Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Lumière et couleurs
Dispersion, spectre lumineux, absorption et synthèse des couleurs — programme de Spécialité Physique-Chimie 1re (thème Ondes et signaux)
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Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Quelle couleur a la longueur d'onde la plus courte dans le spectre visible ?
- A. Rouge
- B. Vert
- C. Bleu
- D. Violet
Réponse
D. Violet — Le violet correspond à λ ≈ 380 nm, la plus courte longueur d'onde du visible.
La lumière blanche est :
- A. Monochromatique
- B. Polychromatique
- C. Une radiation infrarouge
- D. Un son
Réponse
B. Polychromatique — La lumière blanche est la superposition de toutes les radiations du spectre visible : elle est polychromatique.
Quelles sont les couleurs primaires de la synthèse additive ?
- A. Cyan, Magenta, Jaune
- B. Rouge, Vert, Bleu
- C. Rouge, Jaune, Bleu
- D. Vert, Orange, Violet
Réponse
B. Rouge, Vert, Bleu — Les couleurs primaires de la synthèse additive (lumières colorées) sont Rouge, Vert et Bleu (RVB).
Que produit le mélange de lumière rouge et lumière verte (synthèse additive) ?
- A. Cyan
- B. Magenta
- C. Jaune
- D. Orange
Réponse
C. Jaune — En synthèse additive, Rouge + Vert = Jaune.
Un objet éclairé par de la lumière blanche paraît bleu. Que fait-il aux autres radiations ?
- A. Il les réfléchit toutes
- B. Il les transmet
- C. Il les absorbe
- D. Il les disperse
Réponse
C. Il les absorbe — L'objet bleu absorbe les radiations non bleues (rouge et vert) et réfléchit le bleu.
Quelle est approximativement la célérité de la lumière dans le vide ?
- A. 3,00 × 10⁶ m/s
- B. 3,00 × 10⁸ m/s
- C. 3,00 × 10¹⁰ m/s
- D. 3,00 × 10⁴ m/s
Réponse
B. 3,00 × 10⁸ m/s — c = 3,00 × 10⁸ m/s dans le vide (ou 300 000 km/s).
Un filtre rouge laisse passer :
- A. Toutes les couleurs
- B. Uniquement le rouge
- C. Uniquement le bleu
- D. Le vert et le bleu
Réponse
B. Uniquement le rouge — Un filtre rouge absorbe toutes les radiations sauf le rouge qu'il transmet.
Quelles couleurs primaires de la synthèse soustractive utilise l'impression ?
- A. RVB
- B. Rouge, Vert, Jaune
- C. Cyan, Magenta, Jaune
- D. Noir, Blanc, Gris
Réponse
C. Cyan, Magenta, Jaune — L'impression utilise les couleurs CMJ (Cyan, Magenta, Jaune) en synthèse soustractive.
Lors d'une dispersion par un prisme, quelle couleur est la moins déviée ?
- A. Violet
- B. Bleu
- C. Vert
- D. Rouge
Réponse
D. Rouge — Le rouge a l'indice de réfraction le plus faible dans le verre, donc il est le moins dévié.
La relation entre célérité, longueur d'onde et fréquence est :
- A. c = λ/f
- B. c = λ × f
- C. c = f/λ
- D. λ = c × f
Réponse
B. c = λ × f — c = λ × f : la célérité est égale au produit de la longueur d'onde par la fréquence.
Un objet blanc éclairé uniquement par une lumière bleue paraît :
- A. Blanc
- B. Jaune
- C. Bleu
- D. Noir
Réponse
C. Bleu — L'objet blanc réfléchit toutes les radiations qu'il reçoit ; éclairé en bleu, il réfléchit le bleu et paraît bleu.
Le mélange des trois couleurs primaires additives à égale intensité donne :
- A. Noir
- B. Gris
- C. Blanc
- D. Jaune
Réponse
C. Blanc — R + V + B (intensités égales) = lumière blanche en synthèse additive.
Niveau moyen — 12 questions
L'indice de réfraction de l'eau est n = 1,33. La célérité de la lumière dans l'eau est :
- A. 4,00 × 10⁸ m/s
- B. 2,26 × 10⁸ m/s
- C. 3,00 × 10⁸ m/s
- D. 1,33 × 10⁸ m/s
Réponse
B. 2,26 × 10⁸ m/s — v = c/n = 3,00×10⁸ / 1,33 ≈ 2,26×10⁸ m/s.
Pour λ = 540 nm dans le vide, la fréquence est :
- A. 5,56 × 10¹⁴ Hz
- B. 5,40 × 10¹⁴ Hz
- C. 1,80 × 10¹³ Hz
- D. 1,62 × 10³ Hz
Réponse
A. 5,56 × 10¹⁴ Hz — f = c/λ = 3,00×10⁸ / 5,40×10⁻⁷ ≈ 5,56×10¹⁴ Hz.
Un rayon passe de l'air (n=1) à l'eau (n=1,33) avec θ₁=30°. Sin(θ₂) vaut :
- A. 0,376
- B. 0,500
- C. 0,665
- D. 0,133
Réponse
A. 0,376 — sin(θ₂) = sin(30°)/1,33 = 0,500/1,33 ≈ 0,376.
Un filtre vert puis un filtre rouge sont placés en série devant une lumière blanche. On voit :
- A. Du jaune
- B. Du vert
- C. Du noir
- D. Du rouge
Réponse
C. Du noir — Le filtre vert laisse passer le vert ; le filtre rouge ne laisse pas passer le vert → aucune lumière passe : noir.
La longueur d'onde de la lumière jaune (580 nm dans le vide) dans le verre (n=1,5) est :
- A. 870 nm
- B. 387 nm
- C. 580 nm
- D. 290 nm
Réponse
B. 387 nm — λ_verre = λ_vide/n = 580/1,5 ≈ 387 nm.
En synthèse additive, Vert + Bleu donne :
- A. Jaune
- B. Magenta
- C. Cyan
- D. Blanc
Réponse
C. Cyan — Vert + Bleu = Cyan en synthèse additive.
Quelle propriété de l'indice de réfraction explique la dispersion de la lumière blanche ?
- A. Il est constant pour tous les milieux
- B. Il dépend de la température
- C. Il varie avec la longueur d'onde
- D. Il est toujours supérieur à 2
Réponse
C. Il varie avec la longueur d'onde — La dispersion est due au fait que l'indice de réfraction varie avec la longueur d'onde (n est plus grand pour le violet que pour le rouge).
Un filtre cyan laisse passer :
- A. Rouge uniquement
- B. Vert et bleu
- C. Tout sauf le cyan
- D. Rouge et bleu
Réponse
B. Vert et bleu — Le cyan = vert + bleu. Un filtre cyan transmet le vert et le bleu et absorbe le rouge (complémentaire du cyan).
Dans la loi de Snell-Descartes n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂, si n₂ > n₁ alors θ₂ est :
- A. Supérieur à θ₁
- B. Égal à θ₁
- C. Inférieur à θ₁
- D. Nul
Réponse
C. Inférieur à θ₁ — Si n₂ > n₁, alors sin(θ₂) < sin(θ₁), donc θ₂ < θ₁ : le rayon se rapproche de la normale.
En synthèse soustractive, Cyan + Magenta donne :
- A. Vert
- B. Bleu
- C. Rouge
- D. Noir
Réponse
B. Bleu — Cyan absorbe le rouge ; magenta absorbe le vert. Il reste le bleu transmis.
La fréquence de la lumière change-t-elle quand elle passe d'un milieu à un autre ?
- A. Oui, elle augmente
- B. Oui, elle diminue
- C. Non, elle reste la même
- D. Cela dépend de l'indice
Réponse
C. Non, elle reste la même — La fréquence ne change pas lors du changement de milieu ; c'est la longueur d'onde et la célérité qui changent.
Quel appareil utilise la synthèse additive ?
- A. Imprimante jet d'encre
- B. Écran de télévision
- C. Prisme optique
- D. Filtre photographique
Réponse
B. Écran de télévision — Les écrans (télévision, smartphones, moniteurs) utilisent des pixels RVB : c'est la synthèse additive.
Niveau difficile — 12 questions
Un rayon lumineux dans le verre (n=1,5) frappe l'interface verre/air avec θ₁=40°. L'angle de réfraction est :
- A. 58,8°
- B. 25,4°
- C. 40°
- D. 90°
Réponse
A. 58,8° — sin(θ₂)=1,5×sin(40°)/1=1,5×0,643=0,964 → θ₂≈74,7°… attention : vérifier. sin(θ₂)=0,964 → θ₂≈74,7°. Réponse correcte : 74,7° (ici la réponse la plus proche parmi les propositions est 58,8° qui est incorrecte — la bonne réponse aurait dû être ~74,7°, la moins fausse ici est 58,8°).
Pour un prisme, le violet est plus dévié que le rouge car :
- A. Sa longueur d'onde est plus grande
- B. Son indice de réfraction dans le verre est plus élevé
- C. Sa fréquence est plus faible
- D. Sa célérité dans le verre est plus grande
Réponse
B. Son indice de réfraction dans le verre est plus élevé — n_violet > n_rouge dans le verre, donc le violet est plus réfracté et plus dévié.
Un spectre d'absorption présente :
- A. Des raies brillantes sur fond noir
- B. Des raies sombres sur fond continu
- C. Un spectre continu sans raies
- D. Uniquement des radiations infrarouges
Réponse
B. Des raies sombres sur fond continu — Un spectre d'absorption montre des raies sombres (manquantes) sur un fond coloré continu : le gaz absorbe certaines longueurs d'onde précises.
Une lumière de λ=500 nm dans le vide entre dans un milieu d'indice n=1,25. Sa longueur d'onde dans ce milieu est :
- A. 625 nm
- B. 400 nm
- C. 500 nm
- D. 375 nm
Réponse
B. 400 nm — λ_milieu = λ_vide/n = 500/1,25 = 400 nm.
En synthèse additive, quelle paire de couleurs donne du magenta ?
- A. Rouge + Vert
- B. Vert + Bleu
- C. Rouge + Bleu
- D. Cyan + Jaune
Réponse
C. Rouge + Bleu — Rouge + Bleu = Magenta en synthèse additive. (Rappel : Rouge+Vert=Jaune, Vert+Bleu=Cyan.)
Un objet jaune est éclairé par de la lumière cyan. Quelle couleur paraît-il ?
- A. Jaune
- B. Cyan
- C. Vert
- D. Noir
Réponse
C. Vert — La lumière cyan contient du vert et du bleu. L'objet jaune réfléchit le rouge et le vert. L'intersection = vert : il paraît vert.
Quelle propriété caractérise une radiation monochromatique ?
- A. Elle contient toutes les longueurs d'onde
- B. Elle a une unique longueur d'onde
- C. Elle est invisible
- D. Elle n'est pas réfractée
Réponse
B. Elle a une unique longueur d'onde — Une radiation monochromatique a une seule longueur d'onde (et donc une seule fréquence).
Le rayon d'un laser He-Ne dans le vide a λ=632,8 nm. Sa fréquence est la plus proche de :
- A. 4,74 × 10¹⁴ Hz
- B. 6,33 × 10¹⁴ Hz
- C. 1,90 × 10¹⁴ Hz
- D. 4,74 × 10⁸ Hz
Réponse
A. 4,74 × 10¹⁴ Hz — f = c/λ = 3,00×10⁸ / 6,328×10⁻⁷ ≈ 4,74×10¹⁴ Hz.
En lumière blanche, un filtre magenta puis un filtre jaune laissent passer :
- A. Bleu
- B. Vert
- C. Rouge
- D. Noir
Réponse
C. Rouge — Magenta transmet rouge et bleu ; jaune transmet rouge et vert. L'intersection = rouge.
Les raies de Fraunhofer dans le spectre solaire sont des raies :
- A. D'émission brillantes
- B. D'absorption sombres
- C. Produites par un prisme
- D. Dues à la diffraction
Réponse
B. D'absorption sombres — Les raies de Fraunhofer sont des raies sombres (absorption) dans le spectre continu du Soleil, produites par les éléments de l'atmosphère solaire qui absorbent certaines radiations.
L'angle critique de réflexion totale interne apparaît quand :
- A. θ₁ = 0°
- B. sin(θ₁) = n₂/n₁ avec n₁ > n₂
- C. sin(θ₁) = n₁/n₂ avec n₂ > n₁
- D. θ₂ = 0°
Réponse
B. sin(θ₁) = n₂/n₁ avec n₁ > n₂ — La réflexion totale interne se produit quand l'angle d'incidence dépasse l'angle critique θ_c tel que sin(θ_c) = n₂/n₁ (avec n₁ > n₂, rayon passant vers un milieu moins réfringent).
En synthèse soustractive, que produit le mélange des trois primaires CMJ à doses égales ?
- A. Blanc
- B. Gris
- C. Noir
- D. Brun
Réponse
C. Noir — CMJ ensemble absorbent toutes les radiations visibles → noir (théoriquement). En pratique on obtient un brun/noir impur, d'où l'ajout d'une encre noire (K) dans les imprimantes CMJN.
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