QCM : Couleurs et lentilles optiques (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle caractéristique définit la lumière blanche après sa décomposition par un prisme ?

Elle ne produit aucune couleur, car le prisme absorbe la lumière.
Elle produit plusieurs raies séparées correspondant à quelques couleurs.
Elle produit un spectre continu contenant toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.
Elle produit une raie unique correspondant à une seule couleur visible.

Elle produit un spectre continu contenant toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

Explication

La lumière blanche se décompose en un spectre continu qui contient toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. Une raie unique caractérise plutôt une couleur spectrale.

2. Quelle distinction permet de différencier un spectre continu d’une couleur spectrale ?

Le spectre continu regroupe toutes les couleurs, tandis que la couleur spectrale correspond à une seule raie.
Le spectre continu apparaît sans dispersion, tandis que la couleur spectrale nécessite plusieurs prismes.
Le spectre continu concerne les filtres, tandis que la couleur spectrale concerne les images formées sur la rétine.
Le spectre continu correspond à une seule raie, tandis que la couleur spectrale regroupe toutes les couleurs.

Le spectre continu regroupe toutes les couleurs, tandis que la couleur spectrale correspond à une seule raie.

Explication

Un spectre continu contient toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, alors qu’une couleur spectrale est représentée par une seule raie. La dispersion par un prisme permet notamment de mettre cette différence en évidence.

3. Dans la vision humaine, quel rôle respectif jouent les bâtonnets et les cônes ?

Les bâtonnets distinguent les spectres et les cônes contrôlent la quantité de lumière incidente.
Les bâtonnets détectent surtout l’intensité lumineuse et les cônes permettent de percevoir les couleurs.
Les bâtonnets permettent de percevoir les couleurs et les cônes détectent surtout l’intensité lumineuse.
Les bâtonnets forment les images rétiniennes et les cônes dispersent la lumière reçue.

Les bâtonnets détectent surtout l’intensité lumineuse et les cônes permettent de percevoir les couleurs.

Explication

Les bâtonnets sont principalement sensibles à l’intensité lumineuse, tandis que les cônes interviennent dans la perception des couleurs. Leur confusion consiste à attribuer la sensibilité aux couleurs aux bâtonnets.

4. Quel principe explique la trichromie de la vision humaine ?

Elle repose sur trois types de bâtonnets sensibles respectivement aux lumières rouge, verte et bleue.
Elle repose sur trois types de cônes principalement sensibles aux lumières rouge, verte et bleue.
Elle repose sur deux types de cônes et un type de bâtonnet sensibles aux trois couleurs fondamentales.
Elle repose sur un seul type de photorécepteur capable d’analyser séparément toutes les couleurs.

Elle repose sur trois types de cônes principalement sensibles aux lumières rouge, verte et bleue.

Explication

La trichromie repose sur trois types de cônes, principalement sensibles aux lumières rouge, verte et bleue. Les bâtonnets sont associés à la détection de l’intensité lumineuse plutôt qu’à ces trois sensibilités colorées.

5. Sur quels éléments repose principalement la vision humaine des couleurs ?

Sur l’absorption des couleurs par la cornée et sur des cellules nerveuses non spécialisées.
Sur des spectres produits par la pupille et sur des cellules musculaires de l’œil.
Sur des images formées sur la rétine et sur des cellules photoréceptrices spécialisées.
Sur la dispersion de la lumière par le cristallin et sur des filtres colorés externes.

Sur des images formées sur la rétine et sur des cellules photoréceptrices spécialisées.

Explication

La vision humaine des couleurs repose sur la formation d’images sur la rétine et sur l’action de cellules photoréceptrices spécialisées. Les filtres externes et la dispersion par le cristallin ne constituent pas le mécanisme décrit.

6. Quand deux couleurs sont-elles dites complémentaires ?

Lorsque chacune de leurs lumières ne comporte qu’une seule raie spectrale.
Lorsque la superposition de leurs spectres forme un spectre continu.
Lorsque leur mélange produit une lumière dont l’intensité est nécessairement nulle.
Lorsque leurs spectres présentent des raies identiques sans remplir les autres couleurs.

Lorsque la superposition de leurs spectres forme un spectre continu.

Explication

Deux couleurs sont complémentaires lorsque leurs spectres se superposent pour former un spectre continu. Une lumière comportant une seule raie correspond plutôt à une couleur spectrale.

7. Quel procédé correspond à la synthèse additive des couleurs ?

Superposer des filtres cyan, magenta et jaune d’épaisseur variable.
Faire passer une lumière blanche à travers plusieurs prismes successifs.
Mélanger des pigments absorbant progressivement les lumières colorées.
Superposer des lumières rouge, verte et bleue d’intensité variable.

Superposer des lumières rouge, verte et bleue d’intensité variable.

Explication

La synthèse additive superpose des lumières rouge, verte et bleue dont les intensités peuvent varier afin d’obtenir une infinité de couleurs. La superposition de filtres cyan, magenta et jaune relève de la synthèse soustractive.

8. Quel procédé permet d’obtenir une infinité de couleurs par synthèse soustractive ?

Superposer des filtres cyan, magenta et jaune d’intensité variable.
Superposer des lumières rouge, verte et bleue d’intensité variable.
Superposer des cônes sensibles au rouge, au vert et au bleu dans la rétine.
Superposer des prismes dispersant une lumière blanche d’intensité variable.

Superposer des filtres cyan, magenta et jaune d’intensité variable.

Explication

La synthèse soustractive consiste à superposer des filtres cyan, magenta et jaune d’intensité variable. La superposition de lumières rouge, verte et bleue correspond à la synthèse additive.

9. Quelle grandeur correspond à la distance entre le centre optique O d’une lentille et son foyer image F’ ?

La vergence, exprimée en dioptries
Le diamètre optique, exprimé en mètres
La puissance lumineuse, exprimée en candélas
La distance focale, exprimée en mètres

La distance focale, exprimée en mètres

Explication

La distance focale est la distance séparant le centre optique O du foyer image F’, et son unité internationale est le mètre. La vergence décrit une autre grandeur et s’exprime en dioptries.

10. Une lentille possède une distance focale image de f′=0,25 mf' = 0{,}25\ \text{m} ; quelle est sa vergence ?

c=0,25 dioptriec = 0{,}25\ \text{dioptrie}
c=4 dioptriesc = 4\ \text{dioptries}
c=25 dioptriesc = 25\ \text{dioptries}
c=−4 dioptriesc = -4\ \text{dioptries}

$$c = 4\ \text{dioptries}$$

Explication

La vergence se calcule avec la relation c=1f′c = \frac{1}{f'}, donc c=10,25=4 dioptriesc = \frac{1}{0{,}25} = 4\ \text{dioptries}. La distance focale reste exprimée en mètres, tandis que la vergence est exprimée en dioptries.

11. Que devient un rayon lumineux qui traverse le centre optique O d’une lentille mince ?

Il ressort parallèlement à l’axe optique
Il est réfléchi vers le foyer objet F
Il poursuit sa trajectoire sans déviation
Il passe par le foyer image F’

Il poursuit sa trajectoire sans déviation

Explication

Un rayon passant par le centre optique O d’une lentille mince ne subit aucune déviation. Le parallélisme après la lentille correspond au rayon passant par le foyer objet F.

12. Dans une lentille convergente, quelle direction prend après la lentille un rayon incident passant par le foyer objet F ?

Il ressort en suivant la direction du foyer image F’
Il traverse le centre optique sans changer de direction
Il converge vers le foyer objet F
Il émerge parallèlement à l’axe optique

Il émerge parallèlement à l’axe optique

Explication

Un rayon incident passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l’axe optique après avoir traversé une lentille convergente. Le rayon qui n’est pas dévié est celui qui passe par le centre optique O.

13. Sur quoi repose la construction géométrique de l’image d’un objet par une lentille convergente ?

Sur le calcul de la vergence à partir de la distance focale
Sur le tracé de rayons lumineux particuliers avant et après la lentille
Sur la mesure directe de la hauteur de l’objet et de l’écran
Sur l’identification de la transparence du milieu traversé

Sur le tracé de rayons lumineux particuliers avant et après la lentille

Explication

La construction géométrique de l’image s’appuie sur le tracé de rayons lumineux particuliers avant et après la lentille. La vergence caractérise quantitativement la lentille, mais elle ne constitue pas la méthode graphique de construction de l’image.

14. Comment est qualifiée l’image d’un objet observé à travers un milieu transparent ?

Elle est dite monochromatique
Elle est dite incohérente
Elle est dite virtuelle
Elle est dite agrandie

Elle est dite incohérente

Explication

L’image observée à travers un milieu transparent est qualifiée d’incohérente dans le cadre étudié. Les termes virtuelle, agrandie et monochromatique décrivent d’autres propriétés optiques et ne correspondent pas à cette qualification.

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Qu'est-ce que la lumière blanche selon sa décomposition par un prisme ?

Une lumière dont la décomposition donne un spectre continu avec toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

Que contient un spectre continu ?

Toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

Comment se caractérise une couleur spectrale dans un spectre ?

Par une unique couleur représentée par une seule raie.

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