QCM : Propriétés des ondes (13 questions)

Question 1

1. En un point où la différence de marche vaut $\delta = k\lambda$ , avec $k$ entier, quel résultat observe-t-on ?

Des ondes en opposition de phase produisent une interférence constructive et une frange brillante

Des ondes en phase produisent une interférence constructive et une frange brillante

Des ondes en opposition de phase produisent une interférence destructive et une frange sombre

Des ondes en phase produisent une interférence destructive et une frange sombre

Explication

Une différence de marche égale à un multiple entier de la longueur d’onde met les ondes en phase et produit une frange brillante. La condition demi-entière correspond au contraire à l’opposition de phase et à une frange sombre.

Answer

Des ondes en phase produisent une interférence constructive et une frange brillante

Question 2

2. Quel motif apparaît lorsque les ondes lumineuses monochromatiques issues de deux fentes diffractées se superposent ?

Une succession de franges brillantes et sombres

Une tache centrale uniforme entourée d’un halo continu

Une bande lumineuse unique bordée de deux zones sombres

Une succession de taches toutes également brillantes

Explication

La superposition des ondes issues des deux fentes produit une alternance de franges brillantes et sombres. Des taches toutes également brillantes ne rendraient pas compte de cette alternance.

Answer

Une succession de franges brillantes et sombres

Question 3

3. Une source sonore s’éloigne d’un récepteur fixe à une vitesse supérieure à celle du son. Que reçoit le récepteur ?

Il reçoit le son de la source, même si celle-ci s’éloigne plus vite que le son.

Il ne reçoit pas le son, car la source dépasse la vitesse du son.

Il reçoit le son après que la source a cessé de s’éloigner.

Il reçoit le son uniquement si sa fréquence dépasse celle de la source.

Explication

Une source qui s’éloigne laisse le son parvenir au récepteur, quelle que soit sa vitesse. La confusion consiste à attribuer à la source qui s’éloigne la perte de réception associée à un récepteur qui s’éloigne à plus de la vitesse du son.

Answer

Il reçoit le son de la source, même si celle-ci s’éloigne plus vite que le son.

Question 4

4. Une source mobile s’approche d’un récepteur fixe. Quelle expression donne la fréquence reçue, avec la convention de vitesse indiquée ?

f_R = \frac{1}{1+\frac{v_S}{c}}f_S

, avec

v_S>0

à l’approche.

f_R = \frac{1}{1-\frac{v_S}{c}}f_S

, avec

v_S>0

à l’approche.

f_R = \frac{1}{1-\frac{v_S}{c}}f_S

, avec

v_S<0

à l’approche.

f_R = \left(1-\frac{v_S}{c}\right)f_S

, avec

v_S>0

à l’approche.

Explication

Pour une source mobile et un récepteur fixe, la fréquence reçue suit la relation donnée, et la vitesse de la source est positive lorsqu’elle s’approche. Le signe positif au dénominateur ne respecte pas cette convention ni la formule Doppler correspondante.

Answer

$$f_R = \frac{1}{1-\frac{v_S}{c}}f_S$$, avec $$v_S>0$$ à l’approche.

Question 5

5. Deux ouvertures sont éclairées par la même onde : laquelle entraîne la diffraction la plus importante ?

Les deux de la même façon, car la diffraction dépend de la fréquence seule

La plus étroite, car une petite ouverture favorise l’étalement de l’onde

La plus large, car une grande ouverture favorise l’étalement de l’onde

La plus étroite, car elle augmente la fréquence de l’onde transmise

Explication

La diffraction est d’autant plus importante que l’ouverture est petite. Une ouverture plus étroite ne provoque pas pour autant une augmentation de la fréquence.

Answer

La plus étroite, car une petite ouverture favorise l’étalement de l’onde

Question 6

6. Dans une relation Doppler où la source et le récepteur sont mobiles, comment les vitesses $v_S$ et $v_R$ sont-elles orientées ?

Elles sont comptées positivement dans le sens de propagation du son.

La vitesse du récepteur suit la propagation, mais celle de la source lui est opposée.

La vitesse de la source suit la propagation, mais celle du récepteur lui est opposée.

Elles sont comptées positivement dans le sens opposé à la propagation du son.

Explication

La convention de signe commune compte les vitesses de la source et du récepteur positivement dans le sens de propagation. Les conventions opposées ou différentes selon l’objet ne correspondent pas à cette règle.

Answer

Elles sont comptées positivement dans le sens de propagation du son.

Question 7

7. Une source et un récepteur sont tous deux mobiles par rapport au milieu. Quelle relation Doppler permet de calculer la fréquence reçue ?

f_R = \left(1-\frac{v_R}{c}-\frac{v_S}{c}\right)f_S

f_R = \frac{1-\frac{v_R}{c}}{1-\frac{v_S}{c}}f_S = \frac{c-v_R}{c-v_S}f_S

f_R = \frac{c+v_R}{c+v_S}f_S

f_R = \frac{1-\frac{v_S}{c}}{1-\frac{v_R}{c}}f_S = \frac{c-v_S}{c-v_R}f_S

Explication

Lorsque source et récepteur sont mobiles, la fréquence reçue dépend du facteur du récepteur au numérateur et de celui de la source au dénominateur. Inverser ces deux facteurs échange leurs rôles dans la relation.

Answer

$$f_R = \frac{1-\frac{v_R}{c}}{1-\frac{v_S}{c}}f_S = \frac{c-v_R}{c-v_S}f_S$$

Question 8

8. Dans quelle situation la diffraction apparaît-elle de manière notable ?

Lorsque la fréquence de l’onde est égale à la dimension de l’ouverture

Lorsque la vitesse de l’onde est très faible par rapport à sa longueur d’onde

Lorsque la dimension de l’ouverture est très grande devant la longueur d’onde

Lorsque la dimension de l’ouverture est du même ordre que la longueur d’onde

Explication

La diffraction apparaît lorsque la taille de l’ouverture ou de l’obstacle est du même ordre de grandeur que la longueur d’onde. Une ouverture très grande devant la longueur d’onde ne satisfait pas cette condition.

Answer

Lorsque la dimension de l’ouverture est du même ordre que la longueur d’onde

Question 9

9. Un auditeur immobile entend une source sonore s’approcher puis s’éloigner. Comment la hauteur perçue évolue-t-elle ?

La hauteur reste constante à l’approche et à l’éloignement.

Le son est plus grave à l’approche et plus aigu à l’éloignement.

Le son devient plus aigu dans les deux phases du mouvement.

Le son est plus aigu à l’approche et plus grave à l’éloignement.

Explication

L’approche de la source rend le son perçu plus aigu, tandis que son éloignement le rend plus grave. Une inversion de ces effets confond l’approche et l’éloignement.

Answer

Le son est plus aigu à l’approche et plus grave à l’éloignement.

Question 10

10. Pour une fente de largeur $a$ éclairée par une lumière de longueur d’onde $\lambda$ , quelle relation donne l’angle de diffraction $\theta$ ?

\theta = \lambda a

\theta = \frac{a}{\lambda}

\theta = \frac{\lambda}{a}

\theta = \frac{1}{\lambda a}

Explication

L’angle de diffraction est le rapport de la longueur d’onde à la largeur de la fente. L’inverse de ce rapport ferait augmenter l’angle lorsque la fente s’élargit, contrairement à la relation donnée.

Answer

$$\theta = \frac{\lambda}{a}$$

Question 11

11. Que caractérise la diffraction d’une onde lorsqu’elle traverse une petite ouverture ou rencontre un petit objet ?

Une modification de fréquence accompagnée d’un changement de direction

Une absorption partielle accompagnée d’une baisse de fréquence

Une modification de longueur d’onde sans changement de direction

Un changement de direction sans modification de sa fréquence ni de sa longueur d’onde

Explication

La diffraction dévie l’onde sans changer sa fréquence ni sa longueur d’onde. La réfraction est une notion différente et ne décrit pas ici ce phénomène de diffraction.

Answer

Un changement de direction sans modification de sa fréquence ni de sa longueur d’onde

Question 12

12. En un point où $\delta = (k + \frac{1}{2})\lambda$ , avec $k$ entier, quelle figure d’interférence se forme ?

Une frange brillante due à une opposition de phase et à une interférence constructive

Une frange sombre due à une opposition de phase et à une interférence destructive

Une frange brillante due à des ondes en phase et à une interférence constructive

Une frange sombre due à des ondes en phase et à une interférence destructive

Explication

Une différence de marche demi-entière de longueur d’onde met les ondes en opposition de phase, ce qui produit une interférence destructive et une frange sombre. Une différence de marche multiple entière correspond plutôt à des ondes en phase et à une frange brillante.

Answer

Une frange sombre due à une opposition de phase et à une interférence destructive

Question 13

13. Une source est fixe et un récepteur s’éloigne à une vitesse $v_R$ inférieure à celle du son. Quelle relation relie la période émise $T_S$ et la période reçue $T_R$ ?

T_S = T_R\left(1+\frac{v_R}{c}\right)

T_R = T_S\left(1-\frac{v_R}{c}\right)

T_S = T_R\left(1-\frac{v_R}{c}\right)

T_S = \frac{T_R}{1-\frac{v_R}{c}}

Explication

Pour une source fixe et un récepteur qui s’éloigne, la période reçue vérifie la relation indiquée entre $T_S$ et $T_R$ . L’expression plaçant directement le facteur sur $T_R$ décrit une relation différente et ne correspond pas à cette formule.

Answer

$$T_S = T_R\left(1-\frac{v_R}{c}\right)$$

QCM : Propriétés des ondes (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. En un point où la différence de marche vaut $\delta = k\lambda$ , avec $k$ entier, quel résultat observe-t-on ?

2. Quel motif apparaît lorsque les ondes lumineuses monochromatiques issues de deux fentes diffractées se superposent ?

3. Une source sonore s’éloigne d’un récepteur fixe à une vitesse supérieure à celle du son. Que reçoit le récepteur ?

4. Une source mobile s’approche d’un récepteur fixe. Quelle expression donne la fréquence reçue, avec la convention de vitesse indiquée ?

5. Deux ouvertures sont éclairées par la même onde : laquelle entraîne la diffraction la plus importante ?

6. Dans une relation Doppler où la source et le récepteur sont mobiles, comment les vitesses $v_S$ et $v_R$ sont-elles orientées ?

7. Une source et un récepteur sont tous deux mobiles par rapport au milieu. Quelle relation Doppler permet de calculer la fréquence reçue ?

8. Dans quelle situation la diffraction apparaît-elle de manière notable ?

9. Un auditeur immobile entend une source sonore s’approcher puis s’éloigner. Comment la hauteur perçue évolue-t-elle ?

10. Pour une fente de largeur $a$ éclairée par une lumière de longueur d’onde $\lambda$ , quelle relation donne l’angle de diffraction $\theta$ ?

11. Que caractérise la diffraction d’une onde lorsqu’elle traverse une petite ouverture ou rencontre un petit objet ?

12. En un point où $\delta = (k + \frac{1}{2})\lambda$ , avec $k$ entier, quelle figure d’interférence se forme ?

13. Une source est fixe et un récepteur s’éloigne à une vitesse $v_R$ inférieure à celle du son. Quelle relation relie la période émise $T_S$ et la période reçue $T_R$ ?

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QCM : Propriétés des ondes (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. En un point où la différence de marche vaut δ=kλ\delta = k\lambdaδ=kλ, avec kkk entier, quel résultat observe-t-on ?

2. Quel motif apparaît lorsque les ondes lumineuses monochromatiques issues de deux fentes diffractées se superposent ?

3. Une source sonore s’éloigne d’un récepteur fixe à une vitesse supérieure à celle du son. Que reçoit le récepteur ?

4. Une source mobile s’approche d’un récepteur fixe. Quelle expression donne la fréquence reçue, avec la convention de vitesse indiquée ?

5. Deux ouvertures sont éclairées par la même onde : laquelle entraîne la diffraction la plus importante ?

6. Dans une relation Doppler où la source et le récepteur sont mobiles, comment les vitesses vSv_SvS​ et vRv_RvR​ sont-elles orientées ?

7. Une source et un récepteur sont tous deux mobiles par rapport au milieu. Quelle relation Doppler permet de calculer la fréquence reçue ?

8. Dans quelle situation la diffraction apparaît-elle de manière notable ?

9. Un auditeur immobile entend une source sonore s’approcher puis s’éloigner. Comment la hauteur perçue évolue-t-elle ?

10. Pour une fente de largeur aaa éclairée par une lumière de longueur d’onde λ\lambdaλ, quelle relation donne l’angle de diffraction θ\thetaθ ?

11. Que caractérise la diffraction d’une onde lorsqu’elle traverse une petite ouverture ou rencontre un petit objet ?

12. En un point où δ=(k+12)λ\delta = (k + \frac{1}{2})\lambdaδ=(k+21​)λ, avec kkk entier, quelle figure d’interférence se forme ?

13. Une source est fixe et un récepteur s’éloigne à une vitesse vRv_RvR​ inférieure à celle du son. Quelle relation relie la période émise TST_STS​ et la période reçue TRT_RTR​ ?

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1. En un point où la différence de marche vaut $\delta = k\lambda$ , avec $k$ entier, quel résultat observe-t-on ?

6. Dans une relation Doppler où la source et le récepteur sont mobiles, comment les vitesses $v_S$ et $v_R$ sont-elles orientées ?

10. Pour une fente de largeur $a$ éclairée par une lumière de longueur d’onde $\lambda$ , quelle relation donne l’angle de diffraction $\theta$ ?

12. En un point où $\delta = (k + \frac{1}{2})\lambda$ , avec $k$ entier, quelle figure d’interférence se forme ?

13. Une source est fixe et un récepteur s’éloigne à une vitesse $v_R$ inférieure à celle du son. Quelle relation relie la période émise $T_S$ et la période reçue $T_R$ ?