QCM : Lumière, réflexion et réfraction — 20 questions

Explication

L’optique géométrique utilise des rayons dans les milieux homogènes, transparents et isotropes, appelés MHTI. Un milieu anisotrope possède au contraire des propriétés dépendant de la direction.

Explication

L’effet photoélectrique apparaît lorsque la fréquence incidente est supérieure ou égale à une fréquence seuil dépendant du métal. Une forte intensité ne compense pas une fréquence inférieure à ce seuil.

Explication

La longueur d’onde λ caractérise la répétition spatiale de l’onde, tandis que la période T caractérise sa répétition dans le temps. La fréquence est liée à la période, mais ne mesure pas directement une distance.

Explication

L’indice est défini par n=c/v ; avec c=3,00×10⁸ m·s⁻¹ et v=2,00×10⁸ m·s⁻¹, on obtient n=1,50. L’indice est sans dimension, contrairement à la célérité v.

Explication

La réflexion totale est possible lorsque n₁ > n₂, et l’angle limite vaut arcsin(n₂/n₁). Les autres expressions ne correspondent pas à la relation donnée pour l’angle limite.

Explication

La loi de réflexion s’écrit i₁ = −r lorsque les angles sont orientés et mesurés à partir de la normale. L’angle de réflexion orienté vaut donc −35°, tandis que 35° correspond à sa valeur absolue.

Explication

L’énergie d’un photon est proportionnelle à sa fréquence selon E=hν, ou encore E=hc/λ. Elle augmente donc lorsque la fréquence augmente, contrairement à l’expression inverse proposée.

Explication

La réflexion totale est une réflexion complète qui ne s’accompagne d’aucun rayon réfracté. La réflexion partielle, au contraire, laisse subsister un rayon transmis dans le second milieu.

Explication

On utilise ν=c/λ avec c=3,00×10⁸ m·s⁻¹ et λ=600 nm=6,00×10⁻⁷ m, ce qui donne environ 5,0×10¹⁴ Hz. La valeur 3,0×10⁸ correspond à la célérité dans le vide, pas à la fréquence.

Explication

Dans un MHTI, les rayons se propagent en ligne droite, indépendamment les uns des autres, et leur trajet est réversible. Le retour en sens inverse reproduit donc le chemin initial.

Explication

Lorsque n₂ > n₁, le rayon réfracté se rapproche de la normale au dioptre. L’éloignement de la normale se produit dans le cas opposé, lorsque n₂ < n₁.

Explication

Les prolongements des rayons réfléchis se coupent en A′, qui est le symétrique de A par rapport au miroir. Cette symétrie implique une même distance au miroir de part et d’autre de celui-ci.

Explication

L’étude des trajets réfléchis et réfractés des ondes sismiques permet d’estimer la profondeur de structures comme le Moho. Les autres grandeurs proposées ne sont pas déduites directement de ces lois de propagation.

Explication

Le spectre électromagnétique organise les différents types d’ondes selon leur longueur d’onde ou leur fréquence. Il ne se limite pas au domaine visible et ne décrit pas directement les trajectoires optiques.

Explication

La réfraction sismique vérifie sin(i₁)/v₁ = sin(i₂)/v₂, en fonction des célérités des ondes dans les deux milieux. Les indices n₁ et n₂ appartiennent à la formulation optique, tandis qu'i₁ = −r décrit la réflexion.

Explication

La réfraction obéit à la loi n₁ sin(i₁) = n₂ sin(i₂), avec les angles mesurés par rapport à la normale. La relation i₁ = −r concerne la réflexion, pas la réfraction.

Explication

Dans le modèle ondulatoire, les champs électrique et magnétique oscillent conjointement, chacun étant perpendiculaire à l’autre et à la direction de propagation. Cette description en champs diffère de la description corpusculaire en flux de photons.

Explication

Le visible s’étend approximativement de 400 à 800 nm, donc 600 nm en fait partie. Les autres valeurs correspondent respectivement aux rayons gamma, à l’infrarouge et aux ondes radio ou micro-ondes.

Explication

Une onde électromagnétique peut se propager sans transporter globalement de matière, tout en transférant de l’énergie. La propagation d’une perturbation ne correspond donc pas à un déplacement d’ensemble du milieu.

Explication

L’indice du bleu est supérieur à celui du rouge dans ce verre, ce qui entraîne une déviation plus importante du bleu pour un même angle incident. La lumière rouge est donc moins déviée dans cette situation.