QCM : Rayonnements et imagerie — 19 questions

Explication

Un rayonnement transporte de l’énergie dans l’espace sous forme d’ondes ou de particules. Le confondre avec un déplacement de matière décrit plutôt certains phénomènes mécaniques qu’un rayonnement en général.

Explication

Un rayonnement ondulatoire est décrit par une onde, alors qu’un rayonnement corpusculaire est constitué de particules. La possibilité de se propager dans le vide ou le caractère périodique ne définit pas cette distinction.

Explication

Une onde est la propagation d’un signal dans un milieu matériel ou immatériel sans déplacement de matière. L’énergie ou la perturbation se propage, mais le milieu ne se déplace pas globalement avec elle.

Explication

La célérité est la vitesse à laquelle l’onde se propage dans un milieu. Le nombre de vibrations correspond à la fréquence, la durée d’une oscillation à la période et la distance entre points en phase à la longueur d’onde.

Explication

Une onde est périodique lorsque la perturbation en un point se reproduit de façon identique après des intervalles de temps égaux. La célérité constante et l’absence de déplacement global de matière sont d’autres propriétés possibles, mais elles ne définissent pas la périodicité.

Explication

La période est la plus petite durée au bout de laquelle un point retrouve les mêmes états vibratoires, notamment la même position et le même sens de variation. La fréquence indique plutôt le nombre de répétitions par seconde et s’exprime en hertz.

Explication

La fréquence est le nombre de répétitions effectuées en une seconde, donc elle vaut ici 50 hertz. La période correspondrait à la durée d’une répétition et vaudrait plutôt $T=\frac{1}{50}\ \mathrm{s}$.

Explication

La longueur d’onde vérifie $\lambda=\frac{v}{\nu}$, ce qui est équivalent à $v=\lambda\nu$. Le produit $v\nu$ et le quotient inversé ne respectent pas la relation entre célérité, fréquence et longueur d’onde.

Explication

Une onde mécanique, comme le son, a besoin de matière pour se propager, alors qu’une onde électromagnétique, comme la lumière, peut se propager dans le vide. Confondre ces deux comportements revient à attribuer à la lumière la contrainte propre aux ondes mécaniques.

Explication

Dans le vide, une onde électromagnétique se déplace à la célérité $c=3{,}00\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$. Une valeur plus faible correspondrait à une confusion avec la propagation dans un milieu matériel ou avec une autre catégorie d’ondes.

Explication

Un rayonnement corpusculaire est formé de particules matérielles, notamment des protons ou des électrons utilisés en radiothérapie. Une onde électromagnétique est décrite par une propagation ondulatoire et ne constitue donc pas un rayonnement corpusculaire.

Explication

Un rayonnement ionisant possède une énergie suffisante pour retirer un ou plusieurs électrons aux atomes et former des ions. La vitesse de propagation ou la production de lumière visible ne définit pas l’ionisation.

Explication

Lorsqu’il rencontre la matière, le rayonnement peut la traverser, changer de direction, lui transférer son énergie ou repartir vers la source. La dernière proposition écarte à tort la diffusion et la transmission, qui font partie des interactions possibles.

Explication

La répartition entre ces interactions dépend à la fois de l’énergie et du type de rayonnement, ainsi que de la nature de la matière rencontrée. La distance ou la couleur du matériau ne suffit pas à déterminer cette proportion.

Explication

En radiographie aux rayons X, le rayonnement est généré à l’extérieur du patient, puis le détecteur forme l’image après son interaction avec la matière. L’imagerie nucléaire se distingue par une émission produite à l’intérieur du patient.

Explication

Le radionucléide injecté produit des rayons à l’intérieur du patient, et l’image est obtenue en analysant les directions de ces rayons. La radiographie repose au contraire sur un rayonnement produit à l’extérieur du corps.

Explication

Einstein propose en 1905 que les ondes électromagnétiques soient constituées de photons sans masse, se déplaçant dans le vide à la vitesse de la lumière et transportant des paquets d’énergie. Les électrons et les protons sont des particules matérielles, ce qui les distingue des photons.

Explication

L’énergie photonique est proportionnelle à la fréquence et s’écrit $E_{photon}=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$. L’expression inverse de la fréquence ne correspond pas à la relation énergétique d’un photon.

Explication

Le photon peut se manifester comme une onde ou comme une particule selon les conditions d’observation, tout en étant décrit comme un objet quantique appelé quanton. Il ne devient ni une onde mécanique ni une particule matérielle chargée.