QCM : Lois de Snell-Descartes — 9 questions

Question 1

1. Qu’est-ce qu’un dioptre en optique ?

Une région opaque absorbant un rayon lumineux à son arrivée

Une surface séparant deux milieux transparents d’indices optiques différents

Une droite perpendiculaire séparant deux faisceaux lumineux de couleurs différentes

Une ligne de référence servant à mesurer les angles lumineux

Explication

Un dioptre est la surface de séparation entre deux milieux transparents possédant des indices optiques différents. La droite utilisée pour mesurer les angles est la normale, et non le dioptre lui-même.

Answer

Une surface séparant deux milieux transparents d’indices optiques différents

Question 2

2. Lorsqu’un rayon lumineux rencontre un dioptre, que deviennent les rayons issus de cette rencontre ?

Un rayon réfléchi reste dans le premier milieu et un rayon réfracté passe dans le second

Un rayon réfracté reste dans le premier milieu et un rayon réfléchi passe dans le second

Les deux rayons restent dans le premier milieu après avoir rencontré la surface

Les deux rayons traversent le dioptre en se dirigeant vers le second milieu

Explication

La rencontre avec un dioptre produit un rayon réfléchi qui demeure dans le premier milieu et un rayon réfracté qui traverse vers le second. La confusion vient de l’inversion de ces deux comportements.

Answer

Un rayon réfléchi reste dans le premier milieu et un rayon réfracté passe dans le second

Question 3

3. Un rayon arrive sur un dioptre avec un angle d’incidence $i_1=35^\circ$ ; quelle est la valeur de l’angle réfléchi $r$ ?

Une valeur déterminée par les deux indices optiques

Une valeur indépendante de l’angle d’incidence

55^\circ

35^\circ

Explication

La loi de la réflexion impose $r=i_1$ , donc l’angle réfléchi vaut $35^\circ$ . Les indices optiques interviennent dans l’angle réfracté, selon la loi de réfraction.

Answer

$$35^\circ$$

Question 4

4. Quel phénomène décrit le renvoi d’un rayon lumineux dans le premier milieu après sa rencontre avec un dioptre ?

La réflexion

La propagation rectiligne

La dispersion

La réfraction

Explication

La réflexion correspond au retour du rayon lumineux dans le milieu dont il provient. La réfraction désigne au contraire le passage du rayon vers le second milieu avec une éventuelle déviation.

Answer

La réflexion

Question 5

5. Un rayon passe d’un milieu d’indice $n_1=1{,}0$ à un milieu d’indice $n_2=1{,}5$ avec $i_1=30^\circ$ ; quelle relation permet de déterminer $i_2$ ?

1{,}0\cos(30^\circ)=1{,}5\cos(i_2)

30^\circ+i_2=180^\circ

1{,}0\sin(30^\circ)=1{,}5\sin(i_2)

i_2=30^\circ

, indépendamment des indices

Explication

La réfraction obéit à la relation $n_1\sin(i_1)=n_2\sin(i_2)$ , qui donne ici $1{,}0\sin(30^\circ)=1{,}5\sin(i_2)$ . L’égalité directe des angles caractérise la réflexion, pas la réfraction.

Answer

$$1{,}0\sin(30^\circ)=1{,}5\sin(i_2)$$

Question 6

6. Lorsqu’un rayon lumineux ralentit en traversant un dioptre, comment évolue sa direction par rapport à la normale ?

Il s’éloigne de la normale

Il conserve nécessairement sa direction initiale

Il devient parallèle à la surface du dioptre

Il se rapproche de la normale

Explication

Un ralentissement lors du passage du dioptre s’accompagne d’une déviation vers la normale. L’éloignement de la normale correspond au cas où le rayon accélère.

Answer

Il se rapproche de la normale

Question 7

7. Quel phénomène observe-t-on lorsqu’un rayon lumineux change de direction en traversant un dioptre ?

L’absorption lumineuse

La réfraction

La propagation rectiligne

La réflexion

Explication

La réfraction est la déviation d’un rayon lors de son passage entre deux milieux séparés par un dioptre. La propagation rectiligne décrit au contraire un trajet non dévié dans un milieu homogène.

Answer

La réfraction

Question 8

8. Pour déterminer expérimentalement l’indice optique d’un milieu réfractant, quelle démarche faut-il suivre ?

Repérer la source, mesurer la distance parcourue puis calculer l’indice à partir de la vitesse observée

Tracer deux rayons incidents, comparer leurs directions puis choisir l’angle le plus incliné

Tracer le rayon réfracté, mesurer sa longueur puis comparer sa luminosité au rayon incident

Repérer le dioptre, tracer la normale, mesurer les angles puis appliquer la loi de Snell-Descartes

Explication

La détermination de l’indice repose sur l’identification du dioptre, la construction de la normale, la mesure des angles et l’utilisation de la relation de Snell-Descartes. Le simple tracé du rayon ne fournit pas l’indice, car celui-ci se déduit des angles mesurés et de la relation de réfraction.

Answer

Repérer le dioptre, tracer la normale, mesurer les angles puis appliquer la loi de Snell-Descartes

Question 9

9. Dans une expérience où un laser éclaire un récipient contenant de l’eau, quelles grandeurs permettent de déduire l’indice optique de l’eau ?

La distance entre le laser et le récipient ainsi que la profondeur du liquide

La largeur du récipient et la durée d’éclairement mesurée pendant l’expérience

Les angles d’incidence et de réfraction mesurés de part et d’autre du dioptre

La longueur du trajet lumineux et la puissance du faisceau laser dans l’eau

Explication

L’indice optique de l’eau peut être déduit des angles d’incidence et de réfraction mesurés au niveau du dioptre. L’angle d’incidence se mesure dans le premier milieu, avant le dioptre, tandis que l’angle de réfraction se mesure dans le second milieu, après celui-ci.

Answer

Les angles d’incidence et de réfraction mesurés de part et d’autre du dioptre

QCM : Lois de Snell-Descartes — 9 questions

Questions et réponses du QCM

1. Qu’est-ce qu’un dioptre en optique ?

2. Lorsqu’un rayon lumineux rencontre un dioptre, que deviennent les rayons issus de cette rencontre ?

3. Un rayon arrive sur un dioptre avec un angle d’incidence $i_1=35^\circ$ ; quelle est la valeur de l’angle réfléchi $r$ ?

4. Quel phénomène décrit le renvoi d’un rayon lumineux dans le premier milieu après sa rencontre avec un dioptre ?

5. Un rayon passe d’un milieu d’indice $n_1=1{,}0$ à un milieu d’indice $n_2=1{,}5$ avec $i_1=30^\circ$ ; quelle relation permet de déterminer $i_2$ ?

6. Lorsqu’un rayon lumineux ralentit en traversant un dioptre, comment évolue sa direction par rapport à la normale ?

7. Quel phénomène observe-t-on lorsqu’un rayon lumineux change de direction en traversant un dioptre ?

8. Pour déterminer expérimentalement l’indice optique d’un milieu réfractant, quelle démarche faut-il suivre ?

9. Dans une expérience où un laser éclaire un récipient contenant de l’eau, quelles grandeurs permettent de déduire l’indice optique de l’eau ?

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Questions et réponses du QCM

1. Qu’est-ce qu’un dioptre en optique ?

2. Lorsqu’un rayon lumineux rencontre un dioptre, que deviennent les rayons issus de cette rencontre ?

3. Un rayon arrive sur un dioptre avec un angle d’incidence i1=35∘i_1=35^\circi1​=35∘ ; quelle est la valeur de l’angle réfléchi rrr ?

4. Quel phénomène décrit le renvoi d’un rayon lumineux dans le premier milieu après sa rencontre avec un dioptre ?

5. Un rayon passe d’un milieu d’indice n1=1,0n_1=1{,}0n1​=1,0 à un milieu d’indice n2=1,5n_2=1{,}5n2​=1,5 avec i1=30∘i_1=30^\circi1​=30∘ ; quelle relation permet de déterminer i2i_2i2​ ?

6. Lorsqu’un rayon lumineux ralentit en traversant un dioptre, comment évolue sa direction par rapport à la normale ?

7. Quel phénomène observe-t-on lorsqu’un rayon lumineux change de direction en traversant un dioptre ?

8. Pour déterminer expérimentalement l’indice optique d’un milieu réfractant, quelle démarche faut-il suivre ?

9. Dans une expérience où un laser éclaire un récipient contenant de l’eau, quelles grandeurs permettent de déduire l’indice optique de l’eau ?

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5. Un rayon passe d’un milieu d’indice $n_1=1{,}0$ à un milieu d’indice $n_2=1{,}5$ avec $i_1=30^\circ$ ; quelle relation permet de déterminer $i_2$ ?