QCM : Propagation de la lumière (6 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un milieu homogène, quelle trajectoire suit la lumière ?

Une trajectoire circulaire
Une trajectoire courbe vers les zones plus denses
Une trajectoire qui change selon sa couleur
Une ligne droite

Une ligne droite

Explication

Dans le vide comme dans tout milieu homogène, la lumière se propage en ligne droite. Une trajectoire courbe peut se produire dans d’autres conditions, mais elle ne décrit pas la propagation dans un milieu homogène.

2. Quelle valeur représente la vitesse de la lumière dans le vide, notée cc ?

340 m⋅s−1340\ \text{m·s}^{-1}
3,00×105 m⋅s−13{,}00 \times 10^5\ \text{m·s}^{-1}
3,00×108 m⋅s−13{,}00 \times 10^8\ \text{m·s}^{-1}
1,33×108 m⋅s−11{,}33 \times 10^8\ \text{m·s}^{-1}

$$3{,}00 \times 10^8\ \text{m·s}^{-1}$$

Explication

La vitesse de la lumière dans le vide vaut 299 792 458 m⋅s−1299\,792\,458\ \text{m·s}^{-1}, soit environ 3,00×108 m⋅s−13{,}00 \times 10^8\ \text{m·s}^{-1}. La valeur de 340 m⋅s−1340\ \text{m·s}^{-1} correspond plutôt à l’ordre de grandeur de la vitesse du son.

3. Un rayon lumineux se réfléchit sur un dioptre avec un angle d’incidence ii : quelle relation lie cet angle à l’angle de réflexion i′i' ?

i=i′i = i'
i+i′=90°i + i' = 90°
i=ri = r
i′=2ii' = 2i

$$i = i'$$

Explication

La loi de la réflexion établit que l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion, soit i=i′i = i'. L’angle rr désigne l’angle de réfraction et intervient dans l’étude du passage de la lumière entre deux milieux.

4. Comment appelle-t-on la surface qui sépare deux milieux d’indices différents ?

Un axe optique
Un plan focal
Une interface de diffraction
Un dioptre

Un dioptre

Explication

Le dioptre est la surface séparant deux milieux différents, donc de deux indices différents. Un plan focal est associé à la formation d’images par un système optique et ne désigne pas cette surface de séparation.

5. Pour un rayon réfracté entre deux milieux d’indices n1n_1 et n2n_2, quelle relation exprime la loi de Snell-Descartes ?

n1sin⁡(i)=n2sin⁡(r)n_1 \sin(i) = n_2 \sin(r)
n1i=n2rn_1 i = n_2 r
n1sin⁡(r)=n2sin⁡(i)n_1 \sin(r) = n_2 \sin(i)
n1cos⁡(i)=n2cos⁡(r)n_1 \cos(i) = n_2 \cos(r)

$$n_1 \sin(i) = n_2 \sin(r)$$

Explication

La réfraction obéit à la relation n1sin⁡(i)=n2sin⁡(r)n_1 \sin(i) = n_2 \sin(r), qui relie les indices des milieux aux angles d’incidence et de réfraction. L’égalité des angles n’est pas la loi générale de réfraction, car elle ne tient pas compte des indices.

6. Dans les schémas de réfraction, comment évolue l’angle lorsque l’indice du milieu considéré est plus grand ?

Il est plus petit
Il devient égal à 90°
Il est plus grand
Il reste égal à l’angle d’incidence

Il est plus petit

Explication

Dans les schémas considérés, un indice plus grand correspond à un angle plus petit. L’idée qu’un indice plus grand entraîne un angle plus grand inverse cette relation.

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Comment la lumière se propage-t-elle dans le vide et un milieu homogène ?

En ligne droite.

Quelle lettre note la vitesse de la lumière dans le vide ou l’air ?

La lettre cc.

Quelle est la valeur exacte de la vitesse de la lumière dans le vide ou l’air ?

299 792 458 m⋅s−1299\ 792\ 458\ \text{m·s}^{-1}.

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