QCM : Polarisation de la lumière (16 questions)

Question 1

1. Quel modèle décrit la lumière dans le domaine des longueurs d’onde visibles, approximativement comprises entre 400 et 800 nm ?

Une onde décrite par le seul champ électrique

\vec E

Une onde acoustique décrite par la pression et la vitesse de l’air

Une onde électromagnétique décrite par les champs vectoriels

\vec E

et

\vec B

Une onde mécanique transversale décrite par le déplacement du milieu

Explication

La lumière est une onde électromagnétique caractérisée par les champs vectoriels $\vec E$ et $\vec B$ , dans la gamme visible d’environ 400 à 800 nm. L’onde acoustique relève de la pression et du mouvement de l’air, tandis que les deux autres réponses omettent ou remplacent les champs électromagnétiques.

Answer

Une onde électromagnétique décrite par les champs vectoriels $$\vec E$$ et $$\vec B$$

Question 2

2. Une onde plane progressive se propage dans l’air selon $\vec u_z$ , assimilé à la direction de propagation dans le vide. Quelle relation permet de déterminer son champ magnétique à partir de son champ électrique ?

\vec B=\frac{\vec u_z\cdot\vec E}{c}

\vec B=\frac{\vec E\wedge\vec u_z}{c}

\vec B=\frac{\vec u_z\wedge\vec E}{c}

\vec B=\vec u_z\wedge\vec E

Explication

Pour cette propagation, le champ magnétique est donné par $\vec B=\frac{\vec u_z\wedge\vec E}{c}$ . Inverser l’ordre du produit vectoriel change son sens, omettre $c$ perd le facteur de proportionnalité, et le produit scalaire ne donne pas le vecteur requis.

Answer

$$\vec B=\frac{\vec u_z\wedge\vec E}{c}$$

Question 3

3. À un point donné, l’extrémité du champ électrique d’une onde reste sur une droite fixe du plan transversal au cours du temps. Comment cette onde est-elle polarisée ?

Circulairement

Longitudinalement

Elliptiquement

Rectilignement

Explication

La polarisation est rectiligne lorsque le champ électrique reste colinéaire à un vecteur transversal fixe. Une trajectoire elliptique ou circulaire correspond à une extrémité qui parcourt une courbe, tandis que la direction de propagation ne définit pas à elle seule la polarisation.

Answer

Rectilignement

Question 4

4. Dans le modèle étudié, deux composantes transversales d’une onde ont un déphasage $\varphi=\pi$ . À quel état de polarisation ce déphasage correspond-il ?

À une polarisation longitudinale

À une polarisation circulaire

À une polarisation elliptique

À une polarisation rectiligne

Explication

Dans ce modèle, les déphasages $\varphi=0$ et $\varphi=\pi$ correspondent tous deux à une polarisation rectiligne. La polarisation elliptique et son cas circulaire sont associés à d’autres valeurs du déphasage; le déphasage nul n’est pas requis pour obtenir une polarisation rectiligne.

Answer

À une polarisation rectiligne

Question 5

5. L’extrémité du champ électrique d’une onde décrit une trajectoire fermée qui peut être soit une ellipse, soit un cercle. Quelle classification distingue correctement ces deux cas ?

Ellipse : polarisation circulaire; cercle : polarisation elliptique

Ellipse : polarisation rectiligne; cercle : polarisation circulaire

Ellipse : polarisation elliptique; cercle : polarisation circulaire

Ellipse : direction transversale; cercle : direction longitudinale

Explication

La polarisation elliptique correspond à une extrémité du champ électrique qui décrit une ellipse; la polarisation circulaire est le cas où cette trajectoire est un cercle. Une oscillation rectiligne suit une droite, et la direction de propagation ne désigne pas la forme de cette trajectoire.

Answer

Ellipse : polarisation elliptique; cercle : polarisation circulaire

Question 6

6. Une onde plane progressive possède un champ électrique dont les composantes transversales sont dirigées suivant $\vec u_x$ et $\vec u_y$ . En combien d’ondes polarisées rectilignement peut-elle être décomposée, et selon quelles directions électriques ?

Deux ondes, l’une suivant

\vec u_y

et l’autre suivant

-\vec u_x

Une onde suivant la direction de propagation et une onde suivant

\vec u_x

Trois ondes, suivant

\vec u_x

,

\vec u_y

et la direction de propagation

Deux ondes, l’une suivant

\vec u_x

et l’autre suivant

\vec u_y

Explication

Le champ électrique de toute onde plane progressive se décompose en ses composantes suivant $\vec u_x$ et $\vec u_y$ , chacune constituant une onde rectiligne. Les directions $\vec u_y$ et $-\vec u_x$ concernent les champs magnétiques associés, tandis que la propagation n’est pas une composante électrique de cette décomposition.

Answer

Deux ondes, l’une suivant $$\vec u_x$$ et l’autre suivant $$\vec u_y$$

Question 7

7. Pour représenter une onde plane progressive monochromatique de polarisation quelconque, quel couple de composantes circulaires peut-on utiliser comme base de décomposition ?

Une composante circulaire gauche et une composante circulaire droite

Une composante elliptique gauche et une composante circulaire droite

Deux composantes circulaires de même sens de rotation

Une composante circulaire gauche et une composante rectiligne

Explication

Toute onde plane progressive monochromatique peut s’écrire comme la somme de deux ondes circulaires, l’une gauche et l’autre droite. Une décomposition rectiligne relève d’une autre représentation, et les deux composantes circulaires de la base ont des sens opposés.

Answer

Une composante circulaire gauche et une composante circulaire droite

Question 8

8. Dans un laboratoire, deux faisceaux de même intensité et de même fréquence rencontrent un matériau; leur absorption diffère lorsque leurs polarisations incidentes diffèrent. Quelle propriété caractérise ce matériau ?

Il est polarisant circulaire

Il est biréfringent

Il est isotrope

Il est dichroïque

Explication

Un matériau est dichroïque lorsque son absorption dépend de la polarisation de la lumière incidente. La biréfringence concerne la propagation selon l’indice optique, tandis que l’isotropie ne désigne pas cette dépendance d’absorption; produire une polarisation circulaire est une autre propriété.

Answer

Il est dichroïque

Question 9

9. Une onde rectilignement polarisée d’intensité incidente $I_0$ traverse un dichroïque dont l’axe de transmission forme un angle $\frac{\pi}{3}$ avec sa polarisation. Quelle intensité est transmise selon la loi de Malus ?

\frac{I_0}{4}

\frac{3I_0}{2}

\frac{3I_0}{4}

\frac{I_0}{2}

Explication

La loi de Malus donne $I=I_0\cos^2\theta$ . Pour $\theta=\frac{\pi}{3}$ , $\cos^2\left(\frac{\pi}{3}\right)=\left(\frac{1}{2}\right)^2=\frac{1}{4}$ , donc l’intensité transmise vaut $\frac{I_0}{4}$ ; $\frac{I_0}{2}$ correspond à oublier le carré.

Answer

$$\frac{I_0}{4}$$

Question 10

10. Une lumière naturelle traverse un polariseur dichroïque. Quel est son état de polarisation à la sortie ?

Elle est rectilignement polarisée.

Elle devient circulairement polarisée.

Elle reste non polarisée.

Elle est analysée sans être polarisée.

Explication

Le polariseur dichroïque transforme la lumière naturelle, qui n’est pas polarisée, en lumière rectilignement polarisée. La lumière non polarisée correspond à l’état avant le polariseur, la polarisation circulaire n’est pas indiquée ici, et un analyseur sert à examiner une polarisation.

Answer

Elle est rectilignement polarisée.

Question 11

11. Après un premier dichroïque, une lumière est rectilignement polarisée. Quelle démarche permet de vérifier sa polarisation à l’aide de la loi de Malus ?

La faire traverser un second dichroïque et le faire pivoter.

La faire traverser un second dichroïque maintenu fixe.

La faire traverser un cristal biréfringent que l’on fait pivoter.

Faire pivoter le premier dichroïque sans en ajouter un autre.

Explication

L’analyse de la polarisation rectiligne consiste à faire traverser la lumière par un second dichroïque, appelé analyseur, puis à le faire pivoter pour vérifier la loi de Malus. Un analyseur fixe ne permet pas cette vérification par rotation; faire pivoter le premier polariseur ou employer un cristal biréfringent relève d’autres dispositifs.

Answer

La faire traverser un second dichroïque et le faire pivoter.

Question 12

12. Quelle description caractérise la biréfringence d’un matériau anisotrope ?

Deux axes extraordinaires d’indice

n_e

et un axe ordinaire d’indice

n_o

.

Un axe extraordinaire d’indice

n_e

et deux axes ordinaires d’indice

n_o

.

Un axe ordinaire d’indice

n_o

et deux axes extraordinaires d’indice

n_e

.

Des axes de même indice, sans distinction entre directions privilégiées.

Explication

Un matériau biréfringent possède un axe privilégié, dit extraordinaire, d’indice $n_e$ , et deux axes ordinaires d’indice $n_o$ . Les autres descriptions inversent les nombres ou les rôles des axes, ou décrivent un milieu isotrope plutôt que biréfringent.

Answer

Un axe extraordinaire d’indice $$n_e$$ et deux axes ordinaires d’indice $$n_o$$.

Question 13

13. Dans un cristal anisotrope, deux expériences utilisent des directions de propagation ou des polarisations du champ électrique différentes. Quel changement peut-on attendre de la propagation de l’onde ?

Elle peut varier avec la direction de propagation, mais pas avec la polarisation.

Elle reste identique, car ces paramètres n’influencent pas la propagation.

Elle peut varier avec la polarisation, mais pas avec la direction de propagation.

Elle peut varier avec la direction de propagation et la polarisation.

Explication

Dans un milieu biréfringent, la propagation dépend à la fois de la direction de propagation et de la polarisation du champ électrique. La réponse fondée uniquement sur la direction ou uniquement sur la polarisation omet l’autre facteur; la fréquence n’est pas le critère établi ici.

Answer

Elle peut varier avec la direction de propagation et la polarisation.

Question 14

14. Une onde polarisée rectilignement traverse une lame conçue pour imposer un déphasage de $\frac{\pi}{2}$ . Quelle transformation de polarisation peut-elle subir ?

Elle devient rectiligne avec un déphasage de

\pi

.

Elle peut devenir elliptique ou circulaire.

Elle reste rectiligne avec un déphasage de

\frac{\pi}{2}

.

Elle devient elliptique droite dans tous les cas.

Explication

Le déphasage de $\frac{\pi}{2}$ d’une lame quart d’onde permet notamment de transformer une polarisation rectiligne en polarisation elliptique ou circulaire. La polarisation elliptique droite dans tous les cas impose une forme trop précise, tandis que les déphasages $\pi$ et $\frac{\pi}{2}$ ne décrivent pas une conservation générale de la polarisation rectiligne.

Answer

Elle peut devenir elliptique ou circulaire.

Question 15

15. Une lame optique est taillée de façon à imposer un déphasage de $\pi$ entre les composantes de l’onde. De quel type de lame s’agit-il ?

D’une lame transformant une polarisation rectiligne en circulaire.

D’une lame demi-onde.

D’une lame sans déphasage entre les composantes.

D’une lame quart d’onde.

Explication

Une lame demi-onde est conçue pour produire un déphasage de $\pi$ . La lame quart d’onde produit plutôt $\frac{\pi}{2}$ , et les autres choix confondent le déphasage caractéristique avec un effet particulier ou son absence.

Answer

D’une lame demi-onde.

Question 16

16. Un dispositif de lunettes 3D utilise plusieurs éléments optiques pour modifier les polarisations des images. Quelle description correspond à ces systèmes ?

Ils peuvent combiner des effets dichroïques et biréfringents.

Ils peuvent combiner des filtres colorés et des lentilles convergentes.

Ils peuvent combiner des effets de dispersion et d’absorption.

Ils peuvent combiner des effets de réflexion et de diffraction.

Explication

Les lunettes 3D peuvent assembler plusieurs effets de polarisation, notamment dichroïques et biréfringents. Les réponses centrées sur la biréfringence seule ou le dichroïsme seul omettent l’autre type d’effet, tandis que réflexion, diffraction et couleur ne caractérisent pas les changements indiqués.

Answer

Ils peuvent combiner des effets dichroïques et biréfringents.

QCM : Polarisation de la lumière (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel modèle décrit la lumière dans le domaine des longueurs d’onde visibles, approximativement comprises entre 400 et 800 nm ?

2. Une onde plane progressive se propage dans l’air selon $\vec u_z$ , assimilé à la direction de propagation dans le vide. Quelle relation permet de déterminer son champ magnétique à partir de son champ électrique ?

3. À un point donné, l’extrémité du champ électrique d’une onde reste sur une droite fixe du plan transversal au cours du temps. Comment cette onde est-elle polarisée ?

4. Dans le modèle étudié, deux composantes transversales d’une onde ont un déphasage $\varphi=\pi$ . À quel état de polarisation ce déphasage correspond-il ?

5. L’extrémité du champ électrique d’une onde décrit une trajectoire fermée qui peut être soit une ellipse, soit un cercle. Quelle classification distingue correctement ces deux cas ?

6. Une onde plane progressive possède un champ électrique dont les composantes transversales sont dirigées suivant $\vec u_x$ et $\vec u_y$ . En combien d’ondes polarisées rectilignement peut-elle être décomposée, et selon quelles directions électriques ?

7. Pour représenter une onde plane progressive monochromatique de polarisation quelconque, quel couple de composantes circulaires peut-on utiliser comme base de décomposition ?

8. Dans un laboratoire, deux faisceaux de même intensité et de même fréquence rencontrent un matériau; leur absorption diffère lorsque leurs polarisations incidentes diffèrent. Quelle propriété caractérise ce matériau ?

9. Une onde rectilignement polarisée d’intensité incidente $I_0$ traverse un dichroïque dont l’axe de transmission forme un angle $\frac{\pi}{3}$ avec sa polarisation. Quelle intensité est transmise selon la loi de Malus ?

10. Une lumière naturelle traverse un polariseur dichroïque. Quel est son état de polarisation à la sortie ?

11. Après un premier dichroïque, une lumière est rectilignement polarisée. Quelle démarche permet de vérifier sa polarisation à l’aide de la loi de Malus ?

12. Quelle description caractérise la biréfringence d’un matériau anisotrope ?

13. Dans un cristal anisotrope, deux expériences utilisent des directions de propagation ou des polarisations du champ électrique différentes. Quel changement peut-on attendre de la propagation de l’onde ?

14. Une onde polarisée rectilignement traverse une lame conçue pour imposer un déphasage de $\frac{\pi}{2}$ . Quelle transformation de polarisation peut-elle subir ?

15. Une lame optique est taillée de façon à imposer un déphasage de $\pi$ entre les composantes de l’onde. De quel type de lame s’agit-il ?

16. Un dispositif de lunettes 3D utilise plusieurs éléments optiques pour modifier les polarisations des images. Quelle description correspond à ces systèmes ?

Révisez avec les flashcards

Approfondir avec la fiche

Cours similaires

Vecteurs et géométrie de l’espace

Pouvoir politique et corrélation

Cellule et théorie cellulaire

Chronologie géologique et fossiles

Méthodologie expérimentale

Méthodologie expérimentale

Crée tes propres QCM

QCM : Polarisation de la lumière (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel modèle décrit la lumière dans le domaine des longueurs d’onde visibles, approximativement comprises entre 400 et 800 nm ?

2. Une onde plane progressive se propage dans l’air selon u⃗z\vec u_zuz​, assimilé à la direction de propagation dans le vide. Quelle relation permet de déterminer son champ magnétique à partir de son champ électrique ?

3. À un point donné, l’extrémité du champ électrique d’une onde reste sur une droite fixe du plan transversal au cours du temps. Comment cette onde est-elle polarisée ?

4. Dans le modèle étudié, deux composantes transversales d’une onde ont un déphasage φ=π\varphi=\piφ=π. À quel état de polarisation ce déphasage correspond-il ?

5. L’extrémité du champ électrique d’une onde décrit une trajectoire fermée qui peut être soit une ellipse, soit un cercle. Quelle classification distingue correctement ces deux cas ?

6. Une onde plane progressive possède un champ électrique dont les composantes transversales sont dirigées suivant u⃗x\vec u_xux​ et u⃗y\vec u_yuy​. En combien d’ondes polarisées rectilignement peut-elle être décomposée, et selon quelles directions électriques ?

7. Pour représenter une onde plane progressive monochromatique de polarisation quelconque, quel couple de composantes circulaires peut-on utiliser comme base de décomposition ?

8. Dans un laboratoire, deux faisceaux de même intensité et de même fréquence rencontrent un matériau; leur absorption diffère lorsque leurs polarisations incidentes diffèrent. Quelle propriété caractérise ce matériau ?

9. Une onde rectilignement polarisée d’intensité incidente I0I_0I0​ traverse un dichroïque dont l’axe de transmission forme un angle π3\frac{\pi}{3}3π​ avec sa polarisation. Quelle intensité est transmise selon la loi de Malus ?

10. Une lumière naturelle traverse un polariseur dichroïque. Quel est son état de polarisation à la sortie ?

11. Après un premier dichroïque, une lumière est rectilignement polarisée. Quelle démarche permet de vérifier sa polarisation à l’aide de la loi de Malus ?

12. Quelle description caractérise la biréfringence d’un matériau anisotrope ?

13. Dans un cristal anisotrope, deux expériences utilisent des directions de propagation ou des polarisations du champ électrique différentes. Quel changement peut-on attendre de la propagation de l’onde ?

14. Une onde polarisée rectilignement traverse une lame conçue pour imposer un déphasage de π2\frac{\pi}{2}2π​. Quelle transformation de polarisation peut-elle subir ?

15. Une lame optique est taillée de façon à imposer un déphasage de π\piπ entre les composantes de l’onde. De quel type de lame s’agit-il ?

16. Un dispositif de lunettes 3D utilise plusieurs éléments optiques pour modifier les polarisations des images. Quelle description correspond à ces systèmes ?

Révisez avec les flashcards

Approfondir avec la fiche

Cours similaires

Vecteurs et géométrie de l’espace

Pouvoir politique et corrélation

Cellule et théorie cellulaire

Chronologie géologique et fossiles

Méthodologie expérimentale

Méthodologie expérimentale

Crée tes propres QCM

2. Une onde plane progressive se propage dans l’air selon $\vec u_z$ , assimilé à la direction de propagation dans le vide. Quelle relation permet de déterminer son champ magnétique à partir de son champ électrique ?

4. Dans le modèle étudié, deux composantes transversales d’une onde ont un déphasage $\varphi=\pi$ . À quel état de polarisation ce déphasage correspond-il ?

6. Une onde plane progressive possède un champ électrique dont les composantes transversales sont dirigées suivant $\vec u_x$ et $\vec u_y$ . En combien d’ondes polarisées rectilignement peut-elle être décomposée, et selon quelles directions électriques ?

9. Une onde rectilignement polarisée d’intensité incidente $I_0$ traverse un dichroïque dont l’axe de transmission forme un angle $\frac{\pi}{3}$ avec sa polarisation. Quelle intensité est transmise selon la loi de Malus ?

14. Une onde polarisée rectilignement traverse une lame conçue pour imposer un déphasage de $\frac{\pi}{2}$ . Quelle transformation de polarisation peut-elle subir ?

15. Une lame optique est taillée de façon à imposer un déphasage de $\pi$ entre les composantes de l’onde. De quel type de lame s’agit-il ?