QCM : Lois de Snell-Descartes — 18 questions

Question 1

1. Dans quel milieu la lumière se propage-t-elle en ligne droite ?

Dans un milieu transparent homogène

Dans un milieu transparent changeant

Dans un milieu absorbant non homogène

Dans un milieu opaque irrégulier

Explication

Un milieu transparent homogène permet à la lumière de se propager en ligne droite. Un changement de milieu peut, lui, modifier la direction du rayon lumineux.

Answer

Dans un milieu transparent homogène

Question 2

2. Dans quelle situation la lumière peut-elle changer de direction ?

Lorsqu’elle suit une trajectoire rectiligne

Lorsqu’elle rencontre un changement de milieu

Lorsqu’elle reste dans un même milieu transparent

Lorsqu’elle traverse une région homogène

Explication

La lumière peut changer de direction lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre. La propagation dans un milieu transparent homogène conserve une trajectoire rectiligne.

Answer

Lorsqu’elle rencontre un changement de milieu

Question 3

3. Que peut-il arriver à un rayon lumineux lorsqu’il atteint une surface séparant deux milieux ?

Une partie peut être réfléchie et une autre réfractée

Tout le rayon peut rester dans le milieu 1 sans changer de direction

Le rayon peut être absorbé puis réémis dans le milieu 1

Le rayon peut devenir perpendiculaire à la surface séparatrice

Explication

À un changement de milieu, une partie du rayon peut rester dans le milieu 1 par réflexion, tandis qu’une autre passe dans le milieu 2 par réfraction. La réfraction implique donc le passage du rayon dans le second milieu.

Answer

Une partie peut être réfléchie et une autre réfractée

Question 4

4. Comment définit-on un dioptre en optique ?

Comme l’angle formé par un rayon et une surface

Comme la trajectoire d’un rayon dans un milieu homogène

Comme la surface de séparation entre deux milieux

Comme une droite perpendiculaire à une surface

Explication

Le dioptre est la surface qui sépare deux milieux. La droite perpendiculaire à cette surface est appelée la normale, et non le dioptre.

Answer

Comme la surface de séparation entre deux milieux

Question 5

5. Quel rôle joue la normale lors de l’étude d’un rayon lumineux sur un dioptre ?

Elle correspond à la trajectoire suivie par le rayon incident

Elle indique la surface séparant les deux milieux

Elle sert de référence pour mesurer les angles des rayons

Elle représente le rayon réfracté dans le second milieu

Explication

La normale est une droite imaginaire perpendiculaire au dioptre et sert de référence pour mesurer les angles optiques. Elle ne représente pas la trajectoire d’un rayon lumineux, qui n’est généralement pas perpendiculaire au dioptre.

Answer

Elle sert de référence pour mesurer les angles des rayons

Question 6

6. Quelle association entre les angles et les rayons lumineux est correcte ?

i_1

avec le dioptre,

r

avec la normale et

i_2

avec la surface réfléchissante

i_1

avec le rayon réfléchi,

r

avec le rayon réfracté et

i_2

avec le rayon incident

i_1

avec le rayon réfracté,

r

avec le rayon incident et

i_2

avec le rayon réfléchi

i_1

avec le rayon incident,

r

avec le rayon réfléchi et

i_2

avec le rayon réfracté

Explication

L’angle $i_1$ est formé par le rayon incident et la normale, $r$ par le rayon réfléchi et la normale, et $i_2$ par le rayon réfracté et la normale. Ces angles se mesurent donc tous par rapport à la normale, mais correspondent à des rayons différents.

Answer

$$i_1$$ avec le rayon incident, $$r$$ avec le rayon réfléchi et $$i_2$$ avec le rayon réfracté

Question 7

7. Quelle relation exprime la loi de la réflexion entre l’angle incident $i_1$ et l’angle réfléchi $r$ ?

r=n_1i_1

r=i_1

r=n_2i_2

r=i_2

Explication

La loi de la réflexion affirme que l’angle réfléchi est égal à l’angle incident, soit $r=i_1$ . L’angle réfracté $i_2$ relève de la loi de Snell-Descartes et dépend des indices des milieux.

Answer

$$60\,\text{degrés}$$

Answer

$$n_1\sin(i_1)=n_2\sin(i_2)$$

Answer

Écrire la relation, remplacer les données, isoler l’inconnue, puis calculer

Answer

Le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et sa vitesse dans le milieu

Answer

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

Answer

Air : environ $$1$$ ; eau : environ $$1{,}33$$ ; verre : environ $$1{,}52$$

Answer

Ils sont contenus dans un même plan.

Answer

Ils restent dans un plan commun contenant la normale à l’interface.

Answer

C’est un milieu dont l’indice de réfraction dépend de la longueur d’onde.

Answer

1,334 pour le violet et 1,324 pour le rouge.

Answer

Parce que l’indice de réfraction du violet est plus grand que celui du rouge.

Question 8

8. Un rayon lumineux arrive sur une surface avec un angle incident de $60\,\text{degrés}$ ; quelle est la mesure de l’angle réfléchi ?

120\,\text{degrés}

30\,\text{degrés}

60\,\text{degrés}

90\,\text{degrés}

Explication

L’angle réfléchi possède la même mesure que l’angle incident, donc il vaut $60\,\text{degrés}$ . Une valeur de $30\,\text{degrés}$ correspondrait à une division arbitraire de l’angle et non à la loi de la réflexion.

Question 9

9. Quelle équation représente la loi de réfraction de Snell-Descartes entre deux milieux d’indices $n_1$ et $n_2$ ?

n_1+n_2=i_1+i_2

r=i_1

n_1\sin(i_1)=n_2\sin(i_2)

n_1\sin(i_2)=n_2\sin(i_1)

Explication

La loi de Snell-Descartes relie les deux angles aux indices des milieux selon $n_1\sin(i_1)=n_2\sin(i_2)$ . La relation $r=i_1$ décrit la réflexion et ne fait pas intervenir l’angle réfracté ni les indices.

Question 10

10. Pour déterminer un angle réfracté à partir de la loi de Snell-Descartes, quelle démarche est appropriée ?

Calculer d’abord la vitesse de la lumière avant de sélectionner les angles

Mesurer l’angle réfléchi, choisir un indice, puis comparer les deux angles

Écrire la relation, remplacer les données, isoler l’inconnue, puis calculer

Entrer directement les indices dans la calculatrice sans transformer la relation

Explication

La méthode consiste à établir la relation, y insérer les grandeurs connues, isoler la grandeur recherchée et effectuer ensuite le calcul numérique. La calculatrice aide à évaluer les sinus et les valeurs numériques, mais elle ne remplace pas l’isolement de l’inconnue.

Question 11

11. Que représente l’indice de réfraction d’un milieu ?

La différence entre la vitesse de la lumière dans le vide et celle du milieu

La mesure de l’angle formé par le rayon lumineux dans le milieu

Le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et sa vitesse dans le milieu

Le rapport entre l’angle incident et l’angle réfléchi à la surface

Explication

L’indice de réfraction compare la vitesse de la lumière dans le vide à sa vitesse dans le milieu. Il ne désigne pas directement un angle, même s’il intervient dans les relations entre angles de propagation.

Question 12

12. Quelle expression permet de calculer l’indice de réfraction $n$ à partir de la vitesse de la lumière dans le vide $c$ et de celle dans le milieu $v$ ?

n=\frac{c}{v}

n=c\times v

n=\frac{v}{c}

n=c-v

Explication

L’indice de réfraction est défini par le rapport $n=\frac{c}{v}$ . L’expression $\frac{v}{c}$ correspondrait à l’inverse de l’indice et ne donne pas sa définition.

Question 13

13. Quelle association entre un milieu et son indice de réfraction est correcte ?

Air : environ

300000

; eau : environ

1{,}33

; verre : environ

1{,}52

Air : environ

1{,}33

; eau : environ

1{,}52

; verre : environ

1

Air : environ

1

; eau : environ

1{,}33

; verre : environ

1{,}52

Air : environ

1{,}52

; eau : environ

1

; verre : environ

1{,}33

Explication

Les valeurs usuelles sont environ $1$ pour l’air, $1{,}33$ pour l’eau et $1{,}52$ pour le verre. La valeur $300000$ correspond approximativement à une vitesse en kilomètres par seconde, pas à un indice de réfraction.

Question 14

14. Que peut-on affirmer à propos des rayons incident, réfléchi et réfracté lors d’une interaction avec une surface séparant deux milieux ?

Ils sont contenus dans un même plan.

Ils appartiennent à trois plans différents.

Ils ont tous la même longueur d’onde.

Ils possèdent nécessairement la même direction.

Explication

Les rayons incident, réfléchi et réfracté sont contenus dans un même plan. Leurs directions et leurs longueurs d’onde peuvent différer, et ils ne sont pas répartis dans des plans distincts.

Question 15

15. Un rayon lumineux arrive sur une interface entre l’air et l’eau et donne naissance à un rayon réfléchi ainsi qu’à un rayon réfracté. Quelle disposition géométrique ces trois rayons respectent-ils ?

Ils forment un seul axe parallèle à la surface de séparation.

Ils se répartissent dans deux plans perpendiculaires à l’interface.

Ils restent dans un plan commun contenant la normale à l’interface.

Ils suivent trois plans distincts déterminés par leurs milieux.

Explication

Les trois rayons sont coplanaires avec la normale à l’interface, ce qui correspond au plan de propagation. Ils ne se répartissent donc pas dans plusieurs plans distincts et ne sont pas tous parallèles à la surface.

Question 16

16. Comment définit-on un milieu dispersif ?

C’est un milieu dont la transparence varie selon l’angle d’incidence.

C’est un milieu dont la vitesse de propagation est indépendante de la lumière.

C’est un milieu qui réfléchit toutes les couleurs avec la même intensité.

C’est un milieu dont l’indice de réfraction dépend de la longueur d’onde.

Explication

Dans un milieu dispersif, l’indice de réfraction varie avec la longueur d’onde. L’indépendance de l’indice vis-à-vis de la longueur d’onde caractérise au contraire un milieu non dispersif.

Question 17

17. Dans l’eau, quelles valeurs approchées des indices de réfraction correspondent au violet et au rouge ?

1,300 pour le violet et 1,400 pour le rouge.

1,334 pour le violet et 1,324 pour le rouge.

1,324 pour le violet et 1,334 pour le rouge.

1,400 pour le violet et 1,300 pour le rouge.

Explication

Dans l’eau, l’indice vaut environ 1,334 pour le violet de longueur d’onde proche de 400 nanomètres et 1,324 pour le rouge proche de 750 nanomètres. La confusion fréquente consiste à inverser ces deux indices en suivant l’ordre des longueurs d’onde.

Question 18

18. Lorsqu’un rayon polychromatique passe de l’air dans l’eau, pourquoi l’angle réfracté du violet est-il plus petit que celui du rouge ?

Parce que l’indice de réfraction du violet est plus grand que celui du rouge.

Parce que le rouge est davantage dévié par la surface de séparation.

Parce que les deux couleurs possèdent le même indice dans l’eau.

Parce que la longueur d’onde du violet est plus grande que celle du rouge.

Explication

L’indice de réfraction plus élevé du violet entraîne une déviation plus importante et donc un angle réfracté plus petit que celui du rouge. La longueur d’onde du violet est en réalité plus courte, et les deux couleurs n’ont pas le même indice dans l’eau.

QCM : Lois de Snell-Descartes — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans quel milieu la lumière se propage-t-elle en ligne droite ?

2. Dans quelle situation la lumière peut-elle changer de direction ?

3. Que peut-il arriver à un rayon lumineux lorsqu’il atteint une surface séparant deux milieux ?

4. Comment définit-on un dioptre en optique ?

5. Quel rôle joue la normale lors de l’étude d’un rayon lumineux sur un dioptre ?

6. Quelle association entre les angles et les rayons lumineux est correcte ?

7. Quelle relation exprime la loi de la réflexion entre l’angle incident $i_1$ et l’angle réfléchi $r$ ?

8. Un rayon lumineux arrive sur une surface avec un angle incident de $60\,\text{degrés}$ ; quelle est la mesure de l’angle réfléchi ?

9. Quelle équation représente la loi de réfraction de Snell-Descartes entre deux milieux d’indices $n_1$ et $n_2$ ?

10. Pour déterminer un angle réfracté à partir de la loi de Snell-Descartes, quelle démarche est appropriée ?

11. Que représente l’indice de réfraction d’un milieu ?

12. Quelle expression permet de calculer l’indice de réfraction $n$ à partir de la vitesse de la lumière dans le vide $c$ et de celle dans le milieu $v$ ?

13. Quelle association entre un milieu et son indice de réfraction est correcte ?

14. Que peut-on affirmer à propos des rayons incident, réfléchi et réfracté lors d’une interaction avec une surface séparant deux milieux ?

15. Un rayon lumineux arrive sur une interface entre l’air et l’eau et donne naissance à un rayon réfléchi ainsi qu’à un rayon réfracté. Quelle disposition géométrique ces trois rayons respectent-ils ?

16. Comment définit-on un milieu dispersif ?

17. Dans l’eau, quelles valeurs approchées des indices de réfraction correspondent au violet et au rouge ?

18. Lorsqu’un rayon polychromatique passe de l’air dans l’eau, pourquoi l’angle réfracté du violet est-il plus petit que celui du rouge ?

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QCM : Lois de Snell-Descartes — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans quel milieu la lumière se propage-t-elle en ligne droite ?

2. Dans quelle situation la lumière peut-elle changer de direction ?

3. Que peut-il arriver à un rayon lumineux lorsqu’il atteint une surface séparant deux milieux ?

4. Comment définit-on un dioptre en optique ?

5. Quel rôle joue la normale lors de l’étude d’un rayon lumineux sur un dioptre ?

6. Quelle association entre les angles et les rayons lumineux est correcte ?

7. Quelle relation exprime la loi de la réflexion entre l’angle incident i1i_1i1​ et l’angle réfléchi rrr ?

8. Un rayon lumineux arrive sur une surface avec un angle incident de 60 degreˊs60\,\text{degrés}60degreˊs ; quelle est la mesure de l’angle réfléchi ?

9. Quelle équation représente la loi de réfraction de Snell-Descartes entre deux milieux d’indices n1n_1n1​ et n2n_2n2​ ?

10. Pour déterminer un angle réfracté à partir de la loi de Snell-Descartes, quelle démarche est appropriée ?

11. Que représente l’indice de réfraction d’un milieu ?

12. Quelle expression permet de calculer l’indice de réfraction nnn à partir de la vitesse de la lumière dans le vide ccc et de celle dans le milieu vvv ?

13. Quelle association entre un milieu et son indice de réfraction est correcte ?

14. Que peut-on affirmer à propos des rayons incident, réfléchi et réfracté lors d’une interaction avec une surface séparant deux milieux ?

15. Un rayon lumineux arrive sur une interface entre l’air et l’eau et donne naissance à un rayon réfléchi ainsi qu’à un rayon réfracté. Quelle disposition géométrique ces trois rayons respectent-ils ?

16. Comment définit-on un milieu dispersif ?

17. Dans l’eau, quelles valeurs approchées des indices de réfraction correspondent au violet et au rouge ?

18. Lorsqu’un rayon polychromatique passe de l’air dans l’eau, pourquoi l’angle réfracté du violet est-il plus petit que celui du rouge ?

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7. Quelle relation exprime la loi de la réflexion entre l’angle incident $i_1$ et l’angle réfléchi $r$ ?

8. Un rayon lumineux arrive sur une surface avec un angle incident de $60\,\text{degrés}$ ; quelle est la mesure de l’angle réfléchi ?

9. Quelle équation représente la loi de réfraction de Snell-Descartes entre deux milieux d’indices $n_1$ et $n_2$ ?

12. Quelle expression permet de calculer l’indice de réfraction $n$ à partir de la vitesse de la lumière dans le vide $c$ et de celle dans le milieu $v$ ?