QCM : Généralités sur la lumière — 19 questions

Explication

La lumière correspond aux ondes électromagnétiques que l’œil humain peut percevoir. Les ondes mécaniques et les sons relèvent d’autres phénomènes physiques, tandis que la perception dépend ici de l’œil humain.

Explication

Une source primaire, comme une lampe allumée, émet elle-même de la lumière, alors qu’un mur éclairé agit comme source secondaire. Le mur dépend donc de l’éclairage reçu pour être visible.

Explication

L’optique géométrique admet la propagation rectiligne et l’isolement d’un rayon comme hypothèses utiles. L’aspect ondulatoire montre cependant que ces hypothèses ne décrivent pas entièrement la réalité.

Explication

Dans le vide, la célérité de la lumière vaut environ $3 \times 10^8\ \text{m.s}^{-1}$. Les autres valeurs modifient l’ordre de grandeur ou le coefficient de cette célérité.

Explication

Le spectre électromagnétique est présenté des rayonnements les moins énergétiques, comme les ondes radio et les micro-ondes, aux plus énergétiques, comme les ultraviolets et les rayons gamma. L’ordre inverse ne correspond donc pas à cette progression énergétique.

Explication

La sensibilité maximale de l’œil humain se situe autour de 555 nm, ce qui correspond au jaune-vert. Les autres longueurs d’onde indiquées appartiennent à des zones différentes du spectre visible.

Explication

Le domaine visible s’étend approximativement de 380 nm, associé au bleu, à 780 nm, associé au rouge. Les autres intervalles incluent des rayonnements situés hors du spectre visible ou ne couvrent pas ses limites.

Explication

Une lumière monochromatique est associée à une seule longueur d’onde, tandis qu’une lumière polychromatique en contient plusieurs. La visibilité et le milieu de propagation ne définissent pas cette distinction.

Explication

Un milieu translucide transmet la lumière, mais les formes observées à travers lui restent indistinctes. Un milieu transparent, en revanche, permet de voir les formes clairement.

Explication

Un milieu isotrope possède les mêmes caractéristiques optiques et physiques quelle que soit la direction, ce qui implique une vitesse constante. Un milieu anisotrope présente au contraire des propriétés dépendant de la direction.

Explication

L’indice de réfraction caractérise la propagation lumineuse par un rapport entre la célérité dans le vide et la vitesse dans le milieu. Il ne correspond donc pas directement à une vitesse ni à une différence de vitesses.

Explication

La relation $n = \frac{C}{V}$ donne ici $n = \frac{3 \times 10^8}{2 \times 10^8} = 1{,}5$. La valeur $0{,}67$ correspondrait au rapport inverse, $V/C$, et non à l’indice demandé.

Explication

Un indice de réfraction est un nombre sans unité, supérieur ou égal à 1 ; plus il est faible, plus la lumière se propage rapidement. L’indice ne possède donc pas d’unité de vitesse et une grande valeur traduit une propagation plus lente.

Explication

L’optique géométrique modélise une propagation rectiligne dans les milieux transparents, homogènes et isotropes. La présence d’hétérogénéités ou de propriétés dépendant de la direction ne correspond pas à ces conditions.

Explication

Le théorème de Fermat associe le trajet lumineux à une durée de propagation minimale, qui n’est pas nécessairement le chemin géométrique le plus court. Cette distinction devient importante lorsque la lumière traverse des milieux différents.

Explication

Un rayon lumineux désigne toute droite suivant laquelle la lumière se propage et se schématise par une droite munie d’une flèche. Une surface, un point ou une courbe fermée ne correspondent pas à cette représentation géométrique.

Explication

Un faisceau lumineux est un ensemble de rayons provenant d’un même point, représenté graphiquement par ses rayons extrêmes. Il ne correspond donc ni à un rayon isolé ni à un ensemble défini par plusieurs points d’origine.

Explication

Un faisceau cylindrique, aussi appelé parallèle, est formé de rayons parallèles et ne possède pas de sommet ; on le considère comme provenant de l’infini. Le faisceau conique, lui, est associé à un sommet, tandis que les faisceaux convergent et divergent sont liés à un point S.

Explication

Un faisceau divergent est formé de rayons qui partent d’un même point S, appelé source ponctuelle, puis se propagent dans toutes les directions. Des rayons se dirigeant vers S décriraient plutôt un faisceau convergent.