QCM : Lentilles minces et ondes mécaniques (18 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel rayon particulier émerge parallèlement à l’axe optique après avoir traversé une lentille convergente ?

Un rayon parallèle à l’axe optique
Un rayon passant par le centre optique O
Un rayon passant par le foyer image F’
Un rayon passant par le foyer objet F

Un rayon passant par le foyer objet F

Explication

Un rayon qui passe par le foyer objet F ressort parallèlement à l’axe optique. Un rayon parallèle à l’axe, lui, ressort en passant par le foyer image F’.

2. Comment définit-on la distance focale image d’une lentille convergente ?

Comme la distance entre F et F’
Comme la distance entre O et l’objet AB
Comme la distance algébrique de O à F
Comme la distance algébrique de O à F’

Comme la distance algébrique de O à F’

Explication

La distance focale image est la distance algébrique OF′‾\overline{OF'}. La distance OF‾\overline{OF} concerne le foyer objet, et non le foyer image.

3. Une lentille a une distance focale image de 0,25 m. Quelle est sa vergence ?

4 δ
0,25 δ
−0,25 δ
−4 δ

4 δ

Explication

La vergence est l’inverse de la distance focale image : une distance de 0,25 m donne une vergence de 4 m⁻¹, soit 4 δ. Une valeur de −4 δ ne conviendrait pas à une distance focale image positive.

4. Quels éléments repèrent le modèle d’une lentille mince convergente ?

Les foyers F et F’, deux centres optiques et un axe
Le centre optique O, deux foyers images et un écran
Le centre optique O, les foyers F et F’ et l’axe optique
Le foyer objet F, un écran et deux axes optiques

Le centre optique O, les foyers F et F’ et l’axe optique

Explication

Le modèle comprend un centre optique O, un foyer objet F, un foyer image F’ et un axe optique. Un écran peut servir à observer une image réelle, mais il ne fait pas partie des éléments définissant ce modèle.

5. Pour calculer le grandissement d’une lentille, quelles longueurs orientées peut-on comparer ?

La hauteur de l’image à la distance focale, ou la distance image à la hauteur de l’objet
La hauteur de l’image à celle de l’objet, ou la distance image à celle de l’objet, avec des unités cohérentes
La hauteur de l’objet à celle de l’image, ou la distance objet à la distance focale
La distance image à la distance focale, ou la hauteur de l’image à la hauteur de l’objet

La hauteur de l’image à celle de l’objet, ou la distance image à celle de l’objet, avec des unités cohérentes

Explication

Le grandissement est le rapport de la hauteur algébrique de l’image à celle de l’objet, ou de la distance algébrique image à celle de l’objet, en utilisant des unités identiques dans chaque rapport. La distance focale n’entre pas directement dans ces deux rapports.

6. Quelle relation relie les distances algébriques objet et image à la distance focale image d’une lentille mince convergente ?

1OA′‾+1OA‾=1f′\frac{1}{\overline{OA'}}+\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{f'}
OA′‾−OA‾=f′\overline{OA'}-\overline{OA}=f'
1OA‾−1OA′‾=f′\frac{1}{\overline{OA}}-\frac{1}{\overline{OA'}}=f'
1OA′‾−1OA‾=1f′\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{f'}

$$\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{f'}$$

Explication

La relation de conjugaison fait intervenir la différence des inverses des distances algébriques image et objet, égale à l’inverse de la distance focale image. Additionner les deux inverses changerait le signe requis dans cette relation.

7. Une image formée après une lentille convergente peut être recueillie sur un écran. Comment la qualifie-t-on ?

Réelle, avec une distance algébrique image négative
Virtuelle, avec une distance algébrique image négative
Virtuelle, avec une distance algébrique image positive
Réelle, avec une distance algébrique image positive

Réelle, avec une distance algébrique image positive

Explication

Une image réelle se forme après la lentille, peut être observée sur un écran et correspond à OA′‾>0\overline{OA'}>0. Une image virtuelle, au contraire, se forme avant la lentille et ne peut pas être recueillie sur un écran.

8. Une image est renversée par rapport à l’objet. Quel signe son grandissement possède-t-il ?

Un signe positif, car l’image conserve le sens de l’objet
Un signe variable, déterminé par sa distance à l’écran
Un signe nul, car l’image est inversée
Un signe négatif, car l’image a le sens opposé à l’objet

Un signe négatif, car l’image a le sens opposé à l’objet

Explication

Une image renversée a le sens opposé à l’objet et son grandissement est négatif. Le signe positif caractérise une image droite, qui conserve le sens de l’objet.

9. Une perturbation se propage dans un milieu sans déplacer la matière dans son ensemble. Que transporte cette onde progressive ?

De l’énergie, sans transport de matière
Ni matière ni énergie
De la matière et de l’énergie ensemble
De la matière, sans transport d’énergie

De l’énergie, sans transport de matière

Explication

Une onde progressive transmet de l’énergie sans transporter de matière. Le mouvement local des éléments du milieu ne signifie donc pas que la matière est emportée avec la perturbation.

10. Pourquoi le son ne peut-il pas se propager dans le vide ?

Parce que le vide absorbe l’énergie de toute perturbation sonore
Parce qu’une onde mécanique exige une source lumineuse pour progresser
Parce qu’une onde mécanique a besoin d’un milieu matériel pour se propager
Parce qu’une onde mécanique se propage seulement dans les milieux liquides

Parce qu’une onde mécanique a besoin d’un milieu matériel pour se propager

Explication

Le son est une onde mécanique et nécessite donc un milieu matériel pour se propager. La lumière peut se propager dans le vide, car elle est électromagnétique et non mécanique.

11. Dans une onde, la perturbation oscille perpendiculairement à la direction de propagation. De quel type d’onde s’agit-il ?

D’une onde mécanique par définition
D’une onde stationnaire
D’une onde transversale
D’une onde longitudinale

D’une onde transversale

Explication

Une onde est transversale lorsque la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation. Dans une onde longitudinale, la perturbation est parallèle à cette direction.

12. Une onde parcourt 12 m en 4 s. Quelle est sa célérité moyenne ?

0,33 m·s⁻¹
8 m·s⁻¹
48 m·s⁻¹
3 m·s⁻¹

3 m·s⁻¹

Explication

La célérité se calcule en divisant la distance parcourue par la durée, soit 12 m divisés par 4 s. Multiplier ces deux valeurs donnerait une grandeur différente et non la célérité recherchée.

13. Deux ondes de nature différente se propagent dans des milieux différents. De quoi dépend leur célérité ?

De la nature de l’onde et du milieu de propagation
De la distance parcourue et de la forme de la perturbation
De la fréquence de la source et de la durée observée
De l’amplitude de l’onde et de la position du récepteur

De la nature de l’onde et du milieu de propagation

Explication

La célérité dépend à la fois de la nature de l’onde et du milieu où elle se propage. La fréquence de la source n’est pas, à elle seule, le facteur donné pour déterminer la célérité.

14. Une onde passe au point M₁ à l’instant t₁, puis au point M₂ à l’instant t₂. Comment définit-on le retard entre ces points ?

L’instant t₂ multiplié par la distance M₁M₂
La distance M₁M₂ divisée par l’instant t₁
La durée t₂ − t₁ séparant les deux passages
La durée t₁ + t₂ correspondant aux deux passages

La durée t₂ − t₁ séparant les deux passages

Explication

Le retard est la durée qui sépare le passage de l’onde en M₁ et en M₂, et vaut t₂ − t₁. La somme des instants ne mesure pas l’intervalle temporel entre les deux passages.

15. Quelle propriété caractérise une onde progressive périodique ?

Sa perturbation se reproduit identiquement dans le temps et dans l’espace
Sa perturbation reste constante au cours du temps et de l’espace
Sa vitesse change à chaque répétition de la perturbation
Son amplitude augmente régulièrement au cours de sa propagation

Sa perturbation se reproduit identiquement dans le temps et dans l’espace

Explication

Une onde progressive est périodique lorsque la perturbation se répète de façon identique dans le temps et dans l’espace. Une perturbation constante ne se reproduit pas périodiquement, puisqu’elle ne varie pas.

16. En un point donné d’un milieu, que représente la période temporelle T d’une onde ?

La plus petite distance entre deux points en phase
La durée totale nécessaire pour que l’onde atteigne le milieu
Le nombre de répétitions de la perturbation en une seconde
La plus petite durée au bout de laquelle la perturbation se répète

La plus petite durée au bout de laquelle la perturbation se répète

Explication

La période temporelle est la plus petite durée séparant deux états identiques de la perturbation en un point donné. Le nombre de répétitions par seconde correspond plutôt à la fréquence.

17. À un instant donné, comment définit-on la longueur d’onde λ ?

Le nombre de points du milieu atteints par la perturbation
La distance parcourue par l’onde pendant une seconde
La plus petite distance séparant deux points en phase
La durée minimale séparant deux répétitions en un point

La plus petite distance séparant deux points en phase

Explication

La longueur d’onde est la plus petite distance entre deux points en phase à un instant donné. La durée minimale entre deux répétitions en un même point est la période temporelle.

18. Une onde passe d’un milieu à un autre, où sa célérité est différente. Quelle grandeur reste identique à celle de la source ?

La longueur d’onde de l’onde
La distance parcourue par l’onde pendant une période
La période temporelle de l’onde
La célérité de l’onde

La période temporelle de l’onde

Explication

La période temporelle de l’onde est identique à celle de la source et ne dépend pas du milieu de propagation. La longueur d’onde, elle, dépend de la célérité dans le milieu et peut donc changer.

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Mémorisez les réponses avec 37 flashcards sur Lentilles minces et ondes mécaniques.

Quels éléments caractérisent une lentille mince convergente ?

Un centre optique O, un foyer objet F, un foyer image F’ et un axe optique.

Que devient un rayon traversant le centre optique O d’une lentille convergente ?

Il n’est pas dévié.

Que devient un rayon passant par F après une lentille convergente ?

Il émerge parallèlement à l’axe optique.

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