QCM : Optique et analyse spectrale (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que peut émettre un corps chauffé, et que se passe-t-il si sa température devient suffisamment élevée ?

Il émet des ondes électromagnétiques, qui peuvent alors appartenir au domaine visible.
Il émet des ondes sonores, qui peuvent alors se transformer en lumière visible.
Il émet des particules chargées, qui deviennent des radiations visibles en refroidissant.
Il émet des ondes électromagnétiques, qui restent nécessairement hors du domaine visible.

Il émet des ondes électromagnétiques, qui peuvent alors appartenir au domaine visible.

Explication

Un corps à une température non nulle émet des ondes électromagnétiques, et celles-ci peuvent être visibles si la température est assez élevée. Les ondes sonores ne se transforment pas en lumière par le simple chauffage du corps.

2. Quelle caractéristique décrit la lumière et sa propagation dans le vide ?

C’est une onde électromagnétique qui s’y propage moins vite que dans l’air.
C’est une onde électromagnétique qui s’y propage à la vitesse de la lumière.
C’est une particule qui s’y déplace à une vitesse variable selon sa couleur.
C’est une onde mécanique qui s’y propage à la vitesse du son.

C’est une onde électromagnétique qui s’y propage à la vitesse de la lumière.

Explication

La lumière est une onde électromagnétique, et les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide à la vitesse de la lumière. Une onde mécanique, contrairement à la lumière, nécessite un milieu matériel pour se propager.

3. Lorsqu’une surface chauffée devient plus chaude, comment évolue la longueur d’onde correspondant au maximum de son intensité lumineuse émise ?

Le maximum se déplace vers des longueurs d’onde plus courtes.
Le maximum reste à la même longueur d’onde, mais son intensité diminue.
Le maximum disparaît, car l’émission devient un spectre de raies.
Le maximum se déplace vers des longueurs d’onde plus longues.

Le maximum se déplace vers des longueurs d’onde plus courtes.

Explication

Quand la température de surface augmente, le maximum d’intensité se déplace vers les courtes longueurs d’onde. Une hausse de température ne transforme pas, à elle seule, le spectre continu d’un corps chauffé en spectre de raies.

4. Pour obtenir le spectre d’une lumière, quelle démarche permet d’en représenter la composition ?

Mesurer l’échauffement d’un écran éclairé, puis classer les températures obtenues selon l’intensité.
Filtrer la lumière avec un matériau opaque, puis relever la puissance totale transmise par un capteur.
Faire traverser la lumière par une lentille, puis mesurer sa vitesse en différents points de l’image.
Décomposer spatialement la lumière avec un prisme ou un réseau, puis recueillir le résultat sur un écran ou un capteur.

Décomposer spatialement la lumière avec un prisme ou un réseau, puis recueillir le résultat sur un écran ou un capteur.

Explication

Un spectre représente la composition d’une lumière, souvent en fonction de la longueur d’onde, après une décomposition spatiale réalisée avec un prisme ou un réseau. Une lentille forme une image, mais ne fournit pas à elle seule cette décomposition spectrale.

5. Qu’appelle-t-on réfraction lorsqu’un rayon lumineux atteint une interface entre deux milieux transparents ?

La séparation d’une lumière polychromatique en couleurs
La diminution de la vitesse du rayon dans le vide
Le renvoi du rayon dans son milieu d’origine
La déviation du rayon dans l’autre milieu transparent

La déviation du rayon dans l’autre milieu transparent

Explication

La réfraction correspond à la déviation du rayon lorsqu’il passe dans l’autre milieu transparent. Le renvoi du rayon dans son milieu d’origine décrit la réflexion, et non la réfraction.

6. Dans la loi de Cauchy décrivant la dispersion, quelles valeurs prennent les constantes A et B associées au matériau ?

A est nulle et B est une constante positive universelle.
A est positive et dépend du matériau, tandis que B est nulle.
Ce sont des constantes positives qui dépendent du matériau.
Ce sont des constantes négatives identiques pour tous les matériaux.

Ce sont des constantes positives qui dépendent du matériau.

Explication

Dans la loi de Cauchy, A et B sont des constantes positives propres au matériau considéré. Contrairement à l’idée que B serait universelle, sa valeur dépend elle aussi du matériau.

7. Quel est le rôle du foyer image F′ d’une lentille convergente pour un rayon incident parallèle à l’axe optique ?

Il détermine le point où le rayon incident touche la lentille.
Il repère le centre autour duquel la lentille est symétrique.
Il marque le point d’où semble provenir le rayon incident.
Il indique le point où le rayon émergent rejoint l’axe optique.

Il indique le point où le rayon émergent rejoint l’axe optique.

Explication

Un rayon parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par le foyer image F′. Le foyer objet F est associé au trajet inverse : un rayon qui le traverse avant la lentille ressort parallèle à l’axe.

8. En quoi le grandissement transversal permet-il de comparer l’image à l’objet, au-delà de leur taille ?

Il indique à la fois leur rapport de taille et leur sens relatif.
Il indique si l’image est réelle et si elle peut être projetée.
Il indique la distance entre l’objet et le centre optique.
Il indique la distance focale et la position du foyer image.

Il indique à la fois leur rapport de taille et leur sens relatif.

Explication

Le grandissement compare les dimensions transversales de l’image et de l’objet, et son signe indique s’ils sont dans le même sens ou en sens opposés. La possibilité de projeter l’image dépend de son caractère réel, pas du grandissement à lui seul.

9. Pourquoi le cristallin se déforme-t-il lors de l’accommodation ?

Pour ajuster la quantité de lumière qui entre dans l’œil lorsque l’éclairage varie
Pour déplacer l’image nette de la rétine vers la cornée lorsque l’objet se rapproche
Pour modifier sa distance focale et maintenir une image nette sur la rétine malgré les changements de distance de l’objet
Pour transformer l’image formée dans l’œil en signaux électriques transmis au cerveau

Pour modifier sa distance focale et maintenir une image nette sur la rétine malgré les changements de distance de l’objet

Explication

La déformation du cristallin modifie sa distance focale afin que l’image reste nette sur la rétine pour des objets situés à différentes distances. La régulation de la quantité de lumière entrante relève de l’iris, qui joue le rôle de diaphragme.

10. Un laboratoire doit vérifier si une radiation appartient au domaine visible avant de l’observer à l’œil nu. Quelle longueur d’onde convient à ce critère ?

Une longueur d’onde de 900 nm, située juste au-dessus de l’intervalle visible.
Une longueur d’onde de 350 nm, située juste sous l’intervalle visible.
Une longueur d’onde de 600 nm, comprise dans l’intervalle visible.
Une longueur d’onde de 1 200 nm, associée au domaine infrarouge.

Une longueur d’onde de 600 nm, comprise dans l’intervalle visible.

Explication

Le domaine visible s’étend approximativement de 400 nm à 800 nm, donc une radiation de 600 nm y appartient. Une longueur d’onde de 900 nm dépasse la limite supérieure du visible et relève de l’infrarouge.

11. Quelle propriété caractérise le spectre d’émission produit par une entité chimique excitée ?

Il se déplace vers les courtes longueurs d’onde quand l’entité refroidit.
Il forme un continuum de couleurs d’intensités différentes.
Il présente des raies sombres dues à l’absorption de radiations.
Il est constitué de raies correspondant à des radiations monochromatiques.

Il est constitué de raies correspondant à des radiations monochromatiques.

Explication

Une entité chimique excitée émet des radiations monochromatiques, qui apparaissent sous forme de raies dans son spectre d’émission. Un continuum de couleurs caractérise plutôt l’émission d’un corps chauffé.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Optique et analyse spectrale.

Quelle est la nature de la lumière et à quelle vitesse les ondes électromagnétiques se propagent-elles dans le vide ?

La lumière est une onde électromagnétique, et les ondes électromagnétiques s’y propagent à la vitesse de la lumière.

À combien vaut la vitesse de la lumière dans le vide, approximativement ?

3,0×108 m s−13{,}0\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}

Qu’émet un corps chauffé à une température non nulle ?

Des ondes électromagnétiques.

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