QCM : Diffraction et interférences (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel phénomène correspond à une modification de la direction de propagation d’une onde lorsqu’elle rencontre une ouverture ou un obstacle de petite dimension ?

La réfraction de l’onde
La diffraction de l’onde
La superposition de deux ondes
La réflexion de l’onde

La diffraction de l’onde

Explication

La diffraction désigne la modification de la propagation d’une onde au voisinage d’une petite ouverture ou d’un obstacle. La superposition de deux ondes décrit plutôt l’interférence, qui est un phénomène distinct.

2. Dans quelle situation la diffraction devient-elle nettement observable pour une onde traversant une ouverture de largeur aa ?

Lorsque λ=0\lambda = 0
Lorsque λ≥a\lambda \geq a
Lorsque λ≪a\lambda \ll a
Lorsque aa est indépendante de λ\lambda

Lorsque $$\lambda \geq a$$

Explication

La diffraction est nettement observable lorsque la longueur d’onde est du même ordre de grandeur que la dimension de l’ouverture ou lui est supérieure, soit λ≥a\lambda \geq a. Une longueur d’onde très inférieure à l’ouverture produit une diffraction beaucoup moins marquée.

3. Que prévoit le principe de Babinet pour un corps opaque et un écran percé de la même forme, observés à grande distance ?

Ils produisent des figures dont la largeur est toujours différente
Ils produisent la même figure de diffraction
Ils suppriment toute figure de diffraction
Ils produisent des figures de diffraction perpendiculaires

Ils produisent la même figure de diffraction

Explication

À une distance suffisamment lointaine, le principe de Babinet associe au corps opaque et à son conjugué une même figure de diffraction. Le conjugué possède toutefois une forme complémentaire, puisqu’il s’agit d’un écran percé de la forme correspondante.

4. Une fente est éclairée par une lumière monochromatique de longueur d’onde λ\lambda. Si sa largeur aa diminue, comment évolue l’angle caractéristique θ\theta ?

Il augmente selon θ=λa\theta = \frac{\lambda}{a}
Il devient égal à θ=aλ\theta = \frac{a}{\lambda}
Il reste constant quelle que soit la largeur
Il diminue selon θ=λa\theta = \frac{\lambda}{a}

Il augmente selon $$\theta = \frac{\lambda}{a}$$

Explication

L’angle caractéristique vérifie θ=λa\theta = \frac{\lambda}{a}, donc une diminution de la largeur de la fente augmente l’angle de diffraction. L’expression inverse aλ\frac{a}{\lambda} contredit cette dépendance.

5. Que désigne le phénomène où la direction de propagation d'une onde est modifiée lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de petite dimension ?

Diffraction
Réflexion
Interférence
Réfraction

Diffraction

Explication

La diffraction est le phénomène où une onde voit sa trajectoire modifiée en passant près d'un obstacle ou à travers une ouverture de taille comparable à sa longueur d'onde. La réflexion et la réfraction concernent d'autres changements de direction liés à des interfaces ou des milieux différents, mais pas à des obstacles ou ouvertures.

6. Que désigne la différence de marche dans le contexte des interférences ?

L'angle de diffraction d'une onde passant par une ouverture.
La distance entre deux franges successives de même nature.
La différence entre les distances parcourues par deux ondes jusqu'au point d'observation.
La différence de phase entre deux ondes en un point donné.

La différence entre les distances parcourues par deux ondes jusqu'au point d'observation.

Explication

La différence de marche correspond à la différence entre les chemins parcourus par deux ondes jusqu'au point d'observation, ce qui détermine si elles interfèrent de manière constructive ou destructive. La distance entre deux franges successives est appelée interfrange, ce qui est différent.

7. Quel est le rôle principal de la différence de marche dans le phénomène d'interférence ?

Elle indique la phase relative entre deux ondes à un point donné.
Elle mesure la distance entre deux sources lumineuses cohérentes.
Elle détermine si les franges d'interférence sont constructives ou destructives.
Elle calcule la longueur d'onde d'une onde lumineuse.

Elle détermine si les franges d'interférence sont constructives ou destructives.

Explication

La différence de marche détermine si les ondes interfèrent de manière constructive ou destructive, en fonction de sa relation avec la longueur d'onde. Elle ne sert pas à mesurer la distance entre sources ni à calculer la longueur d'onde directement.

8. Quand la couleur interférentielle d'une couche mince change-t-elle en fonction de l'angle d'observation ?

Elle dépend uniquement de la longueur d'onde de la lumière.
Elle change uniquement avec la température de la couche.
Elle varie avec l'angle d'observation.
Elle reste constante quelle que soit l'angle.

Elle varie avec l'angle d'observation.

Explication

Les couleurs interférentielles dans une couche mince varient avec l'angle d'observation, car la différence de marche modifiée par l'angle influence la couleur perçue. La couleur ne dépend pas uniquement de la longueur d'onde ou de la température, mais surtout de l'angle d'incidence et d'observation.

9. En quoi la diffraction diffère-t-elle de la simple réflexion ou réfraction d'une onde ?

La diffraction modifie la direction de propagation d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de petite dimension.
La diffraction ne dépend pas de la taille de l'obstacle ou de l'ouverture rencontrée par l'onde.
La diffraction est un phénomène où une onde change de fréquence lorsqu'elle passe à travers un obstacle.
La diffraction concerne uniquement les ondes électromagnétiques et non les ondes mécaniques.

La diffraction modifie la direction de propagation d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de petite dimension.

Explication

La diffraction se caractérise par la modification de la direction de propagation d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de taille comparable ou inférieure à sa longueur d'onde. Contrairement à la réflexion ou à la réfraction, elle implique une déviation de l'onde autour ou à travers l'obstacle.

10. Quelle est la cause principale de la diffraction d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de petite dimension ?

La modification de la direction de propagation de l'onde
La réflexion totale de l'onde sur l'obstacle
L'augmentation de l'amplitude de l'onde
L'absorption de l'onde par l'obstacle

La modification de la direction de propagation de l'onde

Explication

La diffraction est causée par la modification de la direction de propagation d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de taille comparable ou inférieure à sa longueur d'onde. La réflexion, l'absorption ou l'augmentation d'amplitude ne sont pas directement responsables de la diffraction.

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

Une modification de la direction de propagation d'une onde par un obstacle ou une ouverture petite.

Que dit le principe de Babinet sur un corps opaque et son écran percé ?

Ils produisent la même figure de diffraction à grande distance.

Quelle formule donne l'angle de diffraction pour une fente de largeur a ?

θ=λa\theta = \frac{\lambda}{a} avec θ\theta en radians.

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