QCM : Rayonnement et spectre de l’hydrogène — 22 questions

Question 1

1. Quelle propriété caractérise une onde lors de sa propagation dans un milieu ?

Elle reste immobile tout en produisant une perturbation.

Elle transforme l’énergie en matière au cours du trajet.

Elle transporte de l’énergie sans transporter de matière.

Elle transporte de la matière sans transmettre d’énergie.

Explication

Une onde correspond à la propagation d’une perturbation et transfère de l’énergie sans déplacement global de matière. La matière du milieu peut osciller localement, mais elle n’est pas transportée avec l’onde.

Answer

Elle transporte de l’énergie sans transporter de matière.

Question 2

2. Quelle grandeur correspond à la distance entre deux maxima successifs d’une onde à un instant donné ?

La longueur d’onde

\lambda

La célérité

c

La période

T

La fréquence

\nu

Explication

La longueur d’onde $\lambda$ est une distance mesurée entre deux maxima successifs au même instant. La période $T$ représente au contraire une durée, tandis que la fréquence est son inverse.

Answer

La longueur d’onde $$\lambda$$

Question 3

3. Une onde a une période de $2,0\times10^{-3}\ \text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

5,0\times10^{-6}\ \text{Hz}

500\ \text{Hz}

2,0\times10^{-3}\ \text{Hz}

2,0\times10^{3}\ \text{Hz}

Explication

La fréquence est l’inverse de la période, donc $\nu=\frac{1}{T}=\frac{1}{2,0\times10^{-3}}=500\ \text{Hz}$ . La valeur $2,0\times10^{3}\ \text{Hz}$ correspondrait à une inversion incorrecte de la relation.

Answer

$$500\ \text{Hz}$$

Question 4

4. Quelle description correspond à la lumière dans le modèle des ondes électromagnétiques ?

Une perturbation constituée d’un champ électrique immobile.

Une onde mécanique nécessitant un milieu matériel pour se propager.

Une vibration formée par le déplacement global de matière.

Une onde associant des champs électrique et magnétique oscillants.

Explication

La lumière est une onde électromagnétique formée par la propagation simultanée de champs électrique et magnétique oscillants. Elle ne se réduit pas à un seul champ et n’exige pas un milieu matériel pour se propager dans le vide.

Answer

Une onde associant des champs électrique et magnétique oscillants.

Question 5

5. Qu’est-ce qu’une lumière monochromatique ?

Une lumière composée de fréquences réparties sur tout le spectre visible.

Une lumière produite par plusieurs sources incohérentes.

Une lumière dont la célérité varie périodiquement dans le vide.

Une lumière composée d’ondes de même fréquence.

Explication

Une lumière monochromatique rassemble des ondes électromagnétiques ayant la même fréquence, ou de façon équivalente la même longueur d’onde. Une lumière blanche superpose au contraire de nombreuses fréquences.

Answer

Une lumière composée d’ondes de même fréquence.

Question 6

6. Dans quelle situation la diffraction d’une onde est-elle particulièrement observable ?

Lorsque deux ondes cohérentes présentent une phase constante.

Lorsque l’obstacle est beaucoup plus grand que la longueur d’onde.

Lorsque l’obstacle a une dimension comparable à la longueur d’onde.

Lorsque l’onde change de milieu transparent à fréquence constante.

Explication

La diffraction devient notable quand la dimension de l’obstacle est comparable à la longueur d’onde, ce qui provoque une déviation autour de l’obstacle. Le changement de milieu décrit plutôt la réfraction, tandis qu’une phase constante concerne la cohérence des interférences.

Answer

Lorsque l’obstacle a une dimension comparable à la longueur d’onde.

Question 7

7. Quelle condition caractérise des interférences entre deux ondes ?

Les ondes se propagent dans des milieux différents sans se superposer.

Les ondes sont séparées par un obstacle dont la taille égale leur période.

Les ondes ont la même fréquence et une différence de phase constante.

Les ondes ont des fréquences différentes et des amplitudes identiques.

Explication

Les interférences résultent de la superposition d’ondes de même fréquence et cohérentes, donc présentant une différence de phase constante. La diffraction dépend plutôt du rapport entre la taille d’un obstacle et la longueur d’onde.

Answer

Les ondes ont la même fréquence et une différence de phase constante.

Question 8

8. Dans quelles conditions l’effet photoélectrique permet-il l’émission d’électrons ?

Lorsque la fréquence reste sous le seuil mais l’éclairage dure assez longtemps.

Lorsque la longueur d’onde augmente tout en restant sous la fréquence seuil.

Lorsque la fréquence du rayonnement dépasse la fréquence seuil.

Lorsque l’intensité dépasse un seuil, quelle que soit la fréquence.

Explication

L’émission photoélectrique apparaît lorsque la fréquence incidente est supérieure à la fréquence seuil du matériau. Une intensité élevée ne suffit pas à provoquer l’émission si la fréquence reste sous ce seuil.

Answer

Lorsque la fréquence du rayonnement dépasse la fréquence seuil.

Question 9

9. Que se passe-t-il si la fréquence d’un rayonnement reste inférieure à la fréquence seuil, même lorsque son intensité augmente fortement ?

La fréquence du rayonnement devient automatiquement supérieure au seuil.

Les électrons sont émis dès que l’intensité dépasse la fréquence seuil.

Aucun électron n’est émis.

Les électrons sont émis avec une énergie cinétique croissante.

Explication

Sous la fréquence seuil, aucun électron n’est émis, quelle que soit l’intensité du rayonnement. L’intensité modifie le flux d’énergie reçu, mais elle ne remplace pas la condition de fréquence nécessaire à l’émission.

Answer

Aucun électron n’est émis.

Question 10

10. Lorsque la fréquence incidente dépasse la fréquence seuil, de quoi dépend l’énergie cinétique des électrons éjectés ?

Elle diminue avec la fréquence et augmente avec la longueur d’onde.

Elle reste constante avec la fréquence et augmente avec la durée d’éclairage.

Elle augmente linéairement avec la fréquence et ne dépend pas de l’intensité.

Elle augmente linéairement avec l’intensité et ne dépend pas de la fréquence.

Explication

Au-dessus de la fréquence seuil, l’énergie cinétique maximale des électrons croît linéairement avec la fréquence et reste indépendante de l’intensité. L’intensité influence plutôt le nombre d’électrons émis dans le cadre de l’effet photoélectrique.

Answer

Elle augmente linéairement avec la fréquence et ne dépend pas de l’intensité.

Question 11

11. Quelle expression donne l’énergie d’un photon de longueur d’onde $\lambda$ ?

E_{\text{photon}}=\frac{\lambda}{hc}

E_{\text{photon}}=\frac{h}{c\lambda}

E_{\text{photon}}=\frac{hc}{\lambda}

E_{\text{photon}}=h\lambda c

Explication

L’énergie d’un photon vérifie $E_{\text{photon}}=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$ . La relation montre notamment qu’à constante de Planck et célérité fixées, l’énergie augmente lorsque la longueur d’onde diminue.

Answer

$$E_{\text{photon}}=\frac{hc}{\lambda}$$

Question 12

12. Quelle propriété caractérise l’énergie en tant que grandeur physique ?

Elle se mesure en joules, se conserve et peut être échangée entre objets.

Elle se mesure en mètres, s’annule lors d’un échange et dépend de la forme.

Elle se mesure en newtons, se détruit et reste liée à un seul objet.

Elle se mesure en watts, augmente spontanément et ne change pas d’objet.

Explication

L’énergie est exprimée en joules, se conserve et peut être transférée entre deux objets. La proposition mentionnant les newtons est incorrecte, car le newton mesure une force et non une énergie.

Answer

Elle se mesure en joules, se conserve et peut être échangée entre objets.

Question 13

13. Lorsqu’un photon interagit avec la matière dans le cadre décrit, que peut-il lui arriver ?

Il peut lui transférer une quantité choisie de son énergie et poursuivre son trajet.

Il peut transmettre progressivement son énergie jusqu’à atteindre une valeur nulle.

Il peut lui transférer toute son énergie et disparaître, ou ne rien lui transférer.

Il peut transformer une partie de son énergie en masse tout en restant inchangé.

Explication

Le photon transfère soit aucune énergie, soit la totalité de son énergie à la matière, ce qui entraîne sa disparition. Le transfert d’une fraction arbitraire correspondrait à une vision continue qui ne convient pas à cette interaction.

Answer

Il peut lui transférer toute son énergie et disparaître, ou ne rien lui transférer.

Question 14

14. Dans l’effet photoélectrique, quelle équation traduit la conservation de l’énergie ?

E_L+E_c=0

E_{photon}-E_L=E_c

E_{photon}=E_L+E_c

E_{photon}+E_L=E_c

Explication

L’énergie du photon et l’énergie de liaison de l’électron lié constituent l’énergie initiale, qui devient l’énergie cinétique de l’électron éjecté. L’expression $E_{photon}=E_L+E_c$ ne respecte pas la convention donnée pour l’énergie de liaison dans cette relation.

Answer

$$E_{photon}+E_L=E_c$$

Question 15

15. Que postule le principe de dualité onde-particule ?

Les ondes et les particules décrivent deux états successifs d’un même objet.

Les particules sont des ondes dans le vide et des objets matériels dans la matière.

Toute particule est associée à une onde et toute onde à une particule.

Une particule possède une onde associée uniquement lorsqu’elle est chargée.

Explication

La dualité onde-particule associe une onde à toute particule et réciproquement. L’association ne dépend pas du fait que la particule soit chargée ou qu’elle se trouve dans un milieu particulier.

Answer

Toute particule est associée à une onde et toute onde à une particule.

Question 16

16. Comment une lampe à hydrogène produit-elle de la lumière ?

Une pression mécanique comprime du dihydrogène entre deux plaques conductrices.

Un courant traverse un solide d’hydrogène placé entre deux miroirs réfléchissants.

Une source thermique chauffe un filament métallique immergé dans de l’eau hydrogénée.

Une tension électrique est appliquée entre deux électrodes dans du dihydrogène gazeux.

Explication

La lampe émet lorsque la différence de tension entre deux électrodes agit sur du dihydrogène gazeux dans un tube. Le chauffage d’un filament métallique décrit un autre dispositif lumineux et non cette lampe à hydrogène.

Answer

Une tension électrique est appliquée entre deux électrodes dans du dihydrogène gazeux.

Question 17

17. Que représente le spectre d’émission d’une source lumineuse ?

L’intensité lumineuse émise en fonction de l’énergie, de la fréquence ou de la longueur d’onde.

La vitesse de propagation de la lumière en fonction de la température de la source.

La quantité de matière présente dans la source en fonction de sa pression interne.

La tension appliquée à la source en fonction du nombre d’électrodes utilisées.

Explication

Un spectre d’émission relie l’intensité lumineuse émise à une grandeur caractérisant les photons, comme leur énergie, leur fréquence ou leur longueur d’onde. La tension et les propriétés mécaniques de la source ne définissent pas ce spectre.

Answer

L’intensité lumineuse émise en fonction de l’énergie, de la fréquence ou de la longueur d’onde.

Question 18

18. Quelle caractéristique permet d’identifier un spectre de raies ?

La lumière présente une intensité constante, quelle que soit l’énergie des photons émis.

Le spectre associe chaque longueur d’onde à une tension électrique distincte dans la source.

L’intensité varie brutalement pour des valeurs discrètes de la longueur d’onde, de la fréquence ou de l’énergie.

L’intensité varie continûment sur toutes les longueurs d’onde avec une valeur maximale centrale.

Explication

Un spectre de raies comporte des variations brusques de l’intensité à des valeurs discrètes des grandeurs photoniques. Une variation continue sur toutes les longueurs d’onde correspond plutôt à un spectre continu.

Answer

L’intensité varie brutalement pour des valeurs discrètes de la longueur d’onde, de la fréquence ou de l’énergie.

Question 19

19. Comment évoluent les positions des raies au sein d’une série spectroscopique de l’hydrogène ?

Elles s’écartent lorsque la longueur d’onde diminue et divergent vers des valeurs croissantes.

Elles se rapprochent lorsque la longueur d’onde diminue et tendent vers une valeur limite.

Elles se regroupent lorsque la longueur d’onde augmente et atteignent une énergie nulle.

Elles restent régulièrement espacées tandis que la longueur d’onde augmente sans limite.

Explication

Dans une série spectroscopique, les raies deviennent de plus en plus proches lorsque la longueur d’onde diminue, jusqu’à une limite. L’espacement n’est donc pas constant et le rapprochement ne se produit pas lorsque la longueur d’onde augmente.

Answer

Elles se rapprochent lorsque la longueur d’onde diminue et tendent vers une valeur limite.

Question 20

20. Quelles sont les limites de longueur d’onde associées à la série de Balmer ?

Elle appartient à l’infrarouge, avec une première raie à 1875 nm et une limite à 820 nm.

Elle appartient au visible, avec une première raie à 656,3 nm et une limite à 364,7 nm.

Elle appartient au visible, avec une première raie à 364,7 nm et une limite à 656,3 nm.

Elle appartient à l’ultraviolet, avec une première raie à 121,6 nm et une limite à 91,2 nm.

Explication

La série de Balmer est visible et commence par une raie à 656,3 nm avant de tendre vers 364,7 nm. Les longueurs d’onde proposées pour Lyman décrivent une autre série, tandis que l’inversion des valeurs ne respecte pas l’ordre de Balmer.

Answer

Elle appartient au visible, avec une première raie à 656,3 nm et une limite à 364,7 nm.

Question 21

21. Dans la relation de Rydberg, quelle condition les entiers quantiques doivent-ils respecter ?

n_1>0>n_2

n_1>n_2>0

n_2>n_1>0

n_2=n_1>0

Explication

La relation de Rydberg impose que les deux entiers soient positifs et que $n_2$ soit supérieur à $n_1$ . Cette hiérarchie distingue le niveau initial associé à la série du niveau supérieur qui varie d’une raie à l’autre.

Answer

$$n_2>n_1>0$$

Question 22

22. Quelle association entre les séries spectroscopiques et la valeur de $n_1$ est correcte ?

Lyman correspond à

n_1=2

, Balmer à

n_1=3

et Paschen à

n_1=4

.

Lyman correspond à

n_1=1

, Balmer à

n_1=2

et Paschen à

n_1=3

.

Balmer correspond à

n_1=1

, Paschen à

n_1=2

et Brackett à

n_1=3

.

Paschen correspond à

n_1=1

, Brackett à

n_1=2

et Pfund à

n_1=4

.

Explication

Les séries de Lyman, Balmer et Paschen sont respectivement associées à $n_1=1$ , $n_1=2$ et $n_1=3$ . Les valeurs proposées dans les autres associations décalent l’identification de la série ou attribuent un mauvais niveau à une série.

Answer

Lyman correspond à $$n_1=1$$, Balmer à $$n_1=2$$ et Paschen à $$n_1=3$$.

QCM : Rayonnement et spectre de l’hydrogène — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété caractérise une onde lors de sa propagation dans un milieu ?

2. Quelle grandeur correspond à la distance entre deux maxima successifs d’une onde à un instant donné ?

3. Une onde a une période de $2,0\times10^{-3}\ \text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

4. Quelle description correspond à la lumière dans le modèle des ondes électromagnétiques ?

5. Qu’est-ce qu’une lumière monochromatique ?

6. Dans quelle situation la diffraction d’une onde est-elle particulièrement observable ?

7. Quelle condition caractérise des interférences entre deux ondes ?

8. Dans quelles conditions l’effet photoélectrique permet-il l’émission d’électrons ?

9. Que se passe-t-il si la fréquence d’un rayonnement reste inférieure à la fréquence seuil, même lorsque son intensité augmente fortement ?

10. Lorsque la fréquence incidente dépasse la fréquence seuil, de quoi dépend l’énergie cinétique des électrons éjectés ?

11. Quelle expression donne l’énergie d’un photon de longueur d’onde $\lambda$ ?

12. Quelle propriété caractérise l’énergie en tant que grandeur physique ?

13. Lorsqu’un photon interagit avec la matière dans le cadre décrit, que peut-il lui arriver ?

14. Dans l’effet photoélectrique, quelle équation traduit la conservation de l’énergie ?

15. Que postule le principe de dualité onde-particule ?

16. Comment une lampe à hydrogène produit-elle de la lumière ?

17. Que représente le spectre d’émission d’une source lumineuse ?

18. Quelle caractéristique permet d’identifier un spectre de raies ?

19. Comment évoluent les positions des raies au sein d’une série spectroscopique de l’hydrogène ?

20. Quelles sont les limites de longueur d’onde associées à la série de Balmer ?

21. Dans la relation de Rydberg, quelle condition les entiers quantiques doivent-ils respecter ?

22. Quelle association entre les séries spectroscopiques et la valeur de $n_1$ est correcte ?

Révisez avec les flashcards

Approfondir avec la fiche

Cours similaires

Variateurs de vitesse électriques

Biodiversité et mécanismes de l’évolution

Évolution des pratiques alimentaires

Diversité et structure microbiennes

Structure et organisation de la matière

Soins d’hygiène et de confort

Crée tes propres QCM

QCM : Rayonnement et spectre de l’hydrogène — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété caractérise une onde lors de sa propagation dans un milieu ?

2. Quelle grandeur correspond à la distance entre deux maxima successifs d’une onde à un instant donné ?

3. Une onde a une période de 2,0×10−3 s2,0\times10^{-3}\ \text{s}2,0×10−3 s. Quelle est sa fréquence ?

4. Quelle description correspond à la lumière dans le modèle des ondes électromagnétiques ?

5. Qu’est-ce qu’une lumière monochromatique ?

6. Dans quelle situation la diffraction d’une onde est-elle particulièrement observable ?

7. Quelle condition caractérise des interférences entre deux ondes ?

8. Dans quelles conditions l’effet photoélectrique permet-il l’émission d’électrons ?

9. Que se passe-t-il si la fréquence d’un rayonnement reste inférieure à la fréquence seuil, même lorsque son intensité augmente fortement ?

10. Lorsque la fréquence incidente dépasse la fréquence seuil, de quoi dépend l’énergie cinétique des électrons éjectés ?

11. Quelle expression donne l’énergie d’un photon de longueur d’onde λ\lambdaλ ?

12. Quelle propriété caractérise l’énergie en tant que grandeur physique ?

13. Lorsqu’un photon interagit avec la matière dans le cadre décrit, que peut-il lui arriver ?

14. Dans l’effet photoélectrique, quelle équation traduit la conservation de l’énergie ?

15. Que postule le principe de dualité onde-particule ?

16. Comment une lampe à hydrogène produit-elle de la lumière ?

17. Que représente le spectre d’émission d’une source lumineuse ?

18. Quelle caractéristique permet d’identifier un spectre de raies ?

19. Comment évoluent les positions des raies au sein d’une série spectroscopique de l’hydrogène ?

20. Quelles sont les limites de longueur d’onde associées à la série de Balmer ?

21. Dans la relation de Rydberg, quelle condition les entiers quantiques doivent-ils respecter ?

22. Quelle association entre les séries spectroscopiques et la valeur de n1n_1n1​ est correcte ?

Révisez avec les flashcards

Approfondir avec la fiche

Cours similaires

Variateurs de vitesse électriques

Biodiversité et mécanismes de l’évolution

Évolution des pratiques alimentaires

Diversité et structure microbiennes

Structure et organisation de la matière

Soins d’hygiène et de confort

Crée tes propres QCM

3. Une onde a une période de $2,0\times10^{-3}\ \text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

11. Quelle expression donne l’énergie d’un photon de longueur d’onde $\lambda$ ?

22. Quelle association entre les séries spectroscopiques et la valeur de $n_1$ est correcte ?