Quelles lois les Grecs connaissaient-ils au Ier siècle concernant la lumière ?
Les lois de la réflexion par un miroir.
Quelle idée Héron d’Alexandrie a-t-il formulée sur le trajet du rayon lumineux ?
Le rayon lumineux suit le plus court chemin entre source, miroir et point d’arrivée.
En quelle année Snell a-t-il découvert les lois de la réfraction ?
En 1621.
Qui a publié indépendamment les lois de la réfraction en 1637 ?
Descartes.
Quel principe Fermat a-t-il utilisé en 1657 pour retrouver les lois de la réfraction ?
La lumière met un temps minimal pour aller d’un point à un autre.
Quelle est la double nature de la lumière ?
Elle est ondulatoire et corpusculaire.
Quelle formule Maxwell a-t-il donné pour la vitesse de la lumière ?
c=1/√(μ₀ε₀) ≈ 3,00×10⁸ m/s.
Quelle formule Einstein a-t-il donné pour l’énergie d’un photon ?
E = hν, où h est la constante de Planck et ν la fréquence.
Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique ?
La propagation couplée d'un champ électrique et d'un champ magnétique sans support matériel.
Quelle est la relation entre longueur d'onde et période dans le vide ?
La longueur d'onde dans le vide est égale à la vitesse de la lumière multipliée par la période (λ₀ = cT).
Quelle est la relation entre longueur d'onde et période dans un milieu ?
La longueur d'onde dans un milieu est égale à la vitesse dans ce milieu multipliée par la période (λ = vT).
Que représente le spectre électromagnétique ?
La répartition des ondes électromagnétiques selon leur longueur d'onde ou fréquence.
Quelle est la plage de longueur d'onde du domaine visible ?
Entre environ 400 nm et 800 nm.
Quelle est la fréquence approximative du domaine visible ?
De l'ordre de 10¹⁴ Hz.
Quelles ondes électromagnétiques comprend la lumière ?
Celles dont la longueur d'onde dans le vide est ultraviolet, visible ou infrarouge.
Qu'est-ce qu'une source primaire en lumière ?
Une source primaire produit elle-même la lumière qu’elle émet.
Quelle différence caractérise une source ponctuelle d'une source étendue ?
Une source ponctuelle paraît provenir d’un seul point, une source étendue d’une surface plus grande.
Quels sont les trois types principaux de sources lumineuses en laboratoire ?
Lampes à incandescence, lampes à décharge et lasers.
Que dit la loi de Wien sur le spectre d’un corps incandescent ?
Le maximum d’énergie correspond à une longueur d’onde λmax telle que λmaxT = constante.
Qu'est-ce qu'un corps noir en physique ?
Un corps noir absorbe toute l’énergie électromagnétique reçue sans réflexion ni diffusion.
Comment une lampe spectrale produit-elle des photons ?
Une décharge électrique excite les atomes, puis leur retour à un niveau inférieur émet des photons.
Quelle est l'énergie du photon émis quand un électron passe de E2 à E1 ?
L’énergie est E = E2 - E1.
Quelle est la longueur d’onde du laser He-Ne et ses caractéristiques principales ?
Il émet à 632,8 nm un rayonnement monochromatique, directif et d’environ 1 mW.
Quelle formule relie la vitesse de propagation v à c et n dans un milieu matériel ?
v = c divisé par n.
Comment s'exprime la longueur d'onde λ dans un milieu matériel en fonction de λ₀ et n ?
λ = λ₀ divisé par n.
Qu'impose la dispersion à l'indice de réfraction n ?
n dépend de la longueur d'onde dans le vide λ₀.
Quelle est la forme de la relation de dispersion de Cauchy ?
n = A + B divisé par λ₀ au carré.
Quelle valeur a l'indice de l'air sec aux conditions normales ?
1,000293.
Comment varie l'indice de l'air sec avec la longueur d'onde ?
Il est considéré comme quasi invariant.
Quelles propriétés caractérisent un milieu LHTI ?
Transparent, linéaire, homogène et isotrope.
Quelle vitesse de propagation la lumière a-t-elle dans un milieu LHTI ?
v = c divisé par n.
Quelle formule relie l'angle θ à λ et a pour la diffraction ?
9 theta = 9rac{bb}{a}
Quelle valeur approchée de θ donne l'exemple avec a=0,1 mm et λ=500 nm ?
9 heta a9 5 d7 10^{-3} rad
Quelle taille approximative a la tache de diffraction dans l'exemple donné ?
9d a9 1 cm
Quand la propagation rectiligne est-elle une bonne approximation ?
Quand bb_0 est faible devant la dimension a des obstacles
Qu'est-ce qu'un rayon lumineux ?
Une droite idéalisée représentant la trajectoire de l'énergie lumineuse sans diffraction
De quoi dépend le trajet suivi par la lumière selon le principe du retour inverse ?
Il est indépendant du sens de propagation
En quelle année Snell a-t-il établi les lois de Snell-Descartes ?
En 1621.
Qu'est-ce qu'un dioptre en optique ?
Une surface séparant deux milieux homogènes et isotropes.
Quels rayons et quelle normale sont dans un même plan au point d'incidence ?
Le rayon incident, réfléchi, réfracté et la normale au dioptre.
Quelle relation vérifient les angles orientés en réflexion ?
Ils vérifient i' = -i.
Quelle relation vérifient les angles non orientés en réflexion ?
Ils vérifient i' = i.
Quelle relation lie les angles d'incidence et de réfraction pour une lumière monochromatique ?
n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂.
Que signifie une incidence rasante en termes d'angle i₁ ?
i₁ est environ ±π/2.
Quelle incidence entraîne i₂ = 0 en réfraction ?
Une incidence normale avec i₁ = 0.
Quelle est la formule de l'angle limite de réfraction quand n1 < n2 ?
ℓ = arcsin(n1/n2).
Quelle est la formule de l'angle de réflexion totale quand n1 > n2 ?
ℓ' = arcsin(n2/n1).
Que se passe-t-il si i1 > ℓ' avec n1 > n2 ?
Il n'y a pas de rayon réfracté et la lumière subit une réflexion totale.
Où se propage la lumière dans une fibre optique ?
Dans le cœur de la fibre optique.
Sur quoi repose la propagation lumineuse dans une fibre optique ?
Sur la réflexion totale à l'interface cœur-gaine.
Qu'est-ce que l'angle d'acceptance d'une fibre optique ?
L'angle maximal d'incidence pour que le rayon reste guidé dans le cœur.
Quelle différence y a-t-il entre atténuation et dispersion dans une fibre à saut d'indice ?
L'atténuation diminue l'amplitude, la dispersion élargit les impulsions.
Qu'est-ce que la dispersion intermodale dans une fibre optique ?
C'est l'élargissement des impulsions lumineux dû à différents modes suivant des trajectoires différentes.
Quelle est la vitesse commune des modes dans une fibre à saut d’indice ?
La vitesse commune est v_m = c / n_1.
Pourquoi la dispersion chromatique s’ajoute-t-elle à la dispersion intermodale ?
Parce que l’indice du cœur dépend de la longueur d’onde n(λ).
Quels sont les deux facteurs limitant la capacité de transmission d’une fibre ?
L’atténuation de l’amplitude et la dispersion du signal.
Qu'impose l'utilisation de fibres monomodes ou à gradient d’indice ?
Cela limite la dispersion dans la fibre.
Qu'est-ce qu'un prisme à réflexion totale ?
Un prisme de verre avec une section triangle rectangle isocèle déviant un rayon de π/2 ou π.
Que se passe-t-il pour un rayon dans un milieu à indices décroissants vers le haut ?
Il est réfracté à chaque interface avec un angle d’incidence croissant.
Quelle conséquence peut avoir l'augmentation de l'angle d'incidence dans ce milieu ?
Une réflexion totale peut renvoyer le rayon vers les couches inférieures.
Qu'est-ce qu'une fibre à gradient d'indice ?
Une fibre dont l'indice croît continûment en s'éloignant de l'axe de symétrie.
Quelle condition assure la guidage et la transmission intégrale de la lumière dans une fibre à gradient d'indice ?
Que le rayon de courbure de la fibre ne soit pas trop petit.
Quelle technique médicale utilise des fibres pour éclairer et regarder l'intérieur de l'estomac ?
L'endoscopie.
Quelle relation lie l'indice de l'air à sa masse volumique ?
Le rapport (n-1)/ρ est constant.
Comment varie la masse volumique de l'air avec la température ?
La masse volumique décroît quand la température augmente.
Que se passe-t-il dans un mirage chaud ou inférieur ?
L'air est plus chaud près du sol et l'indice augmente avec l'altitude.
Comment les rayons lumineux se comportent-ils dans un mirage chaud ?
Ils peuvent subir une réflexion totale vers le bas et revenir vers l'observateur.
Que voit l'observateur dans un mirage chaud ?
Il voit une image d'eau à A' alors qu'il regarde un coin de ciel bleu en A.
Qu'est-ce qu'un mirage froid ou supérieur ?
Un phénomène rendant visibles des objets au-delà de l'horizon par courbure des rayons.
Quelle condition thermique est nécessaire pour observer un mirage froid ?
La température doit varier d'au moins quelques degrés sur environ un mètre au-dessus du sol.
Qu'est-ce qu'un miroir plan ?
Un dioptre à surface plane qui réfléchit totalement la lumière incidente.
Comment varie le pouvoir réflecteur R avec l'angle d'incidence ?
Il varie selon l'angle d'incidence pour certaines surfaces transparentes.
Quel est l'ordre du pouvoir réflecteur pour certains métaux polis à angle nul ?
Il est d'environ 0,9.
Quelle est la nature de l'image d'un point donnée par un miroir plan ?
C'est une image virtuelle symétrique du point objet par rapport au plan du miroir.
Quelle est la première étape pour construire un rayon émergent d'un miroir plan ?
Construire le point image symétrique du point objet.
Qu'est-ce qu'un catadioptre ?
Un dispositif rétroréfléchissant renvoyant la lumière vers l'émetteur.
Quel est l'usage principal d'un catadioptre ?
Rendre visibles un véhicule ou un obstacle dans l'obscurité.
Comment la lumière est-elle réfléchie dans un catadioptre à trois miroirs perpendiculaires ?
Elle est réfléchie successivement par les trois miroirs avant de revenir vers l'émetteur parallèlement au rayon incident.
Qu'inverse la réflexion sur un miroir dans la coordonnée du vecteur rayon ?
La coordonnée selon l’axe orthogonal au plan du miroir.
Quel effet la réflexion sur un miroir a-t-elle sur le sens de propagation du rayon ?
Elle inverse le sens de propagation selon l’axe orthogonal au plan du miroir.
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1. Quelle procédure permet de construire géométriquement un rayon émergent d’un miroir plan ?
2. Quelle distinction caractérise l’étude optique d’un dioptre plan selon les conditions d’incidence ?
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