle grandeur l’appareil mesure-t-il pour quantifier la capacité de la solution à absorber la lumière ?

La transmittance, grandeur positive sans unité
La concentration molaire, grandeur positive sans unité
L’absorbance, grandeur positive exprimée en mol·L⁻¹
L’absorbance, grandeur positive sans unité

L’absorbance, grandeur positive sans unité

Explication

L’absorbance caractérise la capacité d’une solution à absorber une partie de la lumière qui la traverse ; elle est positive, sans unité et mesurée au spectrophotomètre. La transmittance porte sur la lumière transmise, la concentration est une autre grandeur et l’absorbance n’est pas exprimée en mol·L⁻¹.

6. Quel ensemble décrit les principaux éléments d’un spectrophotomètre ?

Source monochromatique, prisme, cuve, écran et calculateur
Source blanche, cuve, générateur électrique, calculateur et miroir
Source blanche, monochromateur, cuve, photocapteur et calculateur
Source blanche, monochromateur, cuve, thermomètre et écran

Source blanche, monochromateur, cuve, photocapteur et calculateur

Explication

Le spectrophotomètre comprend une source de lumière blanche, un monochromateur, une cuve, un photocapteur et un calculateur. Le prisme seul confond le dispositif de monochromatisation avec un élément isolé, le générateur électrique ne remplace pas le photocapteur et le thermomètre ne fait pas partie de l’ensemble décrit.

7. Une équipe veut appliquer la loi de Beer-Lambert pour relier l’absorbance à la concentration. Quel échantillon doit-elle choisir pour respecter la condition de validité de la loi ?

Une solution de faible concentration
Une solution très colorée, quelle que soit sa concentration
Une solution de forte concentration
Une solution dont la concentration est inconnue

Une solution de faible concentration

Explication

La loi de Beer-Lambert est valable pour des solutions de faible concentration. Une forte concentration applique la loi dans le domaine opposé, une concentration inconnue ne garantit pas la condition, et une coloration intense ne suffit pas à établir la validité.

8. Un même objet coloré est éclairé successivement par une lumière blanche puis par une lumière colorée différente. Quels éléments déterminent la couleur qu’un observateur perçoit dans chaque cas ?

La lumière incidente, les radiations absorbées et la synthèse des lumières reçues par l’œil
Les radiations absorbées et la synthèse des lumières reçues par l’œil, indépendamment de l’éclairage
La lumière incidente et les radiations absorbées, sans tenir compte de la lumière reçue par l’œil
La nature de l’objet, indépendamment de l’éclairage et des radiations absorbées

La lumière incidente, les radiations absorbées et la synthèse des lumières reçues par l’œil

Explication

La couleur perçue dépend conjointement de la lumière incidente, de celle que l’objet absorbe et de la synthèse des lumières qui parviennent à l’œil. La réduire à l’objet seul, à l’absorption seule ou à la synthèse seule néglige un de ces facteurs.

9. Un laboratoire veut tracer le spectre d’absorption d’une solution en faisant varier la longueur d’onde de la lumière qui la traverse. Quelle grandeur doit-il représenter en fonction de cette longueur d’onde ?

La concentration de la solution
La transmittance de la solution
L’absorbance de la solution
La longueur d’onde de la radiation

L’absorbance de la solution

Explication

Un spectre d’absorption représente l’absorbance AA en fonction de la longueur d’onde λ\lambda. Inverser les axes, tracer la concentration ou substituer la transmittance ne correspond pas à cette définition.

10. On compare deux solutions de même nature et mesurées dans les mêmes conditions; la seconde est plus concentrée. Quelle évolution qualitative est attendue ?

Coloration et lumière transmise augmentent, tandis que l’absorbance diminue
Absorbance et lumière transmise augmentent, tandis que la coloration diminue
Coloration et absorbance augmentent, tandis que la lumière transmise diminue
Coloration et absorbance diminuent, tandis que la lumière transmise augmente

Coloration et absorbance augmentent, tandis que la lumière transmise diminue

Explication

Une concentration plus élevée renforce la coloration et l’absorbance, mais diminue l’intensité lumineuse transmise. L’augmentation de la lumière transmise inverse l’effet observé, la baisse d’absorbance contredit son lien avec la concentration, et la diminution de coloration inverse également la tendance.

11. Quelle caractéristique de la vision humaine résulte de la sensibilité de la rétine à trois couleurs ?

Une vision tétrachromatique
Une vision monochromatique
Une vision trichromatique
Une vision dichromatique

Une vision trichromatique

Explication

La rétine possède des photorécepteurs sensibles à trois couleurs, ce qui définit la vision trichromatique. La vision monochromatique, dichromatique et tétrachromatique correspondent respectivement à une, deux et quatre sensibilités colorées.

12. Quelle caractéristique décrit le spectre de la lumière blanche dans le domaine visible ?

Un spectre continu couvrant les longueurs d’onde de 400 à 900 nm
Un spectre continu couvrant les longueurs d’onde de 400 à 800 nm
Un spectre continu couvrant les longueurs d’onde de 200 à 400 nm
Un spectre de raies couvrant les longueurs d’onde de 400 à 800 nm

Un spectre continu couvrant les longueurs d’onde de 400 à 800 nm

Explication

Le spectre de la lumière blanche est continu et contient les radiations visibles de 400 à 800 nm. Un spectre de raies est discontinu, 200 à 400 nm ne correspond pas à l’intervalle indiqué, et 900 nm en dépasse la limite.

13. Un faisceau lumineux atteint un objet transparent. Quelles interactions avec la lumière sont possibles pour un objet recevant de la lumière ?

Diffuser, émettre ou polariser la lumière
Transmettre, réfracter ou produire la lumière
Absorber, transmettre ou diffuser la lumière
Absorber, réfléchir ou décomposer la lumière

Absorber, transmettre ou diffuser la lumière

Explication

Un objet peut absorber la lumière, la transmettre s’il est transparent, ou la diffuser dans toutes les directions. La réflexion directionnelle est associée à une surface lisse, tandis que décomposer, produire ou polariser la lumière ne décrit pas ces trois interactions.

14. Une solution présente une transmittance T=0,10T = 0{,}10. Quelle relation permet de déterminer son absorbance ?

A=1TA = \frac{1}{T}
A=1−TA = 1 - T
A=log⁡TA = \log T
A=−log⁡TA = -\log T

$$A = -\log T$$

Explication

L’absorbance est définie par A=−log⁡TA = -\log T; pour T=0,10T = 0{,}10, cela donne une absorbance positive. La relation log⁡T\log T omet le signe moins, 1/T1/T inverse la transmittance et 1−T1-T calcule la fraction non transmise sans donner l’absorbance logarithmique.

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Comment est le spectre de la lumière blanche ?

Il est continu.

Quelles longueurs d’onde couvre le spectre visible de la lumière blanche ?

De 400 à 800 nm.

Quelles interactions un objet peut-il avoir avec la lumière reçue ?

Il peut l’absorber, la transmettre s’il est transparent ou la diffuser dans toutes les directions.

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