QCM : Couleurs et spectrophotométrie (21 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel phénomène caractérise la synthèse soustractive lorsqu’un objet est éclairé ?

L’objet superpose plusieurs lumières colorées pour produire une nouvelle lumière.
L’objet absorbe une partie de la lumière incidente et en retire certaines lumières colorées.
L’objet sépare la lumière incidente en couleurs sans en absorber aucune.
L’objet transforme toute la lumière incidente en une lumière blanche uniforme.

L’objet absorbe une partie de la lumière incidente et en retire certaines lumières colorées.

Explication

La synthèse soustractive repose sur l’absorption, qui retire certaines composantes colorées de la lumière incidente. La superposition de lumières correspond plutôt à la synthèse additive.

2. Quelle propriété définit deux couleurs complémentaires en synthèse additive, et quel est le complémentaire du rouge ?

Leur superposition donne du blanc ; le cyan complète le rouge
Leur superposition donne du cyan ; le bleu complète le rouge
Leur superposition donne du blanc ; le jaune complète le rouge
Leur superposition donne du noir ; le vert complète le rouge

Leur superposition donne du blanc ; le cyan complète le rouge

Explication

Deux couleurs sont complémentaires lorsque leur synthèse additive produit du blanc, et le cyan est complémentaire du rouge. Le jaune ne complète pas le rouge dans cette définition.

3. Un filtre transparent laisse une partie de la lumière le traverser : quel phénomène cela illustre-t-il ?

La transmission de la lumière à travers l’objet
La synthèse additive de plusieurs lumières colorées
La diffusion de la lumière dans toutes les directions
L’absorption de la lumière par l’objet

La transmission de la lumière à travers l’objet

Explication

La transmission se produit lorsqu’un objet laisse passer une partie de la lumière qui le traverse, comme un filtre. La diffusion renvoie la lumière dans différentes directions au lieu de la faire passer à travers l’objet.

4. Pour une solution colorée suffisamment peu concentrée, quelle relation permet d’utiliser l’absorbance pour déterminer sa concentration ?

L’absorbance est égale à la concentration, quelle que soit l’espèce chimique.
L’absorbance dépend de la concentration selon une relation logarithmique.
L’absorbance est proportionnelle à la concentration de la solution.
L’absorbance est inversement proportionnelle à la concentration de la solution.

L’absorbance est proportionnelle à la concentration de la solution.

Explication

Dans le domaine des solutions colorées suffisamment peu concentrées, l’absorbance varie proportionnellement à la concentration. Une relation inverse ne décrit pas cette proportionnalité.

5. Une solution n’absorbe aucune radiation visible. Comment la qualifie-t-on ?

Elle est opaque, car l’absence d’absorption empêche la lumière de la traverser.
Elle est complémentaire, car elle absorbe une radiation visible unique.
Elle est incolore, car aucune radiation visible n’est absorbée.
Elle est colorée, car toute interaction avec la lumière produit une couleur visible.

Elle est incolore, car aucune radiation visible n’est absorbée.

Explication

Une solution est dite incolore si elle n’absorbe aucune radiation visible ; une solution colorée en absorbe une ou plusieurs. L’absence d’absorption visible ne signifie pas que la solution est opaque.

6. Quelle comparaison décrit correctement les couleurs transmises par les filtres rouges, verts, bleus, jaunes, cyan et magenta ?

Les six filtres transmettent chacun une seule lumière colorée, mais absorbent des intensités différentes.
Les six filtres transmettent chacun deux lumières colorées, mais absorbent des intensités différentes.
Les filtres rouge, vert et bleu transmettent deux lumières colorées, tandis que les filtres jaune, cyan et magenta en transmettent une.
Les filtres rouge, vert et bleu transmettent une lumière colorée, tandis que les filtres jaune, cyan et magenta en transmettent deux.

Les filtres rouge, vert et bleu transmettent une lumière colorée, tandis que les filtres jaune, cyan et magenta en transmettent deux.

Explication

Les filtres rouge, vert et bleu transmettent chacun une lumière colorée, alors que les filtres jaune, cyan et magenta en transmettent deux. L’affirmation inverse le nombre de lumières transmises par les deux groupes de filtres.

7. Quel est le principe d’un dosage par étalonnage ?

Comparer une grandeur physique caractéristique de la solution à celles de solutions étalons pour déterminer la concentration recherchée.
Séparer les constituants de la solution afin d’identifier l’espèce chimique et d’en déduire sa concentration.
Faire réagir l’espèce chimique avec un réactif titrant jusqu’à atteindre l’équivalence pour calculer la concentration.
Mesurer directement la quantité de matière de l’espèce chimique sans utiliser de solutions de référence.

Comparer une grandeur physique caractéristique de la solution à celles de solutions étalons pour déterminer la concentration recherchée.

Explication

Le dosage par étalonnage détermine une concentration en comparant une grandeur physique caractéristique avec celle de solutions étalons. Le titrage repose plutôt sur une réaction avec un réactif titrant et le repérage de l’équivalence.

8. Après avoir mesuré l’absorbance d’une solution colorée inconnue, comment détermine-t-on sa concentration lors d’un dosage par étalonnage ?

On compare son absorbance à celle du blanc et on assimile leur différence à la concentration.
On utilise la longueur d’onde maximale comme valeur de concentration après la mesure de l’absorbance.
On mesure à nouveau les étalons, puis on attribue à l’inconnue la concentration de l’étalon le plus concentré.
On reporte son absorbance sur la courbe d’étalonnage A=f(C)A = f(C) pour en déduire la concentration correspondante.

On reporte son absorbance sur la courbe d’étalonnage $$A = f(C)$$ pour en déduire la concentration correspondante.

Explication

La courbe A=f(C)A = f(C) relie l’absorbance aux concentrations connues des étalons et permet d’en déduire la concentration de l’inconnue. Le blanc sert à régler la référence de mesure, pas à fournir directement la concentration.

9. Sous un éclairage suffisamment intense, à quoi sont principalement sensibles les trois types de cônes de la rétine ?

Aux lumières ultraviolette, infrarouge et jaune
Aux lumières blanche, noire et grise
Aux lumières cyan, magenta et jaune
Aux lumières rouge, verte et bleue

Aux lumières rouge, verte et bleue

Explication

La rétine possède trois types de cônes principalement sensibles aux lumières rouge, verte et bleue, lorsque l’intensité lumineuse est suffisante. Le cyan, le magenta et le jaune ne sont pas les trois sensibilités principales décrites pour ces cônes.

10. Deux solutions sont étudiées à la même longueur d’onde, et la première absorbe une plus grande proportion de lumière. Que peut-on conclure sur leurs absorbances ?

La première a une absorbance plus élevée, grandeur sans unité liée à la proportion de lumière absorbée.
La première a une absorbance plus élevée, grandeur exprimée en unités de longueur d’onde.
Les deux ont la même absorbance, car celle-ci ne dépend pas de la lumière absorbée.
La première a une absorbance plus faible, grandeur sans unité liée à la proportion de lumière transmise.

La première a une absorbance plus élevée, grandeur sans unité liée à la proportion de lumière absorbée.

Explication

À longueur d’onde donnée, une absorption plus importante correspond à une absorbance plus élevée, et l’absorbance est sans unité. L’absorbance n’est pas une mesure de la proportion transmise ni une grandeur exprimée en longueur d’onde.

11. Comment la synthèse additive permet-elle d’obtenir une lumière colorée différente ?

En séparant une lumière blanche avec un prisme
En mélangeant des pigments qui absorbent la lumière
En faisant traverser une lumière par un objet opaque
En superposant plusieurs lumières colorées

En superposant plusieurs lumières colorées

Explication

La synthèse additive consiste à superposer plusieurs lumières colorées pour former une autre lumière colorée. Le mélange de pigments relève plutôt du mélange de matières colorantes, et non de la superposition de lumières.

12. Un dispositif règle les intensités de faisceaux rouge, vert et bleu : quel résultat peut-il produire ?

Une gamme limitée aux trois couleurs, le blanc étant obtenu par un filtre
Une gamme infinie de couleurs, mais sans possibilité de produire du blanc
Une gamme infinie de couleurs, dont le blanc avec des intensités adaptées
Une gamme de couleurs déterminée par le mélange de pigments rouge, vert et bleu

Une gamme infinie de couleurs, dont le blanc avec des intensités adaptées

Explication

La combinaison de faisceaux rouge, vert et bleu d’intensités réglables permet d’obtenir une infinité de couleurs, y compris une lumière blanche avec des intensités convenables. Un filtre ne constitue pas la méthode décrite pour créer le blanc.

13. Lorsqu’une surface renvoie une partie de la lumière incidente dans toutes les directions, quel phénomène se produit ?

La diffusion de la lumière
La synthèse additive de la lumière
La transmission de la lumière
L’absorption de la lumière

La diffusion de la lumière

Explication

La diffusion est le renvoi dans toutes les directions d’une partie de la lumière incidente. La transmission correspond plutôt au passage de la lumière à travers un objet.

14. Une lumière colorée entre dans l’œil d’un observateur : de quoi dépend la couleur qu’il perçoit ?

De la synthèse additive des lumières colorées qui pénètrent dans son œil
De la lumière diffusée par les objets, sans tenir compte de celle qui atteint l’œil
De la couleur de la source, indépendamment des autres lumières reçues
De la synthèse soustractive des pigments présents sur la rétine

De la synthèse additive des lumières colorées qui pénètrent dans son œil

Explication

La couleur perçue résulte de la synthèse additive des lumières colorées qui pénètrent dans l’œil. La couleur de la source prise isolément ne suffit pas à décrire la perception lorsque plusieurs lumières atteignent l’œil.

15. Quel dispositif permet de mesurer l’absorbance d’une solution en cuve et de tracer son évolution selon la longueur d’onde ?

Un spectrophotomètre, qui fournit un spectre d’absorption représentant l’absorbance en fonction de la longueur d’onde.
Un microscope optique, qui fournit un spectre représentant la transmission en fonction du volume de solution.
Un colorimètre visuel, qui fournit un spectre représentant la concentration en fonction de l’épaisseur de cuve.
Un réfractomètre, qui fournit un spectre représentant l’indice optique en fonction de la concentration.

Un spectrophotomètre, qui fournit un spectre d’absorption représentant l’absorbance en fonction de la longueur d’onde.

Explication

Un spectrophotomètre mesure l’absorbance d’une solution placée dans une cuve et permet de tracer l’absorbance en fonction de la longueur d’onde. Un réfractomètre mesure une propriété liée à la réfraction, et non le spectre d’absorption décrit ici.

16. Une même feuille colorée est éclairée successivement par deux sources de compositions spectrales différentes. De quoi dépend la couleur perçue dans chaque situation ?

De la seule composition de la lumière incidente, sans effet des interactions avec la feuille.
De la seule couleur associée à la feuille sous lumière blanche, indépendamment de l’éclairage utilisé.
De la seule diffusion par la feuille, puisque l’absorption et la transmission ne modifient pas la couleur.
De la lumière incidente, des absorptions, diffusions et transmissions dans la feuille, et des lumières reçues par l’œil.

De la lumière incidente, des absorptions, diffusions et transmissions dans la feuille, et des lumières reçues par l’œil.

Explication

La couleur perçue résulte à la fois de la lumière incidente, des interactions avec l’objet et de la synthèse additive des lumières qui atteignent l’œil. La couleur associée à la feuille en lumière blanche ne suffit donc pas à prévoir sa perception sous tout éclairage.

17. Lors d’une dilution, à partir de quel comportement la proportionnalité entre absorbance et concentration cesse-t-elle de s’appliquer selon la loi de Beer-Lambert ?

Lorsque la solution devient suffisamment diluée pour entrer dans le domaine de linéarité.
Lorsque la solution devient trop concentrée et sort du domaine de linéarité.
Lorsque la longueur d’onde est fixée pendant la mesure de l’absorbance.
Lorsque l’épaisseur de cuve reste constante pendant la comparaison.

Lorsque la solution devient trop concentrée et sort du domaine de linéarité.

Explication

La proportionnalité de Beer-Lambert s’applique dans le domaine de linéarité et cesse de décrire la relation lorsque la solution est trop concentrée. Une solution suffisamment diluée est au contraire dans les conditions favorables à cette proportionnalité.

18. Une solution absorbe des radiations dans un seul domaine du visible. Quelle couleur est alors perçue ?

La couleur correspondant au domaine de longueur d’onde le plus élevé.
La couleur blanche, quelle que soit la radiation absorbée.
La couleur complémentaire des radiations absorbées.
La couleur identique aux radiations absorbées.

La couleur complémentaire des radiations absorbées.

Explication

Lorsqu’une solution absorbe dans un seul domaine du visible, sa couleur perçue est complémentaire de celle des radiations absorbées. Elle n’est donc pas la couleur même des radiations retirées de la lumière.

19. À longueur d’onde et épaisseur de cuve fixées, une solution a une absorbance AA et la constante de proportionnalité vaut kk. Quelle expression permet de déterminer sa concentration ?

C=AkC = \frac{A}{k}, puisque A=k×CA = k \times C et k=ελ×lk = \varepsilon_\lambda \times l.
C=kAC = \frac{k}{A}, puisque A=k×CA = k \times C et k=ελ×lk = \varepsilon_\lambda \times l.
C=AlC = \frac{A}{l}, puisque A=ελ×l×CA = \varepsilon_\lambda \times l \times C.
C=A×kC = A \times k, puisque A=k×CA = k \times C et k=ελ×lk = \varepsilon_\lambda \times l.

$$C = \frac{A}{k}$$, puisque $$A = k \times C$$ et $$k = \varepsilon_\lambda \times l$$.

Explication

La relation A=k×CA = k \times C conduit à isoler la concentration sous la forme C=AkC = \frac{A}{k}. Multiplier l’absorbance par kk ne permet pas d’isoler correctement CC.

20. Pour une espèce suffisamment diluée, quelle relation relie l’absorbance à la longueur d’onde fixée, l’épaisseur traversée et la concentration ?

Aλ=ελ+l+CA_\lambda = \varepsilon_\lambda + l + C, avec AλA_\lambda en cm et ll sans unité.
Aλ=ελ×ClA_\lambda = \frac{\varepsilon_\lambda \times C}{l}, avec AλA_\lambda sans unité, ll en cm et CC en mol·L⁻¹.
Aλ=ελ×l×CA_\lambda = \varepsilon_\lambda \times l \times C, avec AλA_\lambda sans unité, ll en cm et CC en mol·L⁻¹.
Aλ=ελ×l×CA_\lambda = \varepsilon_\lambda \times l \times C, avec AλA_\lambda en mol·L⁻¹, ll sans unité et CC en cm.

$$A_\lambda = \varepsilon_\lambda \times l \times C$$, avec $$A_\lambda$$ sans unité, $$l$$ en cm et $$C$$ en mol·L⁻¹.

Explication

Pour une solution suffisamment diluée, la loi de Beer-Lambert donne le produit du coefficient d’absorption molaire, de l’épaisseur de cuve et de la concentration. La forme en quotient ne respecte pas cette relation multiplicative.

21. Un objet reçoit de la lumière et en absorbe une partie : que devient cette partie absorbée ?

Elle se combine aux autres rayons pour produire du blanc
Elle est renvoyée dans toutes les directions
Elle n’est pas renvoyée par l’objet
Elle traverse l’objet et ressort de l’autre côté

Elle n’est pas renvoyée par l’objet

Explication

L’absorption correspond à la part de lumière reçue que l’objet ne renvoie pas. La lumière qui traverse l’objet relève de la transmission, et non de l’absorption.

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Qu’est-ce que la synthèse additive des lumières ?

La superposition de plusieurs lumières colorées pour obtenir une autre lumière colorée.

Quels faisceaux permettent d’obtenir une infinité de couleurs par synthèse additive ?

Des faisceaux rouge, vert et bleu d’intensités réglables.

Quelle lumière peut-on obtenir avec des intensités convenables de faisceaux rouge, vert et bleu ?

Une lumière blanche.

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