QCM : Introduction aux Ondes et Rayonnements dans l’Univers — 14 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel domaine de radiations traverse l’atmosphère terrestre et constitue l’une des principales fenêtres d’observation depuis le sol ?

Les rayonnements gamma et les rayons X
Les radiations infrarouges et les micro-ondes
Les radiations visibles et les radiations radio
Les radiations ultraviolettes et les rayons X

Les radiations visibles et les radiations radio

Explication

L’atmosphère terrestre est transparente pour les radiations visibles et radio. Elle est au contraire opaque pour la plupart des autres domaines du spectre.

2. Quel mécanisme est exploité par une grande partie des détecteurs de rayonnement mentionnés ?

La diffraction des ondes
L’effet photoélectrique
L’interférence constructive
La réflexion totale interne

L’effet photoélectrique

Explication

De nombreux détecteurs reposent sur l’effet photoélectrique pour transformer un rayonnement en signal mesurable. Les autres propositions ne correspondent pas au principe de détection indiqué.

3. Quelle affirmation décrit correctement une onde progressive ?

Elle se propage uniquement sous forme sinusoïdale
Elle transporte de la matière sans transporter d’énergie
Elle ne peut se propager que dans le vide
Elle transporte de l’énergie sans transport de matière

Elle transporte de l’énergie sans transport de matière

Explication

Une onde progressive est une perturbation qui se propage en transportant de l’énergie sans déplacement global de matière. Le transport de matière est donc exclu.

4. Dans quel cas le retard entre deux points séparés d’une distance MM’ s’écrit-il 94t = MM’/v ?

Quand la fréquence de l’onde est connue
Quand la célérité de l’onde est connue
Quand la longueur d’onde est connue
Quand l’amplitude de l’onde est connue

Quand la célérité de l’onde est connue

Explication

Le retard dépend de la distance parcourue et de la célérité v de propagation. La fréquence, la longueur d’onde et l’amplitude ne permettent pas directement d’écrire cette relation.

5. Quelle relation relie la fréquence f et la période T d’une onde périodique ?

f = T/v
f = bb/T
f = 1/T
f = v/T

f = 1/T

Explication

La fréquence est le nombre de périodes par seconde, donc elle vaut l’inverse de la période. Les autres relations mélangent des grandeurs sans correspondre à la définition donnée.

6. Que représente la longueur d’onde d’une onde progressive ?

La plus petite distance entre deux points qui vibrent en phase
La distance parcourue pendant une période divisée par deux
La distance entre deux points qui vibrent en opposition de phase
La distance entre deux maxima d’amplitude quelconques

La plus petite distance entre deux points qui vibrent en phase

Explication

La longueur d’onde est définie comme la plus petite distance entre deux points en phase. Les points en opposition de phase sont séparés d’une demi-longueur d’onde, pas d’une longueur d’onde.

7. Dans l’intervalle de fréquences usuel, qu’est-ce qu’une onde sonore ?

Une onde mécanique transversale
Une onde électromagnétique périodique
Une onde électromagnétique transversale
Une onde mécanique longitudinale périodique

Une onde mécanique longitudinale périodique

Explication

Un son est une onde mécanique longitudinale périodique, avec des fréquences comprises entre 20 Hz et 20000 Hz. Il ne s’agit pas d’une onde électromagnétique.

8. Qu’indique la notion de timbre pour un son composé ?

L’énergie transportée par unité de surface
La vitesse de propagation dans l’air
La répartition des harmoniques et de leurs amplitudes relatives
La seule valeur de la fréquence fondamentale

La répartition des harmoniques et de leurs amplitudes relatives

Explication

Le timbre dépend des harmoniques présentes et de leurs amplitudes relatives. La fréquence fondamentale détermine plutôt la hauteur du son.

9. Quand la diffraction d’une onde est-elle généralement observable ?

Lorsque la fréquence devient nulle
Lorsque l’onde perd sa nature périodique
Lorsque la dimension de l’ouverture est très supérieure à la longueur d’onde
Lorsque la dimension de l’ouverture ou de l’obstacle est voisine ou inférieure à la longueur d’onde

Lorsque la dimension de l’ouverture ou de l’obstacle est voisine ou inférieure à la longueur d’onde

Explication

La diffraction est nette quand la taille de l’ouverture ou de l’obstacle est comparable à la longueur d’onde ou plus petite. Si la dimension est très grande devant bb, l’effet devient faible.

10. Que vaut l’angle de diffraction b8 pour une petite diffraction, si a désigne la largeur de l’ouverture ?

b8 = a/bb
b8 = bb/a
b8 = v/f
b8 = 1/T

b8 = bb/a

Explication

Pour un petit angle, l’écart angulaire de diffraction vérifie b8 = bb/a. Cette relation montre que l’angle augmente quand l’ouverture devient plus étroite.

11. Dans une figure de diffraction, quelle condition rend la diffraction nettement observable ?

La largeur de l’ouverture est voisine ou inférieure à la longueur d’onde
La largeur de l’ouverture est très supérieure à la longueur d’onde
La vitesse de l’onde augmente au passage de l’ouverture
La fréquence de l’onde est nulle

La largeur de l’ouverture est voisine ou inférieure à la longueur d’onde

Explication

La diffraction devient observable lorsque la dimension de l’ouverture ou de l’obstacle est comparable ou inférieure à la longueur d’onde. La diffraction ne modifie pas la vitesse de l’onde.

12. Que peut-on dire de la diffraction d’une onde lorsqu’elle traverse une fente, par rapport à un fil de même dimension ?

La figure obtenue est identique
La longueur d’onde est divisée par deux
L’onde devient nécessairement longitudinale
La fréquence de l’onde diminue

La figure obtenue est identique

Explication

Une fente et un fil de même dimension produisent une figure de diffraction identique. La diffraction change la direction de propagation sans changer la fréquence ni la longueur d’onde.

13. Quand deux ondes cohérentes arrivent en phase au même point, quel est l’effet sur l’amplitude ?

L’amplitude est maximale car les amplitudes s’additionnent
La fréquence est divisée par deux
La longueur d’onde augmente
L’amplitude devient nulle car les ondes s’annulent

L’amplitude est maximale car les amplitudes s’additionnent

Explication

Une interférence constructive correspond à une arrivée en phase, ce qui conduit à une amplitude maximale. L’annulation complète correspond au cas d’opposition de phase avec amplitudes identiques.

14. Comment s’exprime l’interfrange pour des fentes d’Young ?

i = a / λD
i = λD / a
i = v / f
i = 10 log(I / I0)

i = λD / a

Explication

Pour des fentes d’Young, l’interfrange dépend de la longueur d’onde, de la distance à l’écran et de l’écartement des fentes : i = λD / a. La formule logarithmique concerne le niveau sonore, pas les interférences.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 14 flashcards sur Introduction aux Ondes et Rayonnements dans l’Univers.

Rayonnements — définition ?

Radiations présentes dans l’Univers, liées aux réactions nucléaires.

Fenêtres visibles et radio — rôle ?

Domaines capables de traverser l’atmosphère terrestre.

Détecteur dédié — fonction ?

Repérer un type de rayonnement selon sa sensibilité spectrale.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Introduction aux Ondes et Rayonnements dans l’Univers.

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