QCM : Lumière, spectres et réfraction — 17 questions

Questions et réponses du QCM

1. Comment représente-t-on un rayon lumineux dans un milieu homogène et transparent ?

Par un point immobile représentant la source lumineuse
Par plusieurs traits parallèles décrivant une trajectoire rectiligne
Par une ligne courbe changeant progressivement de direction
Par un seul trait suivant une trajectoire rectiligne

Par un seul trait suivant une trajectoire rectiligne

Explication

Dans un milieu homogène et transparent, un rayon lumineux est modélisé par un seul trait et se propage en ligne droite. Une trajectoire courbe ou plusieurs traits ne correspondent pas à cette représentation.

2. Quelle valeur exprime la vitesse de la lumière dans le vide ?

3×108 km s−13 \times 10^8\ \mathrm{km\,s^{-1}}
3×108 m s−13 \times 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}
3×105 km s−13 \times 10^5\ \mathrm{km\,s^{-1}}
3×105 m s−13 \times 10^5\ \mathrm{m\,s^{-1}}

$$3 \times 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$$

Explication

Dans le vide, la lumière se déplace à environ 3×108 m s−13 \times 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}, ce qui équivaut à 300 000 km·s⁻¹. La valeur numérique en kilomètres par seconde est donc 3×1053 \times 10^5, et non 3×1083 \times 10^8.

3. Quelle caractéristique définit un spectre continu d’origine thermique ?

Quelques raies lumineuses émises par des atomes excités
Des raies sombres produites par un gaz froid traversé par une lumière
Une bande limitée aux longueurs d’onde absorbées par un corps froid
Une succession continue de longueurs d’onde émises par un corps chaud

Une succession continue de longueurs d’onde émises par un corps chaud

Explication

Un corps chaud d’origine thermique émet une succession continue de longueurs d’onde, formant un spectre continu. Les raies sombres sont plutôt caractéristiques d’un spectre d’absorption.

4. Que produit un gaz froid lorsqu’il absorbe certaines longueurs d’onde d’une lumière qui le traverse ?

Une émission continue couvrant toutes les longueurs d’onde
Un déplacement global du spectre vers les grandes longueurs d’onde
Une succession uniforme de raies brillantes dans le spectre
Des raies sombres dans un spectre d’absorption

Des raies sombres dans un spectre d’absorption

Explication

Les longueurs d’onde absorbées par le gaz froid manquent dans la lumière transmise et apparaissent sous forme de raies sombres. Une émission continue ou des raies brillantes décrivent d’autres situations spectrales.

5. Quelles raies d’absorption identifient l’hydrogène dans l’exemple étudié ?

410 nm, 434 nm, 486 nm et 656 nm
410 nm, 438 nm, 486 nm et 656 nm
393 nm, 396 nm, 410 nm et 438 nm
393 nm, 396 nm, 434 nm et 656 nm

410 nm, 434 nm, 486 nm et 656 nm

Explication

L’ensemble des raies situées à 410 nm, 434 nm, 486 nm et 656 nm est associé à l’hydrogène. Les longueurs d’onde 393 nm et 396 nm correspondent au calcium, tandis que 438 nm est associée au fer.

6. Que se passe-t-il lorsque la température du filament augmente ?

Les raies d’absorption se déplacent vers les longueurs d’onde rouges
La composition chimique du filament est révélée par son déplacement spectral
Le spectre du rayonnement lumineux se décale vers le bleu
Le spectre du rayonnement lumineux devient entièrement sombre

Le spectre du rayonnement lumineux se décale vers le bleu

Explication

Une augmentation de la température du filament entraîne un déplacement du spectre lumineux vers le bleu. Les raies d’absorption servent plutôt à déterminer la composition chimique qu’à décrire cet effet thermique.

7. Comment distingue-t-on l’étude de la température d’une étoile de celle de sa composition ?

Les raies d’absorption indiquent la température, tandis que le déplacement vers le bleu ou le rouge indique la composition
La température et la composition sont déterminées par la luminosité globale de l’étoile
La température est déduite de la couleur des raies, tandis que la composition dépend de leur intensité
Le déplacement vers le bleu ou le rouge indique la température, tandis que les raies d’absorption indiquent la composition

Le déplacement vers le bleu ou le rouge indique la température, tandis que les raies d’absorption indiquent la composition

Explication

Le déplacement global du spectre vers le bleu ou le rouge renseigne sur la température de l’étoile. Ses raies d’absorption caractéristiques permettent d’identifier les éléments chimiques présents.

8. Quel énoncé décrit le mieux le rôle d’une théorie scientifique ?

Elle décrit des observations passées sans être comparée à des résultats expérimentaux.
Elle fournit des prédictions sans chercher à expliquer les faits déjà observés.
Elle rassemble des mesures sans proposer d’explication ni de prédiction vérifiable.
Elle explique des faits, prédit de nouvelles observations et est confrontée à des mesures.

Elle explique des faits, prédit de nouvelles observations et est confrontée à des mesures.

Explication

Une théorie scientifique relie l’explication des faits observés à des prédictions qui peuvent être confrontées à des mesures. Une simple description des observations passées ne constitue pas une théorie complète, car elle ne fournit pas d’explication ni de prédiction.

9. Quelle démarche permet de tester correctement une théorie scientifique ?

Recueillir des mesures, puis modifier la théorie jusqu’à obtenir le résultat expérimental attendu.
Observer un résultat, puis choisir après coup les lois qui permettent de le justifier.
Prévoir un résultat grâce aux lois connues, le comparer aux mesures, puis examiner la concordance.
Comparer une prédiction aux opinions des chercheurs avant d’examiner les observations réalisées.

Prévoir un résultat grâce aux lois connues, le comparer aux mesures, puis examiner la concordance.

Explication

Le test consiste à utiliser les lois connues pour prévoir un résultat, puis à comparer cette prévision aux mesures obtenues. Modifier la théorie après l’expérience pour la faire coïncider avec le résultat ne correspond pas à la démarche de test décrite.

10. Lors d’une réflexion, comment définit-on les angles d’incidence et de réflexion ?

Ils sont mesurés par rapport à la normale et vérifient l’égalité i=ri=r.
Ils sont mesurés par rapport à la surface et vérifient l’égalité i=ri=r.
Ils sont mesurés par rapport à la normale et vérifient l’égalité i+r=90∘i+r=90^\circ.
Ils sont mesurés par rapport à la surface et vérifient l’égalité i+r=90∘i+r=90^\circ.

Ils sont mesurés par rapport à la normale et vérifient l’égalité $$i=r$$.

Explication

La loi de la réflexion mesure les deux angles par rapport à la normale à la surface et impose i=ri=r. Mesurer les angles depuis la surface change leur valeur géométrique et ne correspond pas à la définition utilisée par cette loi.

11. Quelles valeurs d’angles de réflexion ont été mesurées pour des angles d’incidence de 0∘0^\circ, 10∘10^\circ, 30∘30^\circ et 50∘50^\circ ?

0∘0^\circ, 15∘15^\circ, 35∘35^\circ et 52∘52^\circ
5∘5^\circ, 15∘15^\circ, 30∘30^\circ et 55∘55^\circ
0∘0^\circ, 20∘20^\circ, 40∘40^\circ et 60∘60^\circ
0∘0^\circ, 10∘10^\circ, 30∘30^\circ et 50∘50^\circ

$$0^\circ$$, $$15^\circ$$, $$35^\circ$$ et $$52^\circ$$

Explication

Les mesures expérimentales associées à ces quatre angles d’incidence sont respectivement 0∘0^\circ, 15∘15^\circ, 35∘35^\circ et 52∘52^\circ. La suite identique aux angles d’incidence exprime la loi théorique idéale, mais ne reproduit pas les valeurs mesurées dans cette expérience.

12. Quels sont les indices de réfraction de l’air et du plexiglas ?

nair=1n_{\mathrm{air}}=1 et nplexiglas=2n_{\mathrm{plexiglas}}=2
nair=1n_{\mathrm{air}}=1 et nplexiglas=1,5n_{\mathrm{plexiglas}}=1{,}5
nair=1,5n_{\mathrm{air}}=1{,}5 et nplexiglas=1n_{\mathrm{plexiglas}}=1
nair=0,5n_{\mathrm{air}}=0{,}5 et nplexiglas=1,5n_{\mathrm{plexiglas}}=1{,}5

$$n_{\mathrm{air}}=1$$ et $$n_{\mathrm{plexiglas}}=1{,}5$$

Explication

L’indice de réfraction de l’air est fixé à 11, tandis que celui du plexiglas vaut 1,51{,}5. Intervertir ces valeurs attribue au plexiglas la propriété de l’air et inversement.

13. Quelle relation décrit la réfraction d’un rayon à l’interface de deux milieux d’indices n1n_1 et n2n_2 ?

i=ri=r
n1sin⁡(i)=n2sin⁡(r)n_1\sin(i)=n_2\sin(r)
n1i=n2rn_1 i=n_2 r
sin⁡(i)=sin⁡(r)\sin(i)=\sin(r)

$$n_1\sin(i)=n_2\sin(r)$$

Explication

La réfraction obéit à la relation de Snell-Descartes n1sin⁡(i)=n2sin⁡(r)n_1\sin(i)=n_2\sin(r), qui tient compte des indices des deux milieux. L’égalité i=ri=r caractérise la réflexion et ne décrit pas le changement de direction dû à la réfraction.

14. Que produit un prisme lorsqu’il disperse la lumière blanche ?

Une image agrandie résultant d’une réflexion sur la surface
Un spectre coloré formé par la séparation des longueurs d’onde
Une lumière uniforme dont toutes les couleurs suivent le même trajet
Un faisceau assombri par l’absorption progressive des couleurs

Un spectre coloré formé par la séparation des longueurs d’onde

Explication

La dispersion dévie différemment les longueurs d’onde de la lumière blanche et les sépare en un spectre coloré. La déviation à une interface relève de la réfraction, mais elle ne décrit pas à elle seule la séparation des couleurs.

15. Quelle distinction décrit correctement la dispersion et la réfraction dans un prisme ?

La dispersion réfléchit la lumière, tandis que la réfraction transforme les couleurs en chaleur
La dispersion agrandit l’image, tandis que la réfraction réduit la fréquence de chaque couleur
La dispersion sépare les longueurs d’onde, tandis que la réfraction dévie la lumière à une interface
La dispersion absorbe les couleurs, tandis que la réfraction produit leur émission par le prisme

La dispersion sépare les longueurs d’onde, tandis que la réfraction dévie la lumière à une interface

Explication

La dispersion correspond à une déviation différente selon les longueurs d’onde, ce qui sépare les couleurs. La réfraction désigne plus généralement la déviation de la lumière lorsqu’elle traverse une interface entre deux milieux.

16. Quelle découverte Cécilia Payne réalise-t-elle en 1925 grâce à l’étude des spectres stellaires ?

Les étoiles sont principalement constituées de roches et de métaux lourds
Les étoiles sont principalement composées d’hydrogène et d’hélium
Les étoiles produisent leur lumière par réflexion de celle des planètes
Les étoiles se déplacent vers le bleu ou le rouge selon leur température

Les étoiles sont principalement composées d’hydrogène et d’hélium

Explication

En 1925, Cécilia Payne déduit des spectres stellaires que l’hydrogène et l’hélium dominent la composition des étoiles. Le déplacement vers le bleu ou le rouge concerne une autre interprétation liée aux propriétés observées des étoiles, et non leur composition chimique.

17. Quelle affirmation caractérise correctement Cécilia Payne-Gaposchkin et la portée de sa découverte ?

Cette chimiste française a identifié les premières galaxies, malgré une reconnaissance tardive de ses observations
Cette astronome britannique a contribué aux bases de l’astrophysique moderne, malgré une reconnaissance initiale limitée
Cette physicienne américaine a établi la théorie de la relativité, avec une reconnaissance immédiate de ses travaux
Cette mathématicienne allemande a formulé les lois de la gravitation, avec une influence limitée en astronomie

Cette astronome britannique a contribué aux bases de l’astrophysique moderne, malgré une reconnaissance initiale limitée

Explication

Cécilia Payne-Gaposchkin était une astronome britannique dont les travaux ont contribué aux fondements de l’astrophysique moderne, sans être pleinement reconnus à son époque. Henry Russell est une référence du domaine, mais il ne remplace pas l’attribution de cette découverte à Payne.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 39 flashcards sur Lumière, spectres et réfraction.

Qu'est-ce qu'un rayon lumineux ?

Un trait unique décrivant une trajectoire rectiligne dans un milieu homogène et transparent.

Quelle est la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide ?

c=3×108 m s−1c = 3 \times 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}

Quelle est la vitesse de la lumière en km·s⁻¹ dans le vide ?

300 000 km·s⁻¹

Voir les flashcards →

Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Lumière, spectres et réfraction.

Voir la fiche →

Cours similaires

Organisation et fonctionnement intégré

Transmission du matériel génétique

SVT

Décrire un mouvement

Physique

Divisions cellulaires des eucaryotes

SVT

Fonctions polynômes du second degré

Mathématiques

Atomes et ions

Chimie

Crée tes propres QCM

Importe ton cours et l'IA génère des QCM avec corrections en 30 secondes.

Générateur de QCM