QCM : Diffraction et interférences (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Lorsqu’une onde se propage dans un milieu, qu’est-ce qui est transporté sans déplacement global de matière ?

L’énergie associée à la perturbation
La matière, tandis que l’énergie reste localisée
La perturbation et toute la matière du milieu
La matière du milieu sous forme de particules

L’énergie associée à la perturbation

Explication

La propagation d’une onde transmet de l’énergie, tandis que le milieu ne subit pas de transport global de matière. Le déplacement des particules du milieu peut accompagner la perturbation, mais ne constitue pas un transport de matière avec l’onde.

2. En un point donné, quelle grandeur correspond à la durée entre deux instants où le point retrouve le même état ondulatoire ?

La période, mesurée comme une durée de répétition de l’état
La célérité, définie par la distance parcourue par unité de temps
La longueur d’onde, mesurée entre deux positions successives
La fréquence, exprimée comme un nombre d’états par seconde

La période, mesurée comme une durée de répétition de l’état

Explication

La période est la durée nécessaire pour qu’un point retrouve le même état ondulatoire. La fréquence décrit plutôt le nombre de répétitions de cet état en une seconde.

3. Une onde rencontre une ouverture et change de direction sans passer dans un autre milieu matériel : quel phénomène se produit ?

La diffraction, avec une modification de la propagation de l’onde
L’absorption, avec une diminution de l’énergie de l’onde
La réflexion, avec un renvoi de l’onde par une surface
La réfraction, avec un changement de vitesse lié au milieu

La diffraction, avec une modification de la propagation de l’onde

Explication

La diffraction correspond au changement de direction d’une onde lorsqu’elle rencontre un obstacle ou traverse une ouverture, sans changement de milieu. La réfraction implique, elle, un passage entre des milieux matériels différents.

4. Pour une onde mécanique, dans quelle situation la diffraction est-elle observable, en tenant compte de la largeur de l’ouverture et de la longueur d’onde ?

Lorsque l’ouverture dépasse la longueur d’onde de plusieurs dizaines de fois
Lorsque l’ouverture est de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde
Lorsque l’ouverture mesure plusieurs centaines de longueurs d’onde
Lorsque l’ouverture est très petite devant la longueur d’onde, quelle que soit leur relation

Lorsque l’ouverture est de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde

Explication

Pour une onde mécanique, la diffraction s’observe lorsque la dimension de l’ouverture est de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde. Pour la lumière, elle peut être observable avec une ouverture atteignant plusieurs dizaines de longueurs d’onde.

5. Que désigne l’angle caractéristique de diffraction pour une figure présentant une tache centrale ?

L’angle entre l’axe et la droite reliant le centre de la tache centrale au milieu de la première zone sombre
L’angle entre l’axe et la droite reliant le centre de la tache centrale au centre de la première tache secondaire
L’angle entre la direction incidente et la direction de propagation au centre de la tache centrale
L’angle entre les deux directions qui délimitent les bords de la tache centrale

L’angle entre l’axe et la droite reliant le centre de la tache centrale au milieu de la première zone sombre

Explication

Cet angle est défini par l’axe et la droite allant du centre de la tache centrale au milieu de la première zone sombre. L’angle jusqu’au centre d’une tache secondaire repère une autre partie de la figure de diffraction.

6. Deux ondes issues de sources ponctuelles en phase ont des trajets de longueurs d1d_1 et d2d_2. Quelle condition sur leur différence de trajet produit des interférences constructives ?

La différence d2−d1d_2-d_1 est égale à un multiple entier de la longueur d’onde.
La différence d2−d1d_2-d_1 est constante, quelle que soit la longueur d’onde.
La somme d1+d2d_1+d_2 est égale à la longueur d’onde.
La différence d2−d1d_2-d_1 est égale à un multiple impair de la demi-longueur d’onde.

La différence $$d_2-d_1$$ est égale à un multiple entier de la longueur d’onde.

Explication

Les ondes arrivent en phase lorsque leur différence de trajet vaut kλk\lambda, avec kk un entier relatif. Une différence égale à un multiple impair de la demi-longueur d’onde correspond plutôt à une opposition de phase.

7. Dans une expérience à deux fentes, quelle est la fonction de l’interfrange ?

Mesurer l’écart entre les centres de deux franges consécutives de même nature
Indiquer la distance entre une frange brillante et la frange sombre voisine
Évaluer la longueur d’onde dans le milieu à partir de l’indice de réfraction
Déterminer la différence de chemin optique entre les deux ondes au centre de l’écran

Mesurer l’écart entre les centres de deux franges consécutives de même nature

Explication

L’interfrange sert à mesurer la séparation entre deux franges brillantes consécutives ou deux franges sombres consécutives. La distance entre une frange brillante et la frange sombre voisine ne correspond pas à cette définition.

8. Quelle distinction entre la période et la fréquence d’une onde périodique est correcte ?

La période compte les répétitions par seconde, tandis que la fréquence est une durée de répétition.
La période est une vitesse de propagation, tandis que la fréquence mesure une distance entre deux états identiques.
La période est une durée de répétition, tandis que la fréquence compte les répétitions par seconde.
La période est une distance entre deux états identiques, tandis que la fréquence mesure une vitesse.

La période est une durée de répétition, tandis que la fréquence compte les répétitions par seconde.

Explication

La période indique le temps nécessaire pour qu’un point retrouve le même état, alors que la fréquence indique combien de fois cet état est retrouvé en une seconde. La distance entre deux points successifs dans le même état correspond à la longueur d’onde, et non à la période.

9. Que provoque la diminution de la largeur d’une fente traversée par une onde ?

Elle change le milieu traversé et modifie la vitesse de l’onde.
Elle élargit le faisceau et modifie sa direction de propagation.
Elle augmente la fréquence de l’onde et raccourcit sa longueur d’onde.
Elle resserre le faisceau tout en conservant sa direction de propagation.

Elle élargit le faisceau et modifie sa direction de propagation.

Explication

Une fente plus étroite accentue la diffraction : le faisceau s’élargit et sa direction de propagation change. Contrairement à une modification de milieu, ce phénomène ne change pas le milieu matériel traversé.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Diffraction et interférences.

Que se propage lors d’une onde, sans transport de matière ?

Seule l’énergie se propage.

Qu’est-ce que la diffraction d’une onde ?

C’est le changement de direction de propagation d’une onde sans changement de milieu matériel.

Quand la diffraction s’observe-t-elle selon la longueur d’onde ?

Lorsque l’ouverture mesure environ une longueur d’onde pour une onde mécanique, ou plusieurs dizaines pour une onde lumineuse.

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