QCM : Réflexion et réfraction de la lumière — 14 questions

Questions et réponses du QCM

1. Comment appelle-t-on le rayon lumineux qui arrive sur une surface ?

La normale à la surface
Le rayon réfléchi
Le rayon réfracté
Le rayon incident

Le rayon incident

Explication

Le rayon incident est celui qui se dirige vers la surface et l’atteint. Le rayon réfléchi, lui, repart de la surface après la rencontre.

2. Quelle caractéristique définit la normale à une surface au point d’incidence ?

Elle relie le rayon incident au rayon réfracté dans le second milieu.
Elle suit la surface et forme un angle nul avec elle.
Elle est perpendiculaire à la surface et forme un angle de 90° avec elle.
Elle arrive sur la surface en suivant une direction parallèle à celle-ci.

Elle est perpendiculaire à la surface et forme un angle de 90° avec elle.

Explication

La normale est une droite perpendiculaire à la surface au point d’incidence, donc l’angle formé avec la surface vaut 90°. Une droite parallèle ou confondue avec la surface ne peut pas être la normale.

3. Quel rayon repart dans le premier milieu après avoir rencontré une surface ?

Le rayon incident
Le rayon réfléchi
La normale au point d’incidence
Le rayon réfracté

Le rayon réfléchi

Explication

Le rayon réfléchi repart dans le milieu d’où provenait le rayon incident après sa rencontre avec la surface. Le rayon réfracté traverse la surface et entre dans un autre milieu.

4. Que devient un rayon lumineux lorsqu’il traverse une surface pour passer dans un autre milieu ?

Il devient la normale à la surface.
Il devient un rayon réfracté.
Il devient un rayon réfléchi.
Il devient un rayon incident.

Il devient un rayon réfracté.

Explication

Un rayon qui traverse la surface et passe dans un autre milieu est appelé rayon réfracté. Un rayon incident arrive sur la surface, tandis qu’un rayon réfléchi repart dans le premier milieu.

5. Lors d’une réflexion, quelle relation relie l’angle d’incidence et l’angle de réflexion ?

Leur somme vaut 90°.
L’angle de réflexion est deux fois plus grand.
L’angle d’incidence est toujours nul.
Ils sont égaux.

Ils sont égaux.

Explication

La loi de la réflexion établit que l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion. La somme de ces angles n’est pas fixée à 90° par cette loi, et l’incidence peut prendre différentes valeurs.

6. Un rayon lumineux arrive sur une surface avec un angle d’incidence de 30° : quel est son angle de réflexion ?

30°
90°
60°
15°

30°

Explication

Lors d’une réflexion, les deux angles sont égaux ; un angle d’incidence de 30° donne donc un angle de réflexion de 30°. La valeur de 60° correspondrait à une confusion avec un angle complémentaire.

7. Dans quelle situation observe-t-on une réfraction de la lumière ?

Lorsque la lumière suit la surface sans traverser la séparation entre deux milieux.
Lorsque la lumière reste immobile au point où elle touche la surface.
Lorsque la lumière passe dans un autre milieu et change généralement de direction.
Lorsque la lumière repart dans le milieu initial après avoir rencontré une surface.

Lorsque la lumière passe dans un autre milieu et change généralement de direction.

Explication

La réfraction se produit lors du passage de la lumière d’un milieu à un autre, avec un changement généralement observé dans sa direction. Le retour dans le milieu initial décrit plutôt une réflexion.

8. Quel passage entre deux milieux peut provoquer la réfraction de la lumière ?

La réflexion de la lumière sur un miroir
Le trajet de la lumière dans un milieu homogène
Le passage de l’air à l’eau
Le retour d’un rayon vers sa source sans changement de milieu

Le passage de l’air à l’eau

Explication

Un passage air-eau constitue un changement de milieu et peut donc produire une réfraction. Une réflexion sur un miroir renvoie la lumière dans le même milieu et ne correspond pas à une réfraction.

9. Quelle caractéristique décrit correctement l’indice de réfraction nn d’un milieu ?

Il caractérise le milieu et ne possède pas d’unité.
Il mesure un angle du rayon et s’exprime en degrés.
Il indique une distance parcourue et s’exprime en mètres.
Il représente une durée de propagation et s’exprime en secondes.

Il caractérise le milieu et ne possède pas d’unité.

Explication

L’indice de réfraction nn est une caractéristique propre à chaque milieu et c’est une grandeur sans unité. Les degrés servent à mesurer les angles, pas l’indice de réfraction.

10. Quel classement des indices de réfraction est correct pour le vide, l’eau et le verre ?

nvide≈1,5n_{\text{vide}} \approx 1{,}5, neau≈1,33n_{\text{eau}} \approx 1{,}33 et nverre=1,00n_{\text{verre}} = 1{,}00.
nvide=1,00n_{\text{vide}} = 1{,}00, neau≈1,5n_{\text{eau}} \approx 1{,}5 et nverre≈1,33n_{\text{verre}} \approx 1{,}33.
nvide≈1,33n_{\text{vide}} \approx 1{,}33, neau=1,00n_{\text{eau}} = 1{,}00 et nverre≈1,5n_{\text{verre}} \approx 1{,}5.
nvide=1,00n_{\text{vide}} = 1{,}00, neau≈1,33n_{\text{eau}} \approx 1{,}33 et nverre≈1,5n_{\text{verre}} \approx 1{,}5.

$$n_{\text{vide}} = 1{,}00$$, $$n_{\text{eau}} \approx 1{,}33$$ et $$n_{\text{verre}} \approx 1{,}5$$.

Explication

Le vide possède un indice de 1,001{,}00, l’eau un indice proche de 1,331{,}33 et le verre un indice proche de 1,51{,}5. La confusion fréquente consiste à intervertir les valeurs associées à l’eau et au verre.

11. Quelle relation permet de calculer la réfraction d’un rayon passant d’un milieu à un autre ?

n1×i=n2×rn_1 \times i = n_2 \times r
n1+sin⁡(i)=n2+sin⁡(r)n_1 + \sin(i) = n_2 + \sin(r)
n1×sin⁡(i)=n2×sin⁡(r)n_1 \times \sin(i) = n_2 \times \sin(r)
n1×sin⁡(r)=n2×sin⁡(i)n_1 \times \sin(r) = n_2 \times \sin(i)

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

Explication

La loi de Snell-Descartes pour la réfraction relie les indices et les angles par n1×sin⁡(i)=n2×sin⁡(r)n_1 \times \sin(i) = n_2 \times \sin(r). L’égalité des angles correspond à la réflexion et ne remplace pas cette relation.

12. Dans la loi de Snell-Descartes, que représentent les symboles ii et rr ?

ii est l’angle réfléchi et rr est l’angle entre les deux milieux.
ii est l’angle de réfraction et rr est l’angle d’incidence.
ii est l’angle d’incidence et rr est l’angle de réfraction.
ii est l’indice du premier milieu et rr est l’indice du second milieu.

$$i$$ est l’angle d’incidence et $$r$$ est l’angle de réfraction.

Explication

Dans cette loi, ii désigne l’angle d’incidence et rr l’angle de réfraction. Les indices des deux milieux sont représentés par n1n_1 et n2n_2, ce qui exclut leur association avec ii et rr.

13. Comment se comporte un rayon lumineux lorsqu’il passe vers un milieu d’indice de réfraction plus grand ?

Il reste parallèle à la normale.
Il revient vers le milieu initial.
Il se rapproche de la normale.
Il s’éloigne de la normale.

Il se rapproche de la normale.

Explication

En entrant dans un milieu d’indice plus grand, le rayon réfracté se rapproche de la normale. L’éloignement de la normale correspond au passage vers un milieu d’indice plus petit.

14. Que peut-il se produire lorsqu’un rayon lumineux atteint la surface séparant deux milieux ?

Le rayon incident peut disparaître sans produire de nouveau rayon.
La lumière peut être réfractée sans qu’une réflexion soit possible.
La lumière peut changer de couleur et perdre toute sa direction.
Une partie de la lumière peut être réfléchie et une autre réfractée.

Une partie de la lumière peut être réfléchie et une autre réfractée.

Explication

À une interface, une partie de la lumière peut donner un rayon réfléchi tandis qu’une autre partie donne un rayon réfracté. Ces deux phénomènes peuvent donc coexister dans une même situation.

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Mémorisez les réponses avec 28 flashcards sur Réflexion et réfraction de la lumière.

Qu'est-ce qu'un rayon incident en optique ?

Un rayon lumineux qui arrive sur une surface.

Quelle est la définition de la normale à une surface au point d'incidence ?

La droite perpendiculaire à la surface au point d'incidence.

Quel angle forme la normale avec la surface au point d'incidence ?

Un angle de 90°.

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