Flashcards : Lois de l’optique géométrique (56 cartes)

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1Question

Quelle dualité caractérise la lumière ?

Réponse

Elle est à la fois une onde électromagnétique et un ensemble de photons.

2Question

Quelles expériences manifestent le caractère ondulatoire de la lumière ?

Réponse

La diffraction et les interférences.

3Question

Quelle expérience manifeste le caractère corpusculaire de la lumière ?

Réponse

L’effet photoélectrique.

4Question

Sous quelle forme l’effet photoélectrique manifeste-t-il le caractère corpusculaire de la lumière ?

Réponse

Sous forme de photons.

5Question

Comment la célérité lumineuse dépend-elle de la fréquence et de la longueur d’onde dans le vide ?

Réponse

Elle est indépendante de la fréquence et de la longueur d’onde.

6Question

Quand un milieu transparent matériel est-il dispersif pour la lumière ?

Réponse

Lorsque ses différentes fréquences s’y propagent à des célérités distinctes.

7Question

Quelle est la célérité approximative de la lumière dans le vide ?

Réponse

c≈3×108 m/sc\approx 3\times10^8\ \mathrm{m/s}

8Question

Comment définit-on l’indice de réfraction d’un milieu transparent pour une fréquence donnée ?

Réponse

C’est le rapport entre la célérité de la lumière dans le vide et sa célérité dans le milieu.

9Question

Quelle formule relie l’indice de réfraction aux célérités lumineuses ?

Réponse

n=cvn=\frac{c}{v}

10Question

Que décrit l’optique géométrique à l’aide de rayons ?

Réponse

La lumière.

11Question

Quelle trajectoire un rayon peut-il suivre selon l’optique géométrique ?

Réponse

Une trajectoire droite ou courbe.

12Question

Comment se regroupent les rayons en optique géométrique ?

Réponse

En faisceaux.

13Question

Quelle condition rend l’optique géométrique valable ?

Réponse

La longueur d’onde est très inférieure à toute dimension caractéristique.

14Question

Comment les rayons lumineux se propagent-ils en milieu homogène ?

Réponse

En ligne droite.

15Question

Quel chemin suit un rayon allant de B à A si celui de A à B est connu ?

Réponse

Le même chemin en sens inverse.

16Question

Que deviennent deux rayons qui se croisent selon l’indépendance des rayons ?

Réponse

Ils ne s’influencent pas dans leur propagation.

17Question

À l’interface de deux milieux d’indices différents, où retourne le rayon réfléchi ?

Réponse

Dans le milieu amont.

18Question

À l’interface de deux milieux d’indices différents, où passe le rayon réfracté ?

Réponse

Dans le milieu aval.

19Question

Selon la première loi de Snell-Descartes, comment le rayon réfléchi se situe-t-il par rapport au rayon incident ?

Réponse

Il est symétrique du rayon incident par rapport à la normale.

20Question

Quelle relation donne la seconde loi de Snell-Descartes pour la réfraction ?

Réponse

nsin⁡(i)=n′sin⁡(i′)n\sin(i)=n'\sin(i')

21Question

Que représentent nn et n′n' dans la seconde loi de Snell-Descartes ?

Réponse

Les indices des milieux amont et aval, respectivement.

22Question

Dans quel plan se trouvent les rayons réfléchi et réfracté ?

Réponse

Dans le plan d’incidence, qui contient le rayon incident et la normale.

23Question

Lorsque n>n′n>n', quelle formule donne l’angle limite LL ?

Réponse

L=arcsin⁡(n′n)L=\arcsin\left(\frac{n'}{n}\right)

24Question

Lorsque n>n′n>n', que devient un rayon si i≤Li\leq L ?

Réponse

Il se réfracte.

25Question

Lorsque n>n′n>n', que devient un rayon si i>Li>L ?

Réponse

Il subit une réflexion totale.

26Question

Quelle durée de parcours le principe de Fermat rend-il stationnaire entre deux points ?

Réponse

La durée de parcours de la lumière.

27Question

Qui a formulé le principe de Fermat, dans quelle œuvre et en quelle année ?

Réponse

Pierre de Fermat, *Synthèse pour les réfractions*, 1662.

28Question

Quelles lois le principe de Fermat explique-t-il pour les rayons lumineux ?

Réponse

Les lois de réflexion et de réfraction de Snell-Descartes.

29Question

Que permet d’expliquer le principe de Fermat dans les milieux hétérogènes ?

Réponse

La propagation des rayons lumineux.

30Question

Qui associe la lumière à une onde électromagnétique, et en quelle année ?

Réponse

James Clerk Maxwell, en 1865.

31Question

Qui a proposé le « quantum de lumière », et en quelle année ?

Réponse

Einstein, en 1905.

32Question

Quelle est la masse d’un photon ?

Réponse

Elle est nulle.

33Question

Qui a étendu la dualité onde-corpuscule à tous les objets physiques, et en quelle année ?

Réponse

Louis de Broglie, en 1924.

34Question

Jusqu’à quels objets Louis de Broglie a-t-il étendu la dualité onde-corpuscule ?

Réponse

Jusqu’aux corps macroscopiques.

35Question

Qu’est-ce qu’une onde électromagnétique ?

Réponse

La propagation d’un champ électromagnétique.

36Question

Quel support matériel une onde électromagnétique nécessite-t-elle ?

Réponse

Aucun support matériel.

37Question

Dans quel milieu la lumière peut-elle se propager ?

Réponse

Dans le vide.

38Question

Avec quels caractères la propagation de la lumière dans le vide est-elle compatible ?

Réponse

Avec son caractère ondulatoire et son caractère corpusculaire.

39Question

Quelle est la valeur minimale de l’indice de réfraction ?

Réponse

11

40Question

Dans quel milieu l’indice de réfraction vaut-il exclusivement 1 ?

Réponse

Dans le vide.

41Question

À quelle valeur assimile-t-on l’indice de l’air en bonne approximation optique ?

Réponse

À 1.

42Question

Quels phénomènes l’optique géométrique ne permet-elle pas d’interpréter ?

Réponse

La diffraction, les interférences, la diffusion et l’effet photoélectrique.

43Question

Qu’est-ce qu’un miroir ?

Réponse

Une surface idéalement réfléchissante.

44Question

Qu’est-ce qu’un dioptre ?

Réponse

Une surface idéalement réfractante qui sépare deux milieux.

45Question

Quels rayons une surface non idéale produit-elle généralement ?

Réponse

Un rayon réfléchi et un rayon réfracté.

46Question

Quelle exception empêche généralement une surface non idéale de produire un rayon réfléchi et un rayon réfracté ?

Réponse

La réflexion totale.

47Question

Quels éléments le plan d’incidence contient-il ?

Réponse

Le rayon incident et la normale à la surface au point d’incidence I.

48Question

Par rapport à quoi mesure-t-on les angles d’incidence, de réflexion et de réfraction ?

Réponse

Par rapport à la normale.

49Question

Dans quel intervalle se situent les angles d’incidence, de réflexion et de réfraction ?

Réponse

De 0° à 90°.

50Question

Si n<n′n<n', comment le rayon réfracté se comporte-t-il, hors incidence normale ?

Réponse

Il est rabattu vers la normale et i′<ii'<i.

51Question

Si n>n′n>n', comment le rayon réfracté se comporte-t-il, hors incidence normale ?

Réponse

Il est écarté de la normale et i′>ii'>i.

52Question

Lorsque n<n′n<n', pour quelles incidences le rayon réfracté existe-t-il ?

Réponse

Pour toute incidence, y compris à la limite i=90°i=90°.

53Question

Quel trajet minimise à la fois longueur et durée dans un milieu homogène ?

Réponse

Le trajet rectiligne.

54Question

Pourquoi le trajet rectiligne minimise-t-il la durée dans un milieu homogène ?

Réponse

Parce que la célérité y est constante.

55Question

Quelle année est associée au principe de Maupertuis ?

Réponse

1744.

56Question

À quoi le principe de Maupertuis applique-t-il une idée extrémale ?

Réponse

À l’action des trajectoires des corps matériels.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 21 questions sur Lois de l’optique géométrique.

1. Que signifie la dualité onde-corpuscule de la lumière ?

2. Quelle portée Louis de Broglie a-t-il donnée à la dualité onde-corpuscule en 1924 ?

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