QCM : Ondes et synthèse des couleurs (15 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans le vide, comment relier la longueur d’onde λ\lambda d’une onde électromagnétique à sa fréquence ν\nu et à la célérité de la lumière cc ?

λ=cν\lambda = c\nu
λ=1cν\lambda = \frac{1}{c\nu}
λ=cν\lambda = \frac{c}{\nu}
λ=νc\lambda = \frac{\nu}{c}

$$\lambda = \frac{c}{\nu}$$

Explication

La longueur d’onde est le quotient de la célérité par la fréquence. La relation λ=cν\lambda = c\nu, plausible par la présence des mêmes grandeurs, ne respecte pas cette dépendance inverse.

2. Quelle affirmation décrit correctement les limites approximatives du domaine visible et l’ordre des couleurs selon leur longueur d’onde ?

Il va d’environ 780 nm pour le violet à 1 200 nm pour le rouge.
Il va d’environ 380 nm pour le rouge à 780 nm pour le violet.
Il va d’environ 200 nm pour le violet à 380 nm pour le rouge.
Il va d’environ 380 nm pour le violet à 780 nm pour le rouge.

Il va d’environ 380 nm pour le violet à 780 nm pour le rouge.

Explication

Le visible s’étend approximativement de 380 nm à 780 nm, des courtes longueurs d’onde violettes aux plus longues longueurs d’onde rouges. L’inversion des couleurs est une confusion fréquente, mais le rouge correspond bien aux longueurs d’onde les plus longues du visible.

3. Quel enchaînement décrit la production et la propagation d’une onde électromagnétique par une particule chargée en mouvement ?

Le mouvement fait varier le champ magnétique, engendre un champ électrique lié, puis une perturbation se propage à la vitesse de la particule.
Le mouvement crée une perturbation qui se propage d’un seul bloc, sans champs liés, à la vitesse du son.
Le mouvement fait varier le champ électrique, engendre un champ magnétique lié, puis une perturbation se propage de proche en proche à la vitesse de la lumière.
Le mouvement produit d’abord une onde lumineuse, qui crée ensuite les champs électrique et magnétique au fil de sa propagation.

Le mouvement fait varier le champ électrique, engendre un champ magnétique lié, puis une perturbation se propage de proche en proche à la vitesse de la lumière.

Explication

La variation du champ électrique de la particule entraîne un champ magnétique lié et contribue à une perturbation électromagnétique qui se transmet de proche en proche à la vitesse de la lumière. Le processus ne commence pas par un champ magnétique variable, comme le suggère un distracteur.

4. Si une particule chargée est agitée plus fortement, quelle évolution de l’onde électromagnétique produite faut-il prévoir ?

Sa fréquence diminue, sa longueur d’onde augmente et elle transporte davantage d’énergie.
Sa fréquence augmente, sa longueur d’onde augmente et elle transporte moins d’énergie.
Sa fréquence augmente, sa longueur d’onde diminue et elle transporte davantage d’énergie.
Sa fréquence diminue, sa longueur d’onde diminue et son énergie transportée reste inchangée.

Sa fréquence augmente, sa longueur d’onde diminue et elle transporte davantage d’énergie.

Explication

Une agitation plus forte produit une onde de fréquence plus élevée, de longueur d’onde plus courte et transportant davantage d’énergie. L’option qui associe une fréquence plus faible à une longueur d’onde plus grande décrit l’évolution opposée.

5. Lorsqu’un matériau est davantage chauffé, comment évolue la composition dominante de son émission électromagnétique ?

Elle se déplace vers des longueurs d’onde plus longues.
Elle conserve les mêmes longueurs d’onde dominantes, mais gagne en intensité.
Elle se déplace vers des fréquences plus basses et des longueurs d’onde plus courtes.
Elle se déplace vers des longueurs d’onde plus courtes.

Elle se déplace vers des longueurs d’onde plus courtes.

Explication

Une température plus élevée rend l’émission majoritairement composée de courtes longueurs d’onde. Un déplacement vers des longueurs d’onde plus longues correspondrait à la tendance inverse.

6. Pourquoi peut-on caractériser l’émission d’un matériau chauffé par une longueur d’onde moyenne malgré l’agitation thermique de ses atomes ?

Tous les atomes ont la même agitation, ce qui fixe une longueur d’onde unique pour l’émission maximale.
La longueur d’onde moyenne est déterminée par la couleur observée, indépendamment de l’émission du matériau.
Les atomes ont des agitations différentes, mais une longueur d’onde moyenne peut correspondre au maximum d’émission.
Les atomes n’émettent pas à différentes longueurs d’onde, et la moyenne désigne la longueur d’onde minimale.

Les atomes ont des agitations différentes, mais une longueur d’onde moyenne peut correspondre au maximum d’émission.

Explication

Les atomes n’ont pas tous la même agitation thermique, mais on peut déterminer une longueur d’onde moyenne associée à l’émission maximale. L’idée que tous les atomes ont une agitation identique confond cette caractérisation moyenne avec un état microscopique uniforme.

7. Une lumière blanche traverse un filtre coloré : quel mécanisme peut modifier la couleur de la lumière émergente ?

Le filtre transforme chaque longueur d’onde incidente en une longueur d’onde plus courte.
Le filtre transmet certains intervalles de longueurs d’onde et en absorbe d’autres.
Le filtre absorbe toutes les longueurs d’onde visibles et transmet les infrarouges.
Le filtre transmet toutes les longueurs d’onde et augmente également leur intensité.

Le filtre transmet certains intervalles de longueurs d’onde et en absorbe d’autres.

Explication

Un filtre coloré sélectionne la lumière en laissant passer un ou plusieurs intervalles de longueurs d’onde et en en absorbant d’autres, ce qui peut changer la couleur émergente. Il ne convertit pas nécessairement chaque longueur d’onde en une autre, contrairement à un distracteur.

8. Une lumière composée de plusieurs longueurs d’onde paraît différente après avoir traversé un filtre coloré. Quelle explication rend compte de ce changement ?

Le filtre disperse les composantes en modifiant leur direction, sans en absorber.
Le filtre ajoute des longueurs d’onde qui n’étaient pas présentes dans la lumière incidente.
Le filtre fait varier la fréquence de toutes les composantes dans la même proportion.
Le filtre absorbe certaines composantes spectrales et laisse passer d’autres intervalles.

Le filtre absorbe certaines composantes spectrales et laisse passer d’autres intervalles.

Explication

La couleur peut changer parce que le filtre absorbe certaines composantes et en transmet d’autres. Une modification de direction sans absorption ne décrit pas le mécanisme de sélection des longueurs d’onde par un filtre coloré.

9. Quels photorécepteurs de la rétine rendent possible la perception des couleurs et existent en types sensibles au rouge, au vert et au bleu ?

Les bâtonnets, répartis en types sensibles aux intensités lumineuses plutôt qu’aux couleurs
Les cônes, répartis en trois types sensibles à ces couleurs
Les bâtonnets, répartis en trois types sensibles à ces couleurs
Les cônes, répartis en trois types sensibles au cyan, au magenta et au jaune

Les cônes, répartis en trois types sensibles à ces couleurs

Explication

Les cônes assurent la perception des couleurs et comprennent trois types sensibles au rouge, au vert et au bleu. Les bâtonnets constituent un autre type de cellule rétinienne, mais ce ne sont pas eux qui correspondent à ces trois sensibilités chromatiques.

10. Quel mécanisme permet de créer des couleurs visibles en combinant plusieurs sources de lumière colorée ?

La synthèse additive, qui combine des sources de lumière colorée
La synthèse soustractive, qui absorbe des lumières colorées
La diffusion lumineuse, qui transforme une lumière en couleurs primaires
La transmission sélective, qui mélange des pigments colorés

La synthèse additive, qui combine des sources de lumière colorée

Explication

La synthèse additive crée des couleurs visibles par combinaison de plusieurs sources de lumières colorées primaires. La synthèse soustractive repose plutôt sur l’absorption de lumières colorées.

11. Quelles sont les couleurs primaires utilisées en synthèse additive ?

Le rouge, le jaune et le bleu
Le rouge, le vert et le bleu
Le magenta, le vert et le jaune
Le cyan, le magenta et le jaune

Le rouge, le vert et le bleu

Explication

Les primaires additives sont le rouge, le vert et le bleu, regroupés sous le sigle RVB. Le cyan, le magenta et le jaune sont les primaires de la synthèse soustractive.

12. Quel principe caractérise la synthèse soustractive ?

L’absorption de lumières colorées
La combinaison de plusieurs sources lumineuses colorées
L’émission de lumière par des pigments éclairés
La séparation d’une lumière blanche en couleurs par réflexion

L’absorption de lumières colorées

Explication

La synthèse soustractive repose sur l’absorption de lumières colorées. La combinaison de sources lumineuses colorées caractérise plutôt la synthèse additive.

13. Quelles couleurs sont les primaires de la synthèse soustractive et complémentaires des primaires additives ?

Le magenta, le vert et le bleu
Le cyan, le rouge et le jaune
Le cyan, le magenta et le jaune
Le rouge, le vert et le bleu

Le cyan, le magenta et le jaune

Explication

Les primaires soustractives sont le cyan, le magenta et le jaune, complémentaires du rouge, du vert et du bleu. Le rouge, le vert et le bleu sont les primaires additives, et non soustractives.

14. Un filtre coloré laisse passer sa propre couleur : quelle couleur absorbe-t-il ?

La couleur complémentaire de sa propre couleur
Une couleur primaire additive choisie indépendamment de la sienne
La couleur identique à sa propre couleur
Toutes les couleurs sauf sa couleur complémentaire

La couleur complémentaire de sa propre couleur

Explication

Un filtre coloré absorbe la couleur complémentaire de celle qu’il laisse passer. Il n’absorbe donc pas, comme le suggère un distracteur, sa propre couleur.

15. Quand un objet reçoit de la lumière, quels sont les trois devenirs possibles de celle-ci ?

Elle peut être réfléchie, réfractée ou transformée en chaleur
Elle peut être absorbée, émise ou décomposée en lumière blanche
Elle peut être absorbée, transmise ou diffusée
Elle peut être transmise, amplifiée ou convertie en couleur complémentaire

Elle peut être absorbée, transmise ou diffusée

Explication

La lumière reçue par un objet peut être absorbée, transmise ou diffusée. La réflexion et la réfraction ne remplacent pas cette liste des trois devenirs indiqués ici.

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Quelle relation lie la longueur d’onde, la célérité et la fréquence ?

λ=cν\lambda = \frac{c}{\nu}

Entre quelles longueurs d’onde s’étend approximativement le domaine visible ?

De 380 nm à 780 nm, du violet au rouge.

Comment le mouvement d’une particule chargée produit-il une onde électromagnétique ?

Il fait varier son champ électrique, engendre un champ magnétique associé, puis une perturbation se propage à la vitesse de la lumière.

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