QCM : Spectre électromagnétique (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. À quelle vitesse une onde électromagnétique se propage-t-elle dans le vide ?

À 300 000 km/s, soit la vitesse de la lumière
À environ 150 000 km/s, soit la moitié de la vitesse de la lumière
À environ 300 km/s, soit la vitesse du son dans l’air
À environ 3 000 000 km/s, soit dix fois la vitesse de la lumière

À 300 000 km/s, soit la vitesse de la lumière

Explication

Dans le vide, une onde électromagnétique se propage à la vitesse de la lumière, soit 300 000 km/s. La valeur de 150 000 km/s correspondrait à la moitié de cette vitesse, et non à la vitesse indiquée.

2. Comment définit-on la longueur d’onde d’une onde électromagnétique ?

Comme le nombre de périodes observées pendant une seconde
Comme la durée nécessaire pour parcourir une longueur d’onde
Comme la distance parcourue pendant une demi-période
Comme la distance parcourue par l’onde pendant une période

Comme la distance parcourue par l’onde pendant une période

Explication

La longueur d’onde est la distance parcourue par l’onde en une période, et elle correspond à une période spatiale. Le nombre de périodes par seconde définit plutôt la fréquence.

3. Une onde électromagnétique a une fréquence de 2,0×1062{,}0 \times 10^6 Hz et une longueur d’onde de 150 m. Quelle relation permet de vérifier sa compatibilité avec la propagation dans le vide ?

c=λfc = \lambda f, ce qui donne 3,0×1083{,}0 \times 10^8 m/s
c=λfc = \frac{\lambda}{f}, ce qui donne 7,5×10−57{,}5 \times 10^{-5} m/s
c=fλc = \frac{f}{\lambda}, ce qui donne 1,3×1041{,}3 \times 10^4 m/s
c=λ+fc = \lambda + f, ce qui donne 2,0×1062{,}0 \times 10^6 m/s

$$c = \lambda f$$, ce qui donne $$3{,}0 \times 10^8$$ m/s

Explication

La fréquence et la longueur d’onde sont liées par c=λfc = \lambda f ; les valeurs données produisent 3,0×1083{,}0 \times 10^8 m/s. Diviser la fréquence par la longueur d’onde ne correspond pas à la relation entre ces grandeurs.

4. Que représente le spectre électromagnétique ?

La répartition des intensités d’un seul rayonnement selon sa direction
L’ensemble des fréquences possibles pour un rayonnement électromagnétique
La liste des milieux où les ondes électromagnétiques peuvent se propager
La variation de la vitesse d’un rayonnement avec la distance parcourue

L’ensemble des fréquences possibles pour un rayonnement électromagnétique

Explication

Le spectre électromagnétique représente l’ensemble des fréquences possibles pour les rayonnements électromagnétiques. Une répartition d’intensité selon la direction décrit une autre caractéristique d’un rayonnement.

5. Quelle description correspond aux ordres de grandeur des ondes radio ?

Des longueurs d’onde de quelques millimètres à quelques micromètres et des fréquences du mégahertz à l’exahertz
Des longueurs d’onde de plusieurs kilomètres à quelques dizaines de mètres et des fréquences du kilohertz à 3 000 GHz
Des longueurs d’onde de quelques nanomètres à quelques micromètres et des fréquences du gigahertz au pétahertz
Des longueurs d’onde de plusieurs mètres à quelques centimètres et des fréquences de quelques hertz à quelques kilohertz

Des longueurs d’onde de plusieurs kilomètres à quelques dizaines de mètres et des fréquences du kilohertz à 3 000 GHz

Explication

Les ondes radio couvrent des longueurs d’onde allant de plusieurs kilomètres à quelques dizaines de mètres, ainsi que des fréquences du kilohertz à 3 000 GHz. Les échelles nanométriques et les fréquences très élevées de certaines autres descriptions ne correspondent pas à ces ordres de grandeur.

6. Dans le spectre visible, quelle association entre couleur et longueur d’onde est correcte ?

Le violet correspond à environ 780 nm et le rouge à environ 380 nm
Le violet correspond à environ 380 nm et le rouge à environ 780 nm
Le violet correspond à environ 480 nm et le rouge à environ 680 nm
Le violet et le rouge correspondent tous deux à environ 580 nm

Le violet correspond à environ 380 nm et le rouge à environ 780 nm

Explication

Le spectre visible s’étend d’environ 380 nm pour le violet à 780 nm pour le rouge. Inverser ces valeurs est une confusion courante entre les deux extrémités du spectre.

7. Quel ordre de grandeur caractérise les fréquences de la lumière visible ?

Quelques dizaines de mégahertz, avec 1 MHz=106 Hz1\,\text{MHz} = 10^6\,\text{Hz}
Quelques unités de pétahertz, avec 1 PHz=1015 Hz1\,\text{PHz} = 10^{15}\,\text{Hz}
Quelques centaines de gigahertz, avec 1 GHz=109 Hz1\,\text{GHz} = 10^9\,\text{Hz}
Quelques centaines de térahertz, avec 1 THz=1012 Hz1\,\text{THz} = 10^{12}\,\text{Hz}

Quelques centaines de térahertz, avec $$1\,\text{THz} = 10^{12}\,\text{Hz}$$

Explication

Les fréquences de la lumière visible sont de l’ordre de quelques centaines de térahertz, et un térahertz vaut 101210^{12} hertz. Les gigahertz désignent une échelle de fréquence bien plus basse.

8. À quelle gamme de fréquences correspondent les rayons gamma des galaxies ?

À des fréquences de l’ordre de l’exahertz, soit 1018 Hz10^{18}\ \text{Hz}.
À des fréquences de l’ordre du giga-hertz, soit 109 Hz10^{9}\ \text{Hz}.
À des fréquences de l’ordre du téra-hertz, soit 1012 Hz10^{12}\ \text{Hz}.
À des fréquences de l’ordre du péta-hertz, soit 1015 Hz10^{15}\ \text{Hz}.

À des fréquences de l’ordre de l’exahertz, soit $$10^{18}\ \text{Hz}$$.

Explication

Les rayons gamma des galaxies correspondent aux plus grandes fréquences connues, de l’ordre de l’exahertz. Le péta-hertz désigne une fréquence élevée, mais elle est inférieure de trois ordres de grandeur à l’exahertz.

9. Quelle est l’échelle de longueur d’onde des rayons gamma émis par les galaxies ?

De l’ordre du millionième d’ångström.
De l’ordre du millionième de nanomètre.
De l’ordre du millième d’ångström.
De l’ordre du millième de micromètre.

De l’ordre du millionième d’ångström.

Explication

La longueur d’onde des rayons gamma galactiques est de l’ordre du millionième d’ångström. Le millième d’ångström est une longueur d’onde plus grande que celle indiquée pour ces rayons gamma.

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Mémorisez les réponses avec 13 flashcards sur Spectre électromagnétique.

À quelle vitesse une onde électromagnétique se propage-t-elle dans le vide ?

À 300 000 km/s.

Que représente la longueur d’onde d’une onde électromagnétique ?

La distance parcourue par l’onde pendant une période.

Quelle relation lie la période T et la fréquence f ?

T=1fT = \frac{1}{f}

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