QCM : Optique géométrique et lois de Snell-Descartes (10 questions)

Question 1

1. Quel modèle de la lumière la représente comme un ensemble de photons porteurs de quantas d’énergie ?

Le modèle ondulatoire

Le modèle corpusculaire

Le modèle géométrique

Le modèle électromagnétique classique

Explication

Le modèle corpusculaire décrit la lumière comme un ensemble de photons porteurs de quantas d’énergie. Le modèle ondulatoire la représente plutôt comme une onde électromagnétique.

Answer

Le modèle corpusculaire

Question 2

2. Quelle plage de longueurs d’onde dans le vide correspond à la lumière visible ?

De 400 nm à 780 nm

De 780 nm à 1 200 nm

De 200 nm à 400 nm

De 10 nm à 200 nm

Explication

La lumière visible s’étend, dans le vide, de 400 nm à 780 nm. La plage de 200 nm à 400 nm se situe en dessous de l’intervalle visible indiqué.

Answer

De 400 nm à 780 nm

Question 3

3. Comment définit-on l’indice optique $n$ d’un milieu où la lumière se déplace à la vitesse $v$ ?

Par le rapport

n = \frac{v}{c}

, où

c

est la vitesse de la lumière dans le vide

Par le rapport

n = \frac{c}{v}

, où

c

est la vitesse de la lumière dans le vide

Par le rapport

n = \frac{c}{v^2}

, où

c

est la vitesse de la lumière dans le vide

Par le produit

n = cv

, où

c

est la vitesse de la lumière dans le vide

Explication

L’indice optique est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et sa vitesse dans le milieu, soit $n = \frac{c}{v}$ ; il est sans dimension et supérieur à 1. Inverser le rapport donnerait $\frac{v}{c}$ , et non la définition de l’indice.

Answer

Par le rapport $$n = \frac{c}{v}$$, où $$c$$ est la vitesse de la lumière dans le vide

Question 4

4. Une lumière de longueur d’onde dans le vide $\lambda_0$ pénètre dans un milieu d’indice $n$ ; quelles expressions donnent sa célérité et sa longueur d’onde dans ce milieu ?

v = cn

et

\lambda = n\lambda_0

v = cn

et

\lambda = \frac{\lambda_0}{n}

v = \frac{c}{n}

et

\lambda = n\lambda_0

v = \frac{c}{n}

et

\lambda = \frac{\lambda_0}{n}

Explication

Dans un milieu d’indice $n$ , la célérité et la longueur d’onde sont chacune égales à leur valeur dans le vide divisée par $n$ . L’option qui multiplie la longueur d’onde par $n$ associe à cette grandeur une variation contraire à la relation donnée.

Answer

$$v = \frac{c}{n}$$ et $$\lambda = \frac{\lambda_0}{n}$$

Question 5

5. Que désigne l’ouverture angulaire caractéristique de la diffraction par une fente de largeur $a$ , pour un petit angle ?

La largeur de la tache centrale, exprimée en unités de longueur d’onde

La distance entre deux rayons lumineux qui traversent la fente

Un angle approximativement égal au rapport entre la largeur de la fente et la longueur d’onde

Un angle approximativement égal au rapport entre la longueur d’onde et la largeur de la fente

Explication

Pour une fente, l’ouverture angulaire caractéristique vérifie $\theta \approx \frac{\lambda}{a}$ lorsque l’angle est petit. Le rapport inverse correspondrait à échanger le rôle de la longueur d’onde et de la largeur de l’ouverture.

Answer

Un angle approximativement égal au rapport entre la longueur d’onde et la largeur de la fente

Question 6

6. Dans la plupart des cas, que devient la longueur d’onde d’une lumière après sa diffusion ?

Elle devient celle de la lumière visible la plus intense.

Elle reste la même que celle de la lumière incidente.

Elle diminue selon le nombre de directions de diffusion.

Elle augmente en fonction de l’orientation des facettes.

Explication

La diffusion conserve dans la plupart des cas la longueur d’onde de la lumière incidente. Une surface mate répartit la lumière dans plusieurs directions, mais cela ne signifie pas que sa longueur d’onde change.

Answer

Elle reste la même que celle de la lumière incidente.

Question 7

7. Quel rôle joue le principe du retour inverse de la lumière dans le trajet d’un rayon entre deux points ?

Il décrit la formation de franges brillantes par des sources lumineuses cohérentes.

Il garantit que le trajet reste identique lorsque le sens de propagation est inversé.

Il établit que deux faisceaux lumineux se croisent en modifiant leurs trajectoires.

Il indique que l’éclairement diminue lorsque la lumière parcourt le trajet à rebours.

Explication

Ce principe signifie que la lumière suit le même trajet entre deux points, quel que soit le sens de propagation. L’interférence de sources cohérentes, qui peut produire des franges, relève d’un phénomène distinct.

Answer

Il garantit que le trajet reste identique lorsque le sens de propagation est inversé.

Question 8

8. Un rayon passe de l’eau vers l’air avec un angle d’incidence supérieur à l’angle limite : quel phénomène se produit à l’interface ?

La réflexion partielle, accompagnée d’une réfraction dans l’air

La réfraction complète, où toute la lumière traverse l’interface

La réflexion totale, où toute la lumière est réfléchie dans l’eau

La diffraction, qui disperse la lumière dans plusieurs directions

Explication

Lorsque la lumière passe de l’eau vers l’air avec une incidence supérieure à l’angle limite, elle subit une réflexion totale. Une incidence normale, contrairement à ce cas, entraîne principalement la réfraction de la lumière.

Answer

La réflexion totale, où toute la lumière est réfléchie dans l’eau

Question 9

9. En quoi le spectre de la lumière blanche diffère-t-il de celui produit par un laser ?

La lumière blanche présente un spectre continu, tandis que le laser est presque monochromatique.

La lumière blanche est presque monochromatique, tandis que le laser présente un spectre continu.

La lumière blanche contient des radiations invisibles, tandis que le laser contient toutes les radiations visibles.

La lumière blanche est composée de photons, tandis que le laser est une onde électromagnétique.

Explication

La lumière blanche contient toutes les radiations visibles et possède un spectre continu, alors qu’un laser produit une onde pratiquement monochromatique. La deuxième proposition inverse ces caractéristiques.

Answer

La lumière blanche présente un spectre continu, tandis que le laser est presque monochromatique.

Question 10

10. Pourquoi la longueur d’onde de la lumière diminue-t-elle lorsqu’elle pénètre dans un milieu d’indice optique plus élevé ?

La fréquence diminue tandis que la célérité reste inchangée.

La période diminue tandis que la célérité augmente.

La fréquence augmente tandis que la période reste inchangée.

La célérité diminue tandis que la période de l’onde reste inchangée.

Explication

Dans un milieu d’indice plus élevé, la célérité diminue, et comme la période fixée par l’émission ne change pas, la relation $\lambda = vT$ implique une longueur d’onde plus courte. La fréquence ne diminue pas à la traversée du milieu, car elle est déterminée par l’émission.

Answer

La célérité diminue tandis que la période de l’onde reste inchangée.

QCM : Optique géométrique et lois de Snell-Descartes (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel modèle de la lumière la représente comme un ensemble de photons porteurs de quantas d’énergie ?

2. Quelle plage de longueurs d’onde dans le vide correspond à la lumière visible ?

3. Comment définit-on l’indice optique $n$ d’un milieu où la lumière se déplace à la vitesse $v$ ?

4. Une lumière de longueur d’onde dans le vide $\lambda_0$ pénètre dans un milieu d’indice $n$ ; quelles expressions donnent sa célérité et sa longueur d’onde dans ce milieu ?

5. Que désigne l’ouverture angulaire caractéristique de la diffraction par une fente de largeur $a$ , pour un petit angle ?

6. Dans la plupart des cas, que devient la longueur d’onde d’une lumière après sa diffusion ?

7. Quel rôle joue le principe du retour inverse de la lumière dans le trajet d’un rayon entre deux points ?

8. Un rayon passe de l’eau vers l’air avec un angle d’incidence supérieur à l’angle limite : quel phénomène se produit à l’interface ?

9. En quoi le spectre de la lumière blanche diffère-t-il de celui produit par un laser ?

10. Pourquoi la longueur d’onde de la lumière diminue-t-elle lorsqu’elle pénètre dans un milieu d’indice optique plus élevé ?

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QCM : Optique géométrique et lois de Snell-Descartes (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel modèle de la lumière la représente comme un ensemble de photons porteurs de quantas d’énergie ?

2. Quelle plage de longueurs d’onde dans le vide correspond à la lumière visible ?

3. Comment définit-on l’indice optique nnn d’un milieu où la lumière se déplace à la vitesse vvv ?

4. Une lumière de longueur d’onde dans le vide λ0\lambda_0λ0​ pénètre dans un milieu d’indice nnn ; quelles expressions donnent sa célérité et sa longueur d’onde dans ce milieu ?

5. Que désigne l’ouverture angulaire caractéristique de la diffraction par une fente de largeur aaa, pour un petit angle ?

6. Dans la plupart des cas, que devient la longueur d’onde d’une lumière après sa diffusion ?

7. Quel rôle joue le principe du retour inverse de la lumière dans le trajet d’un rayon entre deux points ?

8. Un rayon passe de l’eau vers l’air avec un angle d’incidence supérieur à l’angle limite : quel phénomène se produit à l’interface ?

9. En quoi le spectre de la lumière blanche diffère-t-il de celui produit par un laser ?

10. Pourquoi la longueur d’onde de la lumière diminue-t-elle lorsqu’elle pénètre dans un milieu d’indice optique plus élevé ?

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3. Comment définit-on l’indice optique $n$ d’un milieu où la lumière se déplace à la vitesse $v$ ?

4. Une lumière de longueur d’onde dans le vide $\lambda_0$ pénètre dans un milieu d’indice $n$ ; quelles expressions donnent sa célérité et sa longueur d’onde dans ce milieu ?

5. Que désigne l’ouverture angulaire caractéristique de la diffraction par une fente de largeur $a$ , pour un petit angle ?