QCM : Lentilles convergentes et images (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un appareil photo, une lentille mince convergente reçoit la lumière d’un objet et la dirige vers le capteur CCD. Quel rôle joue ici la lentille ?

Transformer directement la lumière en signal électrique
Concentrer la lumière sur le capteur pour y former une image
Filtrer certaines couleurs avant que la lumière atteigne le capteur
Recevoir la lumière et enregistrer l’image formée

Concentrer la lumière sur le capteur pour y former une image

Explication

Une lentille mince convergente peut concentrer la lumière sur une surface et former une image sur un capteur CCD. Le filtrage des couleurs, la conversion électrique et l’enregistrement relèvent d’autres fonctions de l’appareil.

2. Quel objet correspond à la définition d’une lentille ?

Une surface transparente qui reçoit l’image sans réfracter la lumière
Un objet transparent en verre ou en plastique qui réfracte la lumière
Un objet transparent en métal qui absorbe la lumière
Un objet opaque en verre ou en plastique qui réfléchit la lumière

Un objet transparent en verre ou en plastique qui réfracte la lumière

Explication

Une lentille est un objet transparent en verre ou en plastique capable de réfracter la lumière. La réflexion, l’opacité ou le simple rôle d’écran ne correspondent pas à cette définition.

3. Un rayon lumineux traverse une lentille convergente en passant par son centre optique O. Quelle direction prend-il après la lentille ?

Il poursuit sa trajectoire sans être dévié
Il ressort en passant par le foyer image
Il est dévié vers l’axe optique
Il ressort parallèle à l’axe optique

Il poursuit sa trajectoire sans être dévié

Explication

Tout rayon passant par le centre optique O traverse la lentille sans être dévié. La sortie parallèle concerne un rayon passant par le foyer objet, tandis que le passage par le foyer image concerne un rayon incident parallèle à l’axe.

4. Un faisceau lumineux parallèle à l’axe optique arrive sur une lentille convergente. Par quel point ressort-il en convergeant ?

Par le foyer objet F
Par le centre optique O
Par un point quelconque de l’axe optique
Par le foyer image F’

Par le foyer image F’

Explication

Un faisceau parallèle à l’axe optique converge après la lentille au foyer image F’. Le foyer objet concerne les rayons qui émergent parallèlement à l’axe, et O est le point de passage sans déviation.

5. Un rayon lumineux arrive sur une lentille convergente parallèlement à son axe optique. Par quel point passe-t-il après la lentille ?

Par un point quelconque de l’axe optique
Par le foyer objet F
Par le foyer image F’
Par le centre optique O

Par le foyer image F’

Explication

Un rayon parallèle à l’axe optique ressort en passant par le foyer image F’. Le foyer objet F correspond au rayon qui ressort parallèlement, tandis que le rayon passant par O n’est pas dévié.

6. Dans un tracé, un rayon incident passe par le foyer objet F avant d’atteindre une lentille convergente. Quelle direction suit-il après la lentille ?

Il ressort en s’écartant de l’axe optique
Il ressort en passant par le foyer image F’
Il continue sans déviation par le centre optique O
Il ressort parallèlement à l’axe optique

Il ressort parallèlement à l’axe optique

Explication

Un rayon passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l’axe optique. Le passage par F’ concerne un rayon incident parallèle à l’axe, et le rayon passant par O n’est pas dévié.

7. Deux lentilles convergentes ont des formes différentes : la lentille A est plus bombée que la lentille B. Laquelle dévie généralement davantage la lumière ?

La lentille A, plus bombée
La lentille B, moins bombée
Les deux lentilles, de façon comparable
Aucune des deux lentilles

La lentille A, plus bombée

Explication

En général, une lentille plus bombée dévie davantage la lumière. L’idée qu’une lentille moins bombée dévie davantage inverse cette relation, et le passage sans déviation concerne le rayon traversant O.

8. Pour construire l’image d’un point B d’un objet à travers une lentille convergente, quelle méthode permet d’en déterminer graphiquement la position ?

Tracer depuis différents points de l’objet des rayons particuliers et repérer leur intersection
Tracer depuis B un seul rayon particulier et prolonger sa direction
Tracer depuis B des rayons particuliers connus et repérer leur intersection
Tracer depuis B des rayons quelconques et repérer leur intersection

Tracer depuis B des rayons particuliers connus et repérer leur intersection

Explication

Les rayons particuliers issus d’un même point de l’objet ont des trajets connus ; leur intersection indique la position de l’image de ce point. Utiliser des points différents mélange les constructions, des trajets inconnus ne permettent pas de localiser l’image et un rayon seul ne suffit pas à repérer l’intersection.

9. Sur un schéma, une flèche-objet pointe vers le haut et l’image correspondante pointe vers le bas ; comment caractérise-t-on le sens de cette image ?

Une image droite, car son sens est contraire à celui de l’objet
Une image renversée, car son sens est contraire à celui de l’objet
Une image réelle, car son sens est contraire à celui de l’objet
Une image renversée, car sa taille est différente de celle de l’objet

Une image renversée, car son sens est contraire à celui de l’objet

Explication

Une image est renversée lorsque son sens est contraire à celui de l’objet, tandis qu’une image droite a le même sens. « Image droite » inverse la distinction, la taille ne définit pas le sens et le caractère réel concerne la formation sur un écran.

10. Un objet mesure 2,0 cm et son image mesure 6,0 cm ; quelle valeur du grandissement obtient-on en utilisant le rapport des tailles ?

γ=13\gamma = \frac{1}{3}
γ=3\gamma = 3
γ=4\gamma = 4
γ=8\gamma = 8

$$\gamma = 3$$

Explication

Le grandissement est le rapport de la taille de l’image à celle de l’objet : γ=6,02,0=3\gamma = \frac{6,0}{2,0} = 3. La valeur 13\frac{1}{3} inverse le rapport, tandis que 4 et 8 proviennent respectivement d’une différence et d’une somme.

11. Pour une diapositive placée à 8,0 cm d’une lentille, l’image nette se forme sur un écran situé à 5,0 m de celle-ci. Quelle valeur du grandissement obtient-on en utilisant les distances à la lentille ?

0,016
62,5
492
40

62,5

Explication

Il faut exprimer les deux distances dans la même unité : 5,0 m=500 cm5,0\,\text{m}=500\,\text{cm}, puis calculer γ=500/8,0=62,5\gamma=500/8,0=62,5. La valeur 0,016 inverse le rapport, 492 soustrait les distances et 40 omet la conversion des mètres en centimètres.

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Que peuvent faire les lentilles minces convergentes à la lumière ?

Elles peuvent la concentrer sur une surface.

Où une lentille mince convergente peut-elle former une image ?

Sur un écran ou sur un capteur CCD.

Par quel point une lentille laisse-t-elle passer tout rayon lumineux sans déviation ?

Le centre optique O.

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