Flashcards : Optique géométrique et lentilles (95 cartes)

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1Question

Quelle relation lie la longueur d’onde et la fréquence dans le vide ?

Réponse

λ0=cf0\lambda_0=\frac{c}{f_0}

2Question

Quelle relation donne l’énergie d’un photon de fréquence f0f_0 ?

Réponse

E=hf0E=hf_0

3Question

Quelle est la loi de déplacement de Wien ?

Réponse

λmax⁡T=2,9×10−3 K m\lambda_{\max}T=2{,}9\times10^{-3}\ \mathrm{K\,m}

4Question

Que produit la désexcitation spontanée d’un atome dans une lampe spectrale ?

Réponse

Un photon dont l’énergie égale l’écart entre les niveaux, et un spectre discontinu.

5Question

Que signifie l’acronyme « milieu DLHI » ?

Réponse

Diélectrique, linéaire, homogène et isotrope.

6Question

Quelle formule relie l’indice de réfraction à la célérité de phase ?

Réponse

n=cvφn=\frac{c}{v_\varphi}

7Question

Quelle longueur d’onde obtient-on dans un milieu d’indice nn à fréquence constante ?

Réponse

λ=λ0n\lambda=\frac{\lambda_0}{n}

8Question

Dans quelle condition l’optique géométrique néglige-t-elle la diffraction ?

Réponse

Lorsque la longueur d’onde est très petite devant les dimensions transversales des faisceaux et des obstacles.

9Question

Qu’est-ce qui distingue un objet réel d’un objet virtuel ?

Réponse

Un objet réel se trouve dans l’espace objet ; un objet virtuel se trouve hors de cet espace.

10Question

Qui est associé aux lois de la réflexion dans la référence fournie ?

Réponse

Snell (1580-1626) –Descartes (1596-1650).

11Question

Quelle relation les angles de réfraction vérifient-ils selon Snell-Descartes ?

Réponse

n1sin⁡i1=n2sin⁡i2n_1\sin i_1=n_2\sin i_2

12Question

Quelles sont deux conséquences de la dépendance de l’indice du verre à la longueur d’onde ?

Réponse

La mesure de longueurs d’onde avec un prisme étalonné et un goniomètre, et les aberrations chromatiques dans les lentilles.

13Question

Quelle relation entre les indices du cœur et de la gaine permet la réflexion totale dans une fibre à saut d’indice ?

Réponse

L’indice du cœur doit être supérieur à celui de la gaine.

14Question

Quelles conditions les rayons doivent-ils respecter pour satisfaire les conditions de Gauss ?

Réponse

Ils doivent être proches de l’axe optique et peu inclinés par rapport à celui-ci.

15Question

Que provoque le non-respect des conditions de Gauss en optique ?

Réponse

Des aberrations géométriques.

16Question

De quoi une lentille est-elle constituée et par quoi est-elle délimitée ?

Réponse

Un matériau transparent DLHI délimité par deux dioptres sphériques.

17Question

Comment les foyers objet et image d’une lentille mince se situent-ils par rapport à O ?

Réponse

Ils sont symétriques par rapport à O, avec OF′‾=−OF‾\overline{OF'}=-\overline{OF}.

18Question

Quel est le trajet d’un rayon passant par le centre optique d’une lentille mince ?

Réponse

Il n’est pas dévié.

19Question

Quelle formule donne la vergence d’une lentille à partir de sa distance focale image ?

Réponse

C=1f′C=\frac{1}{f'}

20Question

Quels sont les signes de la distance focale image et de la vergence d’une lentille convergente ?

Réponse

Ils sont tous deux positifs.

21Question

Quels sont les signes de la distance focale image et de la vergence d’une lentille divergente ?

Réponse

Ils sont tous deux négatifs.

22Question

Quelles étapes suit la construction graphique de l’image par une lentille mince ?

Réponse

Les étapes ne sont pas précisées.

23Question

Quelle relation exprime la loi de conjugaison de Descartes pour une lentille mince ?

Réponse

1OA′‾−1OA‾=1OF′‾=1f′\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{\overline{OF'}}=\frac{1}{f'}

24Question

Comment définit-on le grandissement d’une lentille ?

Réponse

γ=A′B′‾AB‾=OA′‾OA‾\gamma=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}

25Question

Que révèle le signe du grandissement sur l’orientation de l’image ?

Réponse

Un grandissement positif indique une image droite, un grandissement négatif une image renversée.

26Question

Comment modélise-t-on l’œil et où se forme son image ?

Réponse

Par une lentille convergente à focale réglable et une rétine fixe, où l’image est inversée.

27Question

Quelle lentille corrige la myopie ?

Réponse

Une lentille divergente.

28Question

Où se forme l’image intermédiaire dans un téléobjectif ?

Réponse

Entre le centre optique de la lentille divergente et son foyer objet.

29Question

Comment les foyers se raccordent-ils dans une lunette astronomique ?

Réponse

Le foyer objet de l’oculaire coïncide avec le foyer image de l’objectif.

30Question

Selon le modèle électromagnétique, de quels champs couplés la lumière est-elle constituée ?

Réponse

De champs électrique et magnétique couplés.

31Question

Quelle relation exprime la superposition des vibrations lumineuses ?

Réponse

s(M,t)=∑isi(M,t)s(M,t)=\sum_i s_i(M,t)

32Question

Comment l’éclairement est-il relié à la moyenne du carré de la vibration lumineuse ?

Réponse

E=K⟨s(M,t)2⟩E=K\langle s(M,t)^2\rangle

33Question

Dans l’expérience des trous d’Young, que deviennent les deux trous éclairés par une source ponctuelle ?

Réponse

Ils se comportent approximativement comme deux sources ponctuelles cohérentes.

34Question

Quelles conditions permettent à deux ondes de produire des interférences ?

Réponse

Elles ont la même fréquence et une différence de phase indépendante du temps au point d’observation.

35Question

Quelle formule donne l’éclairement en M pour deux sources ?

Réponse

E(M)=E1(M)+E2(M)+2E1(M)E2(M)cos⁡(φ2(M)−φ1(M))E(M)=E_1(M)+E_2(M)+2\sqrt{E_1(M)E_2(M)}\cos(\varphi_2(M)-\varphi_1(M))

36Question

Quand les interférences sont-elles constructives en M ?

Réponse

Lorsque cos⁡(φ2(M)−φ1(M))>0\cos(\varphi_2(M)-\varphi_1(M))>0.

37Question

Quelle formule donne le contraste lorsque les deux éclairements sont uniformes ?

Réponse

C=Emax⁡−Emin⁡Emax⁡+Emin⁡=2E1E2E1+E2C=\frac{E_{\max}-E_{\min}}{E_{\max}+E_{\min}}=\frac{2\sqrt{E_1E_2}}{E_1+E_2}

38Question

Que caractérise la cohérence temporelle des ondes lumineuses ?

Réponse

La capacité des ondes à interférer selon leur durée de train d’onde et leur longueur de cohérence.

39Question

Quelle condition sur la différence de chemin optique permet des interférences ?

Réponse

Elle doit être inférieure à la longueur de cohérence.

40Question

De quoi dépend la cohérence spatiale d’une source lumineuse ?

Réponse

De l’étendue de la source initiale.

41Question

Quelle expression donne la différence de marche des trous d’Young dans l’approximation paraxiale ?

Réponse

δ=axD\delta=\frac{ax}{D}

42Question

Quel est l’ordre d’interférence en fonction du déphasage en un point M ?

Réponse

p(M)=φ2πp(M)=\frac{\varphi}{2\pi}

43Question

Que représente l’interfrange des trous d’Young ?

Réponse

La distance entre deux franges brillantes consécutives ou deux franges sombres consécutives.

44Question

Qu’est-ce qu’un réseau par transmission ?

Réponse

Un objet diffractant dont la transparence varie périodiquement dans l’espace.

45Question

Quelle est la condition d’interférences constructives entre rayons consécutifs ?

Réponse

δ=naira(sin⁡α+sin⁡α0)=pλ0\delta=n_{\mathrm{air}}a(\sin\alpha+\sin\alpha_0)=p\lambda_0

46Question

Quand la diffraction lumineuse apparaît-elle ?

Réponse

Quand un faisceau est limité par un obstacle et que l’amplitude varie sur une distance comparable à la longueur d’onde.

47Question

Quelle est la largeur angulaire de la tache centrale diffractée par une fente ?

Réponse

2λ0/b2\lambda_0/b.

48Question

Comment se comportent les vibrations transversales de la lumière naturelle ?

Réponse

Elles sont désordonnées et ne présentent aucune direction privilégiée en moyenne.

49Question

Quelle intensité la loi de Malus attribue-t-elle à deux polariseurs d’angle α\alpha ?

Réponse

I2=I1cos⁡2αI_2=I_1\cos^2\alpha

50Question

Quels champs transverses une onde lumineuse associe-t-elle dans le vide ?

Réponse

Un champ électrique et un champ magnétique.

51Question

À quoi l’intensité lumineuse est-elle reliée ?

Réponse

Au carré du champ électrique.

52Question

Entre quelles longueurs d’onde s’étend le domaine visible du spectre électromagnétique ?

Réponse

De 400 à 700 nm.

53Question

Quel spectre une lampe à incandescence émet-elle ?

Réponse

Un spectre continu.

54Question

Où se situe le maximum d’émission d’un filament à 2900 K ?

Réponse

Dans l’infrarouge.

55Question

Quelle longueur d’onde émet un laser hélium-néon ?

Réponse

632,8 nm.

56Question

Quelle propriété distingue un milieu isotrope selon la célérité ?

Réponse

Sa célérité est indépendante de la direction.

57Question

Qu’est-ce qu’un dioptre ?

Réponse

Une surface de séparation entre deux milieux transparents DLHI.

58Question

Qu’est-ce qu’un système optique ?

Réponse

Une association de dioptres dont les axes optiques coïncident.

59Question

Comment définit-on un objet ponctuel avant un système optique ?

Réponse

Un point dont partent les rayons lumineux avant de traverser le système.

60Question

Comment définit-on l’image ponctuelle d’un objet par un système optique ?

Réponse

Le point vers lequel convergent tous les rayons issus de l’objet après le système.

61Question

Qu’est-ce que l’angle d’incidence ?

Réponse

L’angle entre le rayon incident et la normale au point d’incidence.

62Question

De quoi les lois de la réflexion sont-elles indépendantes ?

Réponse

De la longueur d’onde.

63Question

Quelle taille a l’image d’un objet étendu dans un miroir plan ?

Réponse

La même taille que l’objet, avec un grandissement égal à 1.

64Question

Qu’est-ce qu’un prisme ?

Réponse

Un milieu transparent DLHI limité par deux plans dont l’intersection forme son arête.

65Question

Que provoque l’augmentation de l’angle d’un prisme, à incidence donnée ?

Réponse

Une augmentation de la déviation.

66Question

Que décrit la loi de Cauchy pour l’indice du verre ?

Réponse

Sa variation avec la longueur d’onde par un développement limité à l’ordre 2, à constantes dépendant de la qualité du verre.

67Question

Dans quels plans place-t-on généralement les objets étendus et leurs images en optique ?

Réponse

Les objets sont placés dans un plan transverse à l’axe optique et leurs images dans un plan parallèle.

68Question

Quelle relation des sinus d’Abbe caractérise un système aplanétique transversal ?

Réponse

n AB‾sin⁡α=n′ A′B′‾sin⁡α′n\,\overline{AB}\sin\alpha=n'\,\overline{A'B'}\sin\alpha'

69Question

Quand une lentille est-elle dite mince ?

Réponse

Lorsque son épaisseur est faible devant les rayons de courbure de ses deux faces.

70Question

Vers quel point converge un rayon objet parallèle à l’axe optique ?

Réponse

Vers le foyer image.

71Question

Quelle formule donne la vergence équivalente de deux lentilles minces accolées ?

Réponse

C=C1+C2C=C_1+C_2

72Question

Quelle relation exprime la loi de conjugaison de Newton ?

Réponse

F′A′‾ FA‾=−f′2\overline{F'A'}\,\overline{FA}=-f'^2

73Question

Comment définir le grossissement d’une observation à l’infini ?

Réponse

G=α′αG=\frac{\alpha'}{\alpha}

74Question

Qu’est-ce que l’accommodation de l’œil ?

Réponse

La diminution de sa focale pour voir des objets proches.

75Question

Où se situent les punctums proximum et remotum d’un œil emmétrope ?

Réponse

À environ 25 cm et à l’infini, respectivement.

76Question

Quels éléments modélisent un appareil photo basique ?

Réponse

Une lentille convergente et un capteur photosensible.

77Question

Quelle formule donne le grossissement d’une lunette astronomique ?

Réponse

G=α′α=f1′f2′G=\frac{\alpha'}{\alpha}=\frac{f'_1}{f'_2}

78Question

Quelle est la position du cercle oculaire d’une lunette ?

Réponse

Au voisinage du foyer image de l’oculaire.

79Question

Que représente la puissance d’un microscope ?

Réponse

Le rapport entre l’angle d’observation de l’image à l’infini et la taille de l’objet.

80Question

Quelle grandeur scalaire décrit la lumière naturelle dans le modèle de Fresnel ?

Réponse

La vibration lumineuse s(M,t)s(M,t).

81Question

Quelle relation lie la longueur d’onde, la vitesse de propagation et la période d’une onde monochromatique sinusoïdale ?

Réponse

λ=vT\lambda=vT

82Question

Dans les dispositifs de Young, quelle orientation ont les franges par rapport au segment joignant les sources ?

Réponse

Elles sont orthogonales au segment joignant les sources.

83Question

De quoi dépend l’augmentation de l’interfrange dans un dispositif de Young ?

Réponse

Elle augmente avec la distance à l’écran et la longueur d’onde.

84Question

Que présente la figure d’interférences de Young en lumière blanche autour de la frange centrale ?

Réponse

Des irisations autour de la frange centrale blanche.

85Question

Quelle est la moyenne de l’éclairement en M ?

Réponse

E1(M)+E2(M)E_1(M)+E_2(M)

86Question

Pour quelle différence de phase l’éclairement est-il maximal en M ?

Réponse

Lorsque φ2(M)−φ1(M)=2pπ\varphi_2(M)-\varphi_1(M)=2p\pi, avec p∈Zp\in\mathbb{Z}.

87Question

Comment une source plus monochromatique affecte-t-elle la cohérence temporelle ?

Réponse

Elle améliore la cohérence temporelle et augmente la longueur de cohérence.

88Question

Quel effet la fermeture progressive d’un iris peut-elle avoir sur les franges en lumière polychromatique ?

Réponse

Elle peut les rendre visibles en améliorant la cohérence spatiale.

89Question

De quelle coordonnée la différence de marche de Young est-elle indépendante aux petits angles ?

Réponse

De la coordonnée yy.

90Question

Quelles ouvertures composent un réseau par transmission simple ?

Réponse

N ouvertures rectangulaires parallèles et équidistantes, de largeur b et de longueur H.

91Question

Comment le nombre de traits n d’un réseau dépend-il du pas a ?

Réponse

n=1an=\frac{1}{a}

92Question

Quelle est l’orientation de la figure produite par la diffraction d’une fente rectiligne ?

Réponse

Elle est perpendiculaire à la fente.

93Question

Quelle relation caractérise le premier minimum de diffraction d’une fente en conditions de Fraunhofer ?

Réponse

u=1/bu=1/b, avec u=(xM−xS′)/(λ0f2′)u=(x_M-x_{S'})/(\lambda_0 f'_2).

94Question

Quelle vibration un polaroïd transmet-il davantage ?

Réponse

Celle dont le champ électrique est perpendiculaire aux chaînes conductrices.

95Question

Qui a découvert la polarisation rectiligne par réflexion vitreuse, et en quelle année ?

Réponse

Louis Malus, en 1809.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 37 questions sur Optique géométrique et lentilles.

1. Parmi les propositions suivantes concernant l’énergie d’un photon et le domaine visible, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

2. Une lampe à incandescence possède un filament de tungstène à 2900 K2900\ \mathrm{K}. Concernant son émission, quelles sont les réponses exactes ?

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